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La serie Balmer è la designazione per le righe spettrali delle emissioni di atomi di idrogeno. Queste linee spettrali, che sono protoni 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 richiesta per rimuoverlo è chiamata la prima energia di ionizzazione (tuttavia, nel caso dell'idrogeno, non c'è la seconda). Può essere calcolato attraverso una serie di piccoli passi.
Passo 1
Determina lo stato energetico iniziale e finale dell'atomo e trova la differenza dei suoi inversi. Per il primo livello di ionizzazione, lo stato energetico finale è infinito, poiché l'elettrone viene rimosso dall'atomo, quindi l'inverso di quel numero è 0. Lo stato energetico iniziale è 1, l'unico stato in cui l'atomo di idrogeno può avere e l'inverso di 1 è 1. La differenza tra 1 e 0 è 1.
Passo 2
Moltiplicare 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 nell'inverso dei livelli di energia, che in questo caso è 1. Questo darà il valore originale della costante di Rydberg.
Passaggio 3
Calcola l'inverso del risultato A, ovvero dividi il numero 1 per il risultato di A. Questo darà un valore di 9,11 x 10 ^ (- 8) m; questa è la lunghezza d'onda dell'emissione spettrale.
Passaggio 4
Moltiplica la costante di Planck per la velocità della luce e dividi il risultato per la lunghezza d'onda di emissione. Moltiplicando la costante di Planck, che è 6,626 x 10 ^ (- 34) Joule per secondi (J s) per la velocità della luce, che è 3,00 x 10 ^ 8 metri al secondo (m / s ), ottieni 1.988 x 10 ^ (- 25) Joule per metri (J m), e dividendolo per la lunghezza d'onda (che è equivalente a 9,11 x 10 ^ (- 8) m), ottieni 2,182 x 10 ^ (- 18) J. Questa è la prima energia di ionizzazione dell'atomo di idrogeno.
Passaggio 5
Moltiplicate l'energia di ionizzazione per il numero di Avogadro, che risulterà nel numero di particelle in una mole della sostanza. Moltiplicando 2,182 x 10 ^ (- 18) J per 6,022 x 10 ^ (23), si ottengono 1.312 x 10 ^ 6 Joule per mol (J / mol) o 1.312 kJ / mol, che è come viene solitamente scritto in chimica.