Serie Balmer

Fuente: Smaa Koraym de la Universidad Johns Hopkins, MD, EE.UU.

1. Líneas de emisión espectral de hidrógeno, helio y neónexpandir

   En este experimento, utilizará un espectrofotómetro para medir las distintas longitudes de onda de la luz emitida en el rango UV y visible por relajación de electrones en hidrógeno, helio y neón. Antes de comenzar el laboratorio, haga una tabla en su cuaderno de laboratorio para los elementos que analizará, el color de la luz que observa de las lámparas y las longitudes de onda registradas.

   Tabla 1: Longitudes de onda de emisión

   Elements	Color	Distintas longitudes de onda, λ (nm)
   H
   He
   Ne

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   • Primero, ponte una bata de laboratorio, gafas de seguridad y guantes de nitrilo. Sugerimos que los estudiantes trabajen en parejas para este experimento.
   • Enciende un espectrofotómetro de mano y crea un nuevo archivo para el espectro de emisión de hidrógeno. Configure el espectrofotómetro para medir la intensidad de la emisión con un tiempo de muestreo de 200 ms, sin promediar la muestra.
   • Cuando el instructor te llame, lleva el espectrofotómetro a la lámpara de hidrógeno. El estudiante que sostiene el sensor debe acercarse a la lámpara y el otro debe estar listo para comenzar la adquisición del espectrofotómetro.
   • Cuando el instructor encienda la lámpara, sostenga el sensor en el centro de la lámpara y comience a mostrar el espectro. nota: Capture el espectro tan pronto como esté despejado y tenga un ruido mínimo, ya que la lámpara no se puede dejar encendida durante más de 30 segundos a la vez.
   • Guarda el espectro de hidrógeno. Organice otro experimento utilizando los mismos parámetros y adquiera el espectro para el helio. Adquiere un espectro de neón de la misma manera.
   • Exporta tus datos guardados, apaga el espectrofotómetro y guárdalo.
2. Resultadosexpandir
   • Configura la fórmula de Rydberg para calcular las longitudes de onda de la serie de Balmer. Nota: n_inicial es el número del nivel de energía donde comienza el electrón excitado, y n_final es el nivel de energía al que se relaja el electrón. Establezca n_final en 2.

     Tabla 2: Frecuencia y energía para cada longitud de onda

     Constante de Rydberg (m-1)	1.098 × 107
     c (m/s)	2.998 × 108
     h (J·s)	6.626 × 10-34
     ni → nf	λcalculado (nm)	λmedido (nm)	v (THz)	E (eV)
     7 → 2
     6 → 2
     5 → 2
     4 → 2
     3 → 2

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   • Encuentra la longitud de onda de la luz emitida por un electrón relajándose desde el nivel 3 hasta el nivel 2. Rellena la constante de Rydberg para R_H y resuelve 1/λ. nota: El recíproco de este valor es la longitud de onda, que se puede convertir a nm.
   • Calcula las transiciones de los niveles de energía 4, 5, 6 y 7 de la misma manera. nota: Debería ver una buena coincidencia entre sus datos y sus cálculos.
   • Para cada longitud de onda, calcule la frecuencia en THz y la energía en eV utilizando las siguientes ecuaciones, donde c es la velocidad de la luz y h es la constante de Planck.

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   Fíjate en las energías calculadas. Debería ver una tendencia a que la brecha de energía aumente menos con cada nivel de energía agregado. Esto se refleja en el espaciamiento de los picos en el espectro de emisión de hidrógeno. El helio y el neón comparten esta tendencia de espaciamiento del nivel de energía.

   Del espectro del helio, la adición de incluso un electrón más hace que la serie espectral sea más difícil de calcular e identificar. Esto es aún más evidente en el neón, que tiene ocho electrones más que el helio.