La serie Balmer è la designazione delle righe spettrali delle emissioni dall'atomo di idrogeno. Queste righe spettrali (che sono fotoni emessi nello spettro della luce visibile) sono prodotte dall'energia necessaria per rimuovere un elettrone da un atomo, chiamata energia di ionizzazione. Poiché l'atomo di idrogeno ha un solo elettrone, l'energia di ionizzazione richiesta per rimuovere questo elettrone è chiamata prima energia di ionizzazione (e per l'idrogeno, non esiste una seconda energia di ionizzazione). Questa energia può essere calcolata in una serie di brevi passaggi.
Determina lo stato energetico iniziale e finale dell'atomo e trova la differenza dei loro inversi. Per il primo livello di ionizzazione, lo stato energetico finale è infinito (poiché l'elettrone viene rimosso dall'atomo), quindi l'inverso di questo numero è 0. Lo stato energetico iniziale è 1 (l'unico stato energetico che l'atomo di idrogeno può avere) e l'inverso di 1 è 1. La differenza tra 1 e 0 è 1.
Moltiplica la costante di Rydberg (un numero importante nella teoria atomica), che ha un valore di 1.097 x 10^(7) per metro (1/m) per la differenza dell'inverso dei livelli energetici, che in questo caso è 1. Questo dà la costante di Rydberg originale.
Calcola l'inverso del risultato A (ovvero, dividi il numero 1 per il risultato A). Questo dà 9,11 x 10^(-8) m. Questa è la lunghezza d'onda dell'emissione spettrale.
Moltiplica la costante di Planck per la velocità della luce e dividi il risultato per la lunghezza d'onda dell'emissione. Moltiplicando la costante di Planck, che ha un valore di 6,626 x 10^(-34) Joule secondi (J s) per la velocità della luce, che ha un valore di 3,00 x 10^8 metri per secondo (m/s) dà 1,988 x 10^(-25) Joule metri (J m), e dividendo questo per la lunghezza d'onda (che ha un valore di 9,11 x 10^(-8) m) dà 2,182 x 10^( -18) J. Questa è la prima energia di ionizzazione dell'atomo di idrogeno.
Moltiplica l'energia di ionizzazione per il numero di Avogadro, che dà il numero di particelle in una mole di sostanza. Moltiplicando 2,182 x 10^(-18) J per 6,022 x 10^(23) dà 1,312 x 10^6 Joule per mol (J/mol), o 1312 kJ/mol, che è come viene comunemente scritto in chimica.