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Calculadora de la fórmula de Rydberg: líneas espectrales del hidrógeno

Calcula las líneas espectrales del hidrógeno con la fórmula de Rydberg: series de Lyman, Balmer o Paschen, longitud de onda, energía y límite de la serie.

Serie (define n₁)
Nivel superior n₂
Z (ion hidrogenoide)
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Cómo funciona

1/λ = R∞ × Z² × (1/n₁² − 1/n₂²), con R∞ = 1.0973731 × 10⁷ m⁻¹ · límite de la serie: 1/λ = R∞ × Z² ÷ n₁²

En 1888, Johannes Rydberg descubrió que todas las líneas del espectro del hidrógeno encajan en una sola fórmula con dos números enteros; 25 años después, el modelo de Bohr explicó por qué. Cada serie comparte el nivel inferior: las líneas de Lyman terminan en n = 1 y caen en el ultravioleta, las de Balmer terminan en n = 2 y ocupan el visible (son las cuatro que ves en un tubo de descarga), y las de Paschen, Brackett y Pfund están en el infrarrojo. Conforme n₂ crece, las líneas se amontonan hacia el límite de la serie, que corresponde a ionizar el átomo desde ese nivel. Con Z mayor que 1 la fórmula también sirve para iones con un solo electrón.

Ejemplo resuelto

Calculemos la transición de n = 4 a n = 2 en la serie de Balmer: 1/λ = 1.0974 × 10⁷ × (1/4 − 1/16) = 1.0974 × 10⁷ × 0.1875 = 2.0576 × 10⁶ m⁻¹, así que λ = 486.01 nm. Es la línea H-β, de color azul verdoso, con un número de onda de 20,575.7 cm⁻¹ y fotones de 2.551 eV. El límite de la serie de Balmer está en 364.51 nm.

Preguntas frecuentes

¿Por qué la línea H-α medida es de 656.28 nm y no de 656.11 nm?

La constante de Rydberg R∞ supone un núcleo de masa infinita e ignora su retroceso. Con R_H = 1.09678 × 10⁷ m⁻¹ y la corrección de vacío a aire, el valor coincide con el medido.

¿La fórmula de Rydberg sirve para el helio?

Sirve para el ion He⁺, que tiene un solo electrón, usando Z = 2. El helio neutro tiene dos electrones y no tiene una fórmula tan sencilla.

¿Qué es la serie de Balmer?

Es el conjunto de líneas del hidrógeno que terminan en el nivel n = 2. Las primeras cuatro (656, 486, 434 y 410 nm) son visibles y son las que se estudian en el laboratorio con un espectroscopio.

¿Cómo paso la longitud de onda a energía del fotón?

Divide 1,239.84 entre la longitud de onda en nanómetros y obtienes la energía en electronvoltios. Por ejemplo, 1,239.84 ÷ 486.01 = 2.551 eV.

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Esta calculadora tiene fines informativos. Verifica los resultados importantes antes de tomar decisiones.