Series espectrales del hidrógeno

Se denomina espectro del hidrógeno a la emisión electromagnética propia del hidrógeno. Balmer dedujo matemáticamente las relaciones entre las diferentes líneas de emisión del hidrógeno, pero no pudo explicar por qué motivo físico las emisiones seguían ese patrón hasta que se desarrolló el modelo atómico de Bohr . Más tarde Rydberg  generalizó la fórmula para todos los elementos.
La Serie de Lyman es el conjunto de líneas que resultan de la emisión del átomo del hidrógeno cuando un electrón transita de n2 ≥ 2 a n1 = 1, donde n se refiere al número cuántico principal del electrón. La primera línea en el espectro ultravioleta de la serie de Lyman fue descubierta en 1906 por el físico de la Universidad de Harvard llamado Theodore Lyman. Las longitudes de onda (nm) en la serie de Lyman son todos ultravioletas.
La Serie de Balmer es el conjunto de rayas que resultan de la emisión del átomo de hidrógeno cuando un electrón transita desde un nivel n2 ≥ 3 a n1= 2 (donde n representa el número cuántico principal referente al nivel de energía del electrón). Las longitudes de onda (nm) de las líneas de la serie de Balmer se encuentran en el visible y el ultravioleta.
La Serie de Paschen (también llamada serie de Ritz-Paschen) es la serie de transiciones y líneas de emisión resultantes del átomo hidrógeno cuando un electrón salta de un estado de n2≥ 4 a n1= 3. Las longitudes de onda (nm) de las líneas de la serie de Paschen se encuentran en el infrarrojo cercano.
La Serie de Brackett es el conjunto de líneas que resultan de la emisión del átomo del hidrógeno cuando un electrón transita de n2 ≥ 5 a n1 = 4. Sus líneas se encuentran en el infrarrojo.
La Serie de Pfund fueron experimentalmente descubiertas en 1924 por August Herman Pfund, y corresponden al electrón que salta desde el 6º y más altos niveles de energía del átomo de hidrógeno, hasta llegar al nivel 5.  n2≥ 6 a n1= 5. Las longitudes de onda (nm) de las líneas de la serie de Pfund se encuentran en el infrarrojo.

Pincha en la imagen para ver la animación:

serie Lymanp

La Fórmula Rydberg es usada en la física atómica para describir las longitudes de ondas de las líneas espectrales de muchos elementos químicos. La fórmula fue inventada por el físico Johannes Rydberg y presentada el 5 de noviembre de 1888. La longitud de onda, para cada línea, se puede calcular con ella:

\frac{1}{\lambda} = R_\mathrm{H}\left(\frac{1}{n_1^2} - \frac{1}{n_2^2}\right) \quad \mathrm{siendo~} n_1 < n_2

Donde : R es la constante de Rydberg= 1,09 . 107 m-1
λ  es la longitud de onda de la luz emitida en el vacío.
n1   y   n2 son números enteros

En la fórmula:

  • para n1=1 Serie de Lyman.
  • para n1=2 Serie de Balmer.
  • para n1=3 Serie de Paschen.
  • para n1=4 Serie de Brackett.
  • para n1=5 Serie de Pfund.

 

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