 se producen a partir de la energía requerida para quitar un electrón de un átomo, llamada energía de ionización.energia de ionizacion formula){kind=link}
Energia de ionizacion formula:
Un tubo de descarga de hidrógeno es un tubo delgado que contiene gas de hidrógeno a baja presión con un electrodo en cada extremo. Si se aplica un alto voltaje (5000 voltios), el tubo se ilumina con un brillo rosado brillante. Si la luz pasa a través de un prisma o rejilla de difracción, se divide en varios colores. Esta es una pequeña parte del espectro de emisión de hidrógeno. La mayor parte del espectro es invisible para el ojo porque está en la región infrarroja o ultravioleta del espectro electromagnético.
La fotografía muestra parte de un tubo de descarga de hidrógeno a la izquierda y las tres líneas más evidentes en la parte visible del espectro a la derecha. (Ignore las “manchas”, particularmente a la izquierda de la línea roja. Esto se debe a defectos en la forma en que se tomó la fotografía. Consulte la nota a continuación).
Esta fotografía es cortesía del Dr. Rod Nave del Departamento de Física y Astronomía de la Georgia State University, Atlanta.
Extender el espectro de emisión de hidrógeno a los rayos UV e IR
El espectro de hidrógeno es complejo y comprende más de las tres líneas visibles a simple vista. También es posible detectar patrones de líneas en las regiones ultravioleta e infrarroja del espectro. Estos caen en una serie de “series” de líneas que llevan el nombre de la persona que las descubrió. El siguiente diagrama muestra tres de estas series, pero hay otras en el infrarrojo a la izquierda de la serie de Paschen que se muestran en el diagrama.
El diagrama es bastante complicado. Considere primero en la serie de Lyman a la derecha del diagrama; esta es la serie más amplia, y la más fácil de descifrar.
La escala de frecuencia está marcada en PHz-petaHertz. Peta significa “1015 veces”. El valor 3 PHz es igual a 3 × 1015 Hz. La cantidad “hertz” indica “ciclos por segundo”.
La serie Lyman es una serie de líneas en la región ultravioleta. Las líneas se acercan cada vez más a medida que aumenta la frecuencia. Eventualmente, están tan juntos que es imposible verlos como algo más que un espectro continuo. Esto es sugerido por la parte sombreada en el extremo derecho de la serie. En un punto particular, conocido como el límite de la serie, la serie finaliza.
En la serie Balmer o en la serie Paschen, el patrón es el mismo, pero las series son más compactas. En la serie de Balmer, observe la posición de las tres líneas visibles de la fotografía más arriba de la página.
Frecuencia y longitud de onda
El espectro de hidrógeno a menudo se dibuja utilizando longitudes de onda de luz en lugar de frecuencias. Desafortunadamente, debido a la relación matemática entre la frecuencia de la luz y su longitud de onda, se obtienen dos vistas completamente diferentes del espectro cuando se traza contra la frecuencia o contra la longitud de onda. La relación matemática entre la frecuencia y la longitud de onda es la siguiente:
Al reorganizar esto, se obtienen ecuaciones para la longitud de onda o la frecuencia:
λ = cν (1)
o
ν = cλ (2)
Existe una relación inversa entre las dos variables: una frecuencia alta significa una longitud de onda baja y viceversa.
Dibujando el espectro de hidrógeno en términos de longitud de onda
Este es el aspecto del espectro trazado en términos de longitud de onda en lugar de frecuencia:
Compare esto con el mismo espectro en términos de frecuencia:
Cuando se yuxtaponen, las dos tramas forman una imagen confusa. El resto del artículo emplea el espectro trazado contra la frecuencia, porque en este espectro es mucho más fácil visualizar lo que está ocurriendo en el átomo.
Las ecuaciones de Balmer y Rydberg
En una asombrosa demostración de perspicacia matemática, en 1885 Balmer propuso una fórmula simple para predecir la longitud de onda de cualquiera de las líneas en lo que ahora conocemos como la serie Balmer. Tres años más tarde, Rydberg generalizó esto para que fuera posible determinar las longitudes de onda de cualquiera de las líneas en el espectro de emisión de hidrógeno. La ecuación de Rydberg es la siguiente: