Espectre de l'hidrogen

La sèrie espectral de l'hidrogen en una escala logarítmica

Es denomina espectre de l'hidrogen a l'espectre d'emissió electromagnètica pròpia de l'hidrogen. Les longituds d'ona venen determinades per la fórmula de Rydberg. Aquestes línies espectrals observades són degudes als electrons que es mouen entre nivells energètics de l'àtom. Les línies espectrals són importants en astronomia per poder detectar la presència d'hidrogen i per poder calcular els desplaçaments cap al roig.

Fórmula de Rydberg

Article principal: Fórmula de Rydberg

Les diferències d'energia entre nivells del model de Bohr –i, per tant, les longituds d'ona dels fotons emesos i absorbits– venen donades per la fórmula de Rydberg:^[1]

${\displaystyle {1 \over \lambda }=R\left({1 \over (n^{\prime })^{2}}-{1 \over n^{2}}\right)\qquad \left(R=1.097373\times 10^{7}\ \mathrm {m} ^{-1}\right)}$

On n és el nivell d'energia inicial, n′ és el nivell d'energia final i R és la constant de Rydberg.^[2] Els valors significatius només s'obtenen quan n és major que n′ i es pren el límit d'u entre infinit com zero.

Sèries

Totes les longituds d'ona es donen amb fins a 3 xifres significatives.

Sèrie de Lyman (n′ = 1)

n	λ (nm)
2	121,6
3	102,6
4	97,3
5	95,0
6	93,8
${\displaystyle \infty }$	91,2

La sèrie de Lyman de les línies espectrals de l'àtom d'hidrogen en l'ultraviolat

Aquesta sèrie s'anomena en honor del seu descobridor, Theodore Lyman. Totes les longituds d'ona de la sèrie de Lyman estan a la banda ultraviolada.^[3][4]

Sèrie de Balmer (n′ = 2)

Article principal: Sèrie de Balmer

n	λ (nm)
3	656
4	486
5	434
6	410
7	397
${\displaystyle \infty }$	365

Les quatre línies d'espectre d'emissió visibles de la sèrie de Balmer. H-alfa és la línia vermella de la dreta.

Sèrie de Paschen (sèrie de Bohr) (n′ = 3)

n	λ (nm)
4	1870
5	1280
6	1090
7	1005
8	954
${\displaystyle \infty }$	820

Les línies de Pasched cauen totes a la banda infraroja.^[5]

Sèrie de Brackett (n′ = 4)

n	λ (nm)
5	4050
6	2620
7	2160
8	1940
9	1820
${\displaystyle \infty }$	1460

Sèrie de Pfund (n′ = 5)

n	λ (nm)
6	7460
7	4650
8	3740
9	3300
10	3040
${\displaystyle \infty }$	2280

Sèrie de Humphreys (n′ = 6)

n	λ (nm)
7	12400
8	7500
9	5910
10	5130
11	4670
${\displaystyle \infty }$	3280

Referències

1. Bohr, Niels. «Rydberg's discovery of the spectral laws». A: N. Bohr: Collected Works. 10. Amsterdam: North-Holland Publ., p. 373–9. 
2. «CODATA Recommended Values of the Fundamental Physical Constants: 2006» (PDF). Committee on Data for Science and Technology (CODATA). NIST.
3. Lyman, Theodore «The Spectrum of Hydrogen in the Region of Extremely Short Wave-Length». Memoirs of the American Academy of Arts and Sciences, 13, 3, 1906, p. 125–146. ISSN: 0096-6134.
4. Lyman, Theodore «An Extension of the Spectrum in the Extreme Ultra-Violet». Nature, 93, 1914, p. 241. DOI: 10.1038/093241a0.
5. Paschen, Friedrich «Zur Kenntnis ultraroter Linienspektra. I. (Normalwellenlängen bis 27000 Å.-E.)». Annalen der Physik, 332, 13, 1908, p. 537–570. DOI: 10.1002/andp.19083321303.

Vegeu també

• Hidrogen