Seria Balmer este desemnarea liniilor spectrale de emisii din atomul de hidrogen. Aceste linii spectrale (care sunt fotoni emiși în spectrul luminii vizibile) sunt produse din energia necesară pentru îndepărtarea unui electron dintr-un atom, numită energie de ionizare. Deoarece atomul de hidrogen are un singur electron, energia de ionizare necesară pentru îndepărtarea acestui electron este numită prima energie de ionizare (iar pentru hidrogen nu există a doua energie de ionizare). Această energie poate fi calculată într-o serie de pași scurți.
Determinați stările de energie inițiale și finale ale atomului și găsiți diferența inverselor acestora. Pentru primul nivel de ionizare, starea de energie finală este infinită (deoarece electronul este îndepărtat din atom), deci inversul acestui număr este 0. Starea energetică inițială este 1 (singura stare energetică pe care o poate avea atomul de hidrogen) și inversul 1 este 1. Diferența dintre 1 și 0 este 1.
Înmulțiți constanta Rydberg (un număr important în teoria atomică), care are o valoare de 1,097 x 10 ^ (7) pe metru (1 / m) prin diferența inversă a nivelurilor de energie, care în acest caz este 1. Acest lucru oferă constanta Rydberg originală.
Calculați inversul rezultatului A (adică împărțiți numărul 1 la rezultatul A). Acest lucru dă 9,11 x 10 ^ (- 8) m. Aceasta este lungimea de undă a emisiei spectrale.
Înmulțiți constanta lui Planck cu viteza luminii și împărțiți rezultatul la lungimea de undă a emisiei. Înmulțind constanta lui Planck, care are o valoare de 6,626 x 10 ^ (- 34) Joule secunde (J s) cu viteza luminii, care are o valoare de 3,00 x 10 ^ 8 metri pe al doilea (m / s) dă 1,988 x 10 ^ (- 25) Joule metri (J m), iar împărțirea acestuia la lungimea de undă (care are o valoare de 9,11 x 10 ^ (- 8) m) dă 2,182 x 10 ^ ( -18) J. Aceasta este prima energie de ionizare a atomului de hidrogen.
Înmulțiți energia de ionizare cu numărul lui Avogadro, care dă numărul de particule dintr-un mol de substanță. Înmulțind 2,182 x 10 ^ (- 18) J cu 6,022 x 10 ^ (23) se obțin 1,312 x 10 ^ 6 Jouli per mol (J / mol), sau 1312 kJ / mol, care este modul în care este scris în chimie.