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Como calcular a primeira energia de ionização do átomo de hidrogênio relacionado à série de Balmer

Atualizado em 20 julho, 2017

A série de Balmer é a designação para as linhas espectrais de emissões do átomo de hidrogênio. Essas linhas espectrais, que são prótons emitidos no espectro de luz visível, são produzidas a partir da energia necessária para remover um elétron de um átomo, chamada de energia de ionização. Devido ao fato do átomo de hidrogênio ter apenas um elétron, a energia necessária para removê-lo é chamada de primeira energia de ionização (porém, no caso do hidrogênio, não há uma segunda). Ela pode ser calculada através de uma série de pequenos passos.

Instruções

A série de Balmer descreve a emissão de energia de diferentes átomos (Jupiterimages/Photos.com/Getty Images)
  1. Determine os estados de energia iniciais e finais do átomo e ache a diferença de seus inversos. Para o primeiro nível de ionização, o estado de energia final é infinito, já que o elétron é removido do átomo, de maneira que o inverso desse número seja 0. O estado de energia inicial é 1, o único estado que o átomo de hidrogênio pode ter, e o inverso de 1 é 1. A diferença entre 1 e 0 é 1.

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  2. Multiplique a constante de Rydberg (um número importante na teoria atômica), que tem um valor de 1,097 x 10^(7) por metro (1/m), pela diferença do inverso dos níveis de energia, que nesse caso é 1. Isso dará o valor original da constante de Rydberg.

  3. Calcule o inverso do resultado A, ou seja, divida o número 1 pelo resultado de A. Isso dará um valor de 9,11 x 10^(-8) m; esse é o comprimento de onda da emissão espectral.

  4. Multiplique a constante de Planck pela velocidade da luz e divida o resultado pelo comprimento de onda da emissão. Multiplicando a constante de Planck, que tem o valor de 6,626 x 10^(-34) Joule vezes segundos (J s) pela velocidade da luz, que tem um valor de 3,00 x 10^8 metros por segundo (m/s), obtém-se 1,988 x 10^(-25) Joule vezes metros (J m), e dividindo isso pelo comprimento de onda (que equivale a 9,11 x 10^(-8) m), obtém-se 2,182 x 10^(-18) J. Essa é a primeira energia de ionização do átomo de hidrogênio.

  5. Multiplique a energia de ionização pelo número de Avogadro, o que resultará no número de partículas em um mol da substância. Multiplicando 2,182 x 10^(-18) J por 6,022 x 10^(23), resulta-se em 1,312 x 10^6 Joules por mol (J/mol), ou 1.312 kJ/mol, que é como se escreve normalmente em química.

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Referências

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