Серия Бальмера - это обозначение спектральных линий излучения атома водорода. Эти спектральные линии (которые представляют собой фотоны, излучаемые в спектре видимого света) образуются из энергии, необходимой для удаления электрона из атома, называемой энергией ионизации. Поскольку атом водорода имеет только один электрон, энергия ионизации, необходимая для удаления этого электрона, называется первой энергией ионизации (а для водорода второй энергии ионизации нет). Эту энергию можно рассчитать за несколько коротких шагов.
Определите начальное и конечное энергетические состояния атома и найдите разницу их обратных состояний. Для первого уровня ионизации конечное энергетическое состояние равно бесконечности (поскольку электрон удален от атома), поэтому это число, обратное этому числу, равно 0. Начальное энергетическое состояние равно 1 (единственное энергетическое состояние, которое может иметь атом водорода), а значение, обратное 1, равно 1. Разница между 1 и 0 равна 1.
Умножьте постоянную Ридберга (важное число в теории атома), которая имеет значение 1,097 x 10 ^ (7) на метр (1 / м) на разность обратных уровней энергии, которая в данном случае равна 1. Это дает исходную постоянную Ридберга.
Вычислите значение, обратное результату A (то есть разделите число 1 на результат A). Это дает 9,11 x 10 ^ (- 8) м. Это длина волны спектрального излучения.
Умножьте постоянную Планка на скорость света и разделите результат на длину волны излучения. Умножив постоянную Планка, которая имеет значение 6,626 x 10 ^ (- 34) джоуль-секунд (Дж с), на скорость света, которая имеет значение 3,00 x 10 ^ 8 метров на секунда (м / с) дает 1,988 x 10 ^ (- 25) Джоуль-метров (Дж · м), и деление этого на длину волны (которая имеет значение 9,11 x 10 ^ (- 8) м) дает 2,182 x 10 ^ ( -18) Дж. Это первая энергия ионизации атома водорода.
Умножьте энергию ионизации на число Авогадро, которое дает количество частиц в моль вещества. Умножение 2,182 x 10 ^ (- 18) Дж на 6,022 x 10 ^ (23) дает 1,312 x 10 ^ 6 Дж на моль (Дж / моль), или 1312 кДж / моль, как обычно пишут в химии.