Περιεχόμενο
Η σειρά Balmer είναι ο χαρακτηρισμός για τις φασματικές γραμμές εκπομπών ατόμων υδρογόνου. Αυτές οι φασματικές γραμμές, που είναι πρωτόνια που εκπέμπονται στο φάσμα ορατού φωτός, παράγονται από την ενέργεια που απαιτείται για την απομάκρυνση ενός ηλεκτρονίου από ένα άτομο, που ονομάζεται ενέργεια ιονισμού. Επειδή το άτομο υδρογόνου έχει μόνο ένα ηλεκτρόνιο, η ενέργεια που απαιτείται για την αφαίρεσή του ονομάζεται πρώτη ενέργεια ιονισμού (ωστόσο, στην περίπτωση του υδρογόνου, δεν υπάρχει δεύτερη). Μπορεί να υπολογιστεί μέσω μιας σειράς μικρών βημάτων.
Βήμα 1
Προσδιορίστε τις αρχικές και τελικές ενεργειακές καταστάσεις του ατόμου και βρείτε τη διαφορά των αντίστροφων του. Για το πρώτο επίπεδο ιονισμού, η τελική ενεργειακή κατάσταση είναι άπειρη, αφού το ηλεκτρόνιο απομακρύνεται από το άτομο, έτσι ώστε το αντίστροφο αυτού του αριθμού να είναι 0. Η αρχική ενεργειακή κατάσταση είναι 1, η μόνη κατάσταση που το άτομο υδρογόνου μπορεί να έχει, και το αντίστροφο του 1 είναι 1. Η διαφορά μεταξύ 1 και 0 είναι 1.
Βήμα 2
Πολλαπλασιάστε τη σταθερά Rydberg (ένας σημαντικός αριθμός στην ατομική θεωρία), η οποία έχει τιμή 1,097 x 10 ^ (7) ανά μέτρο (1 / m), με τη διαφορά στο αντίστροφο των ενεργειακών επιπέδων, το οποίο σε αυτήν την περίπτωση είναι 1. Αυτό θα δώσει την αρχική τιμή της σταθεράς του Rydberg.
Βήμα 3
Υπολογίστε το αντίστροφο του αποτελέσματος Α, δηλαδή, διαιρέστε τον αριθμό 1 με το αποτέλεσμα του A. Αυτό θα δώσει μια τιμή 9,11 x 10 ^ (- 8) m; αυτό είναι το μήκος κύματος της φασματικής εκπομπής.
Βήμα 4
Πολλαπλασιάστε τη σταθερά Planck με την ταχύτητα του φωτός και διαιρέστε το αποτέλεσμα με το μήκος κύματος εκπομπών. Πολλαπλασιάζοντας τη σταθερά Planck, που είναι 6,626 x 10 ^ (- 34) Joule φορές δευτερόλεπτα (J s) με την ταχύτητα του φωτός, που είναι 3,00 x 10 ^ 8 μέτρα ανά δευτερόλεπτο (m / s ), παίρνετε 1,988 x 10 ^ (- 25) Joule φορές μέτρα (J m) και διαιρώντας το με το μήκος κύματος (που είναι ισοδύναμο με 9,11 x 10 ^ (- 8) m), παίρνετε 2,182 x 10 ^ (- 18) J. Αυτή είναι η πρώτη ενέργεια ιονισμού του ατόμου υδρογόνου.
Βήμα 5
Πολλαπλασιάστε την ενέργεια ιονισμού με τον αριθμό Avogadro, ο οποίος θα έχει ως αποτέλεσμα τον αριθμό των σωματιδίων σε ένα γραμμομόριο της ουσίας. Ο πολλαπλασιασμός 2,182 x 10 ^ (- 18) J επί 6,022 x 10 ^ (23), έχει ως αποτέλεσμα 1,312 x 10 ^ 6 Joules ανά mol (J / mol) ή 1,312 kJ / mol, όπως είναι συνήθως γραμμένο σε χημεία.