Balmer-serien är beteckningen för de spektrala utsläppslinjerna från väteatomen. Dessa spektrallinjer (som är fotoner som sänds ut i det synliga ljusspektrumet) produceras från den energi som krävs för att avlägsna en elektron från en atom, kallad joniseringsenergi. Eftersom väteatomen bara har en elektron kallas den joniseringsenergi som krävs för att avlägsna denna elektron den första joniseringsenergin (och för väte finns det ingen andra joniseringsenergi). Denna energi kan beräknas i en serie korta steg.
Bestäm atomens initiala och slutliga energitillstånd och hitta skillnaden mellan deras inverser. För den första joniseringsnivån är det slutliga energitillståndet oändlighet (eftersom elektronen avlägsnas från atomen), så det inversa av detta tal är 0. Det initiala energitillståndet är 1 (det enda energitillståndet som väteatomen kan ha) och det inversa av 1 är 1. Skillnaden mellan 1 och 0 är 1.
Multiplicera Rydberg-konstanten (ett viktigt tal i atomteorin), som har ett värde på 1,097 x 10 ^ (7) per meter (1 / m) med skillnaden mellan det inversa av energinivåerna, vilket i detta fall är 1. Detta ger den ursprungliga Rydberg-konstanten.
Beräkna det inversa av resultatet A (det vill säga dividera antalet 1 med resultatet A). Detta ger 9,11 x 10 ^ (- 8) m. Detta är våglängden för spektralemissionen.
Multiplicera Plancks konstant med ljusets hastighet, och dela resultatet med våglängden för strålningen. Multiplicera Plancks konstant, som har ett värde på 6,626 x 10 ^ (- 34) Joule sekunder (J s) med ljusets hastighet, som har ett värde på 3,00 x 10 ^ 8 meter per sekund (m / s) ger 1,988 x 10 ^ (- 25) Joule meter (J m) och genom att dividera detta med våglängden (som har ett värde av 9,11 x 10 ^ (- 8) m) ger 2.182 x 10 ^ ( -18) J. Detta är den första joniseringsenergin i väteatomen.
Multiplicera joniseringsenergin med Avogadros nummer, vilket ger antalet partiklar i en mol substans. Att multiplicera 2.182 x 10 ^ (- 18) J med 6.022 x 10 ^ (23) ger 1.312 x 10 ^ 6 Joule per mol (J / mol), eller 1312 kJ / mol, vilket är hur det vanligtvis skrivs i kemi.