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Die Balmer-Reihe ist die Bezeichnung für die Spektrallinien der Wasserstoffatomemissionen. Diese Spektrallinien, bei denen es sich um Protonen handelt, die im sichtbaren Lichtspektrum emittiert werden, werden aus der Energie erzeugt, die zur Entfernung eines Elektrons aus einem Atom benötigt wird, die als Ionisierungsenergie bezeichnet wird. Da das Wasserstoffatom nur ein Elektron hat, wird die zum Entfernen erforderliche Energie als erste Ionisierungsenergie bezeichnet (im Fall von Wasserstoff gibt es jedoch keine zweite). Sie kann in mehreren kleinen Schritten berechnet werden.
Schritt 1
Bestimmen Sie die Anfangs- und Endenergiezustände des Atoms und ermitteln Sie die Differenz seiner Inversen. Für das erste Ionisationsniveau ist der endgültige Energiezustand unendlich, da das Elektron aus dem Atom entfernt wird, so dass die Umkehrung dieser Zahl 0 ist. Der anfängliche Energiezustand ist 1, der einzige Zustand, in dem sich das Wasserstoffatom befindet kann haben, und die Umkehrung von 1 ist 1. Die Differenz zwischen 1 und 0 ist 1.
Schritt 2
Multiplizieren Sie die Rydberg-Konstante (eine wichtige Zahl in der Atomtheorie) mit einem Wert von 1,097 x 10 ^ (7) pro Meter (1 / m) mit der Differenz in der Umkehrung der Energieniveaus, die in diesem Fall 1 beträgt gibt den ursprünglichen Wert der Rydberg-Konstante an.
Schritt 3
Berechnen Sie die Umkehrung von Ergebnis A, dh dividieren Sie die Zahl 1 durch das Ergebnis von A. Dies ergibt einen Wert von 9,11 x 10 ^ (- 8) m; Dies ist die Wellenlänge der spektralen Emission.
Schritt 4
Multiplizieren Sie die Planck-Konstante mit der Lichtgeschwindigkeit und dividieren Sie das Ergebnis durch die Emissionswellenlänge. Multiplizieren Sie die Planck-Konstante, die 6,626 x 10 ^ (- 34) Joule mal Sekunden (J s) beträgt, mit der Lichtgeschwindigkeit, die 3,00 x 10 ^ 8 Meter pro Sekunde (m / s) beträgt ) erhalten Sie 1.988 x 10 ^ (- 25) Joule mal Meter (J m), und dividieren Sie diese durch die Wellenlänge (was 9,11 x 10 ^ (- 8) m entspricht), erhalten Sie 2,182 x 10 ^ (- 18) J. Dies ist die erste Ionisierungsenergie des Wasserstoffatoms.
Schritt 5
Multiplizieren Sie die Ionisierungsenergie mit der Avogadro-Zahl, was zur Anzahl der Partikel in einem Mol der Substanz führt. 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 1,312 kJ / Mol, wie es normalerweise geschrieben wird Chemie.