Balmera sērija ir ūdeņraža atoma radīto emisiju spektrālo līniju apzīmējums. Šīs spektrālās līnijas (kas ir fotoni, kas izstaro redzamās gaismas spektrā) tiek ražotas no enerģijas, kas nepieciešama, lai atoms atdalītu elektronu, ko sauc par jonizācijas enerģiju. Tā kā ūdeņraža atomā ir tikai viens elektrons, šī elektrona atdalīšanai nepieciešamo jonizācijas enerģiju sauc par pirmo jonizācijas enerģiju (un ūdeņradim nav otrās jonizācijas enerģijas). Šo enerģiju var aprēķināt, veicot īsus soļus.
Nosakiet atoma sākotnējos un galīgos enerģijas stāvokļus un atrodiet to inveržu starpību. Pirmajam jonizācijas līmenim enerģijas galīgais stāvoklis ir bezgalība (tā kā elektrons tiek atdalīts no atoma), tāpēc šī skaitļa apgrieztā vērtība ir 0. Sākotnējais enerģijas stāvoklis ir 1 (vienīgais enerģijas stāvoklis, kāds var būt ūdeņraža atomam), un 1 apgrieztais skaitlis ir 1. Starpība starp 1 un 0 ir 1.
Reiziniet Ridberga konstanti (svarīgs skaitlis atomu teorijā), kuras vērtība ir 1,097 x 10 ^ (7) uz metru (1 / m) ar enerģijas līmeņu apgrieztās vērtības starpību, kas šajā gadījumā ir 1. Tas piešķir sākotnējam Ridbergam nemainīgu.
Aprēķiniet rezultāta A apgriezto vērtību (tas ir, daliet skaitli 1 ar rezultātu A). Tas dod 9,11 x 10 ^ (- 8) m. Tas ir spektrālās emisijas viļņa garums.
Reiziniet Plankas konstanti ar gaismas ātrumu un daliet rezultātu ar emisijas viļņa garumu. Reizinot Plankas konstanti, kuras vērtība ir 6,626 x 10 ^ (- 34) džoulu sekundes (J s), ar gaismas ātrumu, kuras vērtība ir 3,00 x 10 ^ 8 metri uz sekundē (m / s) iegūst 1,988 x 10 ^ (- 25) džoulu metrus (J m), un, dalot to ar viļņa garumu (kura vērtība ir 9,11 x 10 ^ (- 8) m), iegūst 2,182 x 10 ^ ( -18) Dž. Šī ir pirmā ūdeņraža atoma jonizācijas enerģija.
Reiziniet jonizācijas enerģiju ar Avogadro skaitli, kas dod daļiņu skaitu vielas molā. Reizinot 2,182 x 10 ^ (- 18) J ar 6,022 x 10 ^ (23), iegūst 1,312 x 10 ^ 6 džoulus uz mol (J / mol) vai 1312 kJ / mol, kā tas parasti tiek rakstīts ķīmijā.