Serija Balmer je oznaka za spektralne črte emisij vodikovega atoma. Te spektralne črte (fotoni, oddani v spektru vidne svetlobe) nastajajo iz energije, ki je potrebna za odstranitev elektrona iz atoma, ki se imenuje ionizacijska energija. Ker ima atom vodika samo en elektron, se ionizacijska energija, ki je potrebna za odstranitev tega elektrona, imenuje prva ionizacijska energija (pri vodiku pa druga ionizacijska energija ni). To energijo lahko izračunamo v nizu kratkih korakov.
Določite začetno in končno energijsko stanje atoma in poiščite razliko njihovih preobratov. Za prvo ionizacijsko stopnjo je končno energijsko stanje neskončnost (ker se elektron odstrani iz atoma), zato je obratno to število 0. Začetno energijsko stanje je 1 (edino energetsko stanje, ki ga lahko vodikov atom) in inverzno vrednost 1 je 1. Razlika med 1 in 0 je 1.
Pomnožimo konstanto Rydberga (pomembno število v atomski teoriji), ki ima vrednost 1,097 x 10 ^ (7) na meter (1 / m), in sicer na razliko obratne ravni energij, ki je v tem primeru 1. To daje prvotno Rydbergovo konstanto.
Izračunajte inverzijo rezultata A (to pomeni, da število 1 delite na rezultat A). Tako dobimo 9,11 x 10 ^ (- 8) m. To je valovna dolžina spektralne emisije.
Pomnožite Planks konstantno s svetlobno hitrostjo in rezultat delite z valovno dolžino emisije. Pomnoževanje konstante Plancks, ki ima vrednost 6,626 x 10 ^ (- 34) sekund Joule (J s) s svetlobno hitrostjo, ki ima vrednost 3,00 x 10 ^ 8 metrov na sekundo (m / s), daje 1,988 x 10 ^ (- 25) Joule metrov (J m), in če to delimo z valovno dolžino (ki ima vrednost 9,11 x 10 ^ (- 8) m), dobimo 2,182 x 10 ^ (- 18) J. To je prvi ionizacijska energija vodikovega atoma.
Pomnožimo ionizacijsko energijo z Avogadros številom, ki daje število delcev v molu snovi. Če pomnožimo 2.182 x 10 ^ (- 18) J na 6.022 x 10 ^ (23), dobimo 1.312 x 10 ^ 6 Joulov na mol (J / mol) ali 1312 kJ / mol, tako se v kemiji običajno piše.