Inhoud
De Balmer-serie is de aanduiding voor de spectraallijnen van waterstofatoomemissies. Deze spectraallijnen, die protonen zijn die worden uitgezonden in het zichtbare lichtspectrum, worden geproduceerd uit de energie die nodig is om een elektron uit een atoom te verwijderen, de zogenaamde ionisatie-energie. Omdat het waterstofatoom maar één elektron heeft, wordt de energie die nodig is om het te verwijderen de eerste ionisatie-energie genoemd (in het geval van waterstof is er echter geen tweede). Het kan worden berekend door middel van een reeks kleine stappen.
Stap 1
Bepaal de begin- en eindenergietoestand van het atoom en zoek het verschil tussen de inversies. Voor het eerste ionisatieniveau is de eindenergietoestand oneindig, aangezien het elektron uit het atoom wordt verwijderd, zodat het omgekeerde van dat getal 0 is. De initiële energietoestand is 1, de enige toestand dat het waterstofatoom kan hebben, en de inverse van 1 is 1. Het verschil tussen 1 en 0 is 1.
Stap 2
Vermenigvuldig de Rydberg-constante (een belangrijk getal in de atoomtheorie), die een waarde heeft van 1,097 x 10 ^ (7) per meter (1 / m), met het verschil in de inverse van de energieniveaus, die in dit geval 1 is. geeft de oorspronkelijke waarde van de Rydberg-constante.
Stap 3
Bereken de inverse van resultaat A, dat wil zeggen, deel het getal 1 door het resultaat van A. Dit geeft een waarde van 9,11 x 10 ^ (- 8) m; dit is de golflengte van de spectrale emissie.
Stap 4
Vermenigvuldig de constante van Planck met de lichtsnelheid en deel het resultaat door de emissiegolflengte. Door de constante van Planck, die 6,626 x 10 ^ (- 34) Joule maal seconden (J s) is, te vermenigvuldigen met de lichtsnelheid, die 3,00 x 10 ^ 8 meter per seconde (m / s) is ), krijg je 1.988 x 10 ^ (- 25) Joule maal meter (J m), en als je dat deelt door de golflengte (wat overeenkomt met 9,11 x 10 ^ (- 8) m), krijg je 2.182 x 10 ^ (- 18) J. Dit is de eerste ionisatie-energie van het waterstofatoom.
Stap 5
Vermenigvuldig de ionisatie-energie met het Avogadro-getal, wat resulteert in het aantal deeltjes in één mol van de stof. Het vermenigvuldigen van 2.182 x 10 ^ (- 18) J met 6.022 x 10 ^ (23), resulteert in 1.312 x 10 ^ 6 Joules per mol (J / mol), of 1.312 kJ / mol, zoals het meestal wordt geschreven in chemie.