Balmer serija je oznaka za spektralne linije emisija iz atoma vodika. Ove spektralne linije (koje su fotoni emitirani u spektru vidljive svjetlosti) proizvode se iz energije potrebne za uklanjanje elektrona iz atoma, zvane ionizirajuća energija. Budući da atom vodika ima samo jedan elektron, ionizacijska energija potrebna za uklanjanje ovog elektrona naziva se prvom ionizacijskom energijom (a za vodik nema druge ionizacijske energije). Ta se energija može izračunati u nizu kratkih koraka.
Odredite početno i završno energetsko stanje atoma i pronađite razliku njihovih inversa. Za prvu razinu ionizacije krajnje energetsko stanje je beskonačnost (budući da se elektron uklanja iz atoma), pa je obrnuto tom broju 0. Početno energetsko stanje je 1 (jedino energetsko stanje koje atom vodika može imati) i inverzni broj 1 je 1. Razlika između 1 i 0 je 1.
Pomnožite Rydbergovu konstantu (važan broj u atomskoj teoriji) koja ima vrijednost 1,097 x 10 ^ (7) po metru (1 / m) s razlikom inverzne razine energije, koja je u ovom slučaju 1. To daje izvornoj Rydbergovoj konstanti.
Izračunajte obrnuti rezultat A (to jest, broj 1 podijelite s rezultatom A). To daje 9,11 x 10 ^ (- 8) m. Ovo je valna duljina spektralne emisije.
Pomnožite Plancks konstantnom brzinom svjetlosti, a rezultat podijelite s valnom duljinom emisije. Umnožavanje konstante Planksa koja ima vrijednost 6,626 x 10 ^ (- 34) sekundi Joule (J s) brzinom svjetlosti, koja ima vrijednost 3,00 x 10 ^ 8 metara u sekundi (m / s) daje 1.988 x 10 ^ (- 25) Joule metara (J m), a dijeleći to s valnom duljinom (koja ima vrijednost 9,11 x 10 ^ (- 8) m) daje 2,182 x 10 ^ (- 18) J. Ovo je prvo energija ionizacije atoma vodika.
Pomnožite energiju ionizacije s Avogadros brojem, koji daje broj čestica u molu tvari. Pomnožavanjem 2.182 x 10 ^ (- 18) J s 6.022 x 10 ^ (23) dobiva se 1.312 x 10 ^ 6 Joula po molu (J / mol), odnosno 1312 kJ / mol, kako se uobičajeno piše u kemiji.