Die Balmer-Reihe ist die Bezeichnung für die Spektrallinien der Emissionen des Wasserstoffatoms. Diese Spektrallinien (die im sichtbaren Licht emittierten Photonen sind) werden aus der Energie erzeugt, die erforderlich ist, um ein Elektron aus einem Atom zu entfernen, die als Ionisierungsenergie bezeichnet wird. Da das Wasserstoffatom nur ein Elektron hat, wird die zur Entfernung dieses Elektrons erforderliche Ionisierungsenergie als erste Ionisierungsenergie bezeichnet (und für Wasserstoff gibt es keine zweite Ionisierungsenergie). Diese Energie kann in einer Reihe von kurzen Schritten berechnet werden.
Bestimmen Sie den Anfangs- und den Endenergiezustand des Atoms und ermitteln Sie die Differenz ihrer Inversen. Für das erste Ionisationsniveau ist der endgültige Energiezustand unendlich (da das Elektron vom Atom entfernt ist), daher ist der Kehrwert dieser Zahl 0. Der anfängliche Energiezustand ist 1 (der einzige Energiezustand, den das Wasserstoffatom haben kann) und Die Umkehrung von 1 ist 1. Die Differenz zwischen 1 und 0 ist 1.
Multiplizieren Sie die Rydberg-Konstante (eine wichtige Zahl in der Atomtheorie), die einen Wert von 1,097 x 10 ^ (7) pro Meter (1 / m) hat, mit der Differenz der Umkehrung der Energieniveaus, die in diesem Fall 1 ist. Dies ergibt die ursprüngliche Rydberg-Konstante.
Berechnen Sie die Umkehrung von Ergebnis A (dh teilen Sie die Zahl 1 durch Ergebnis A). Dies ergibt 9,11 · 10 & supmin; & sup8; m. Dies ist die Wellenlänge der spektralen Emission.
Multiplizieren Sie Plancks konstant mit der Lichtgeschwindigkeit und dividieren Sie das Ergebnis durch die Wellenlänge der Emission. Das Multiplizieren der Plancks-Konstante, die einen Wert von 6,626 x 10 ^ (- 34) Joule-Sekunden (J s) aufweist, mit der Lichtgeschwindigkeit, die einen Wert von 3,00 x 10 ^ 8 Meter pro Sekunde (m / s) aufweist, ergibt 1,988 x 10 ^ (- 25) Joule meter (J m) und dividiert durch die Wellenlänge (die einen Wert von 9,11 x 10 ^ (- 8) m hat) ergibt 2,182 x 10 ^ (- 18) J. Dies ist die erste Ionisierungsenergie des Wasserstoffatoms.
Multiplizieren Sie die Ionisierungsenergie mit der Avogadros-Zahl, die die Anzahl der Partikel in einem Mol Substanz angibt. Das Multiplizieren von 2,182 x 10 ^ (- 18) J mit 6,022 x 10 ^ (23) ergibt 1,312 x 10 ^ 6 Joule pro Mol (J / Mol) oder 1312 kJ / Mol, wie es üblicherweise in der Chemie geschrieben wird.