Rydbergi valem on matemaatiline valem, mida kasutatakse lainepikkus aatomi energiatasemete vahel liikuvast elektronist tulenev valguse osa.
Kui elektron muutub ühest aatomorbitaalist teise, muutub elektroni energia. Kui elektron muutub suure energiaga orbitaalilt madalama energiaga olekusse, avalguse footon on loodud. Kui elektron liigub madalast energiast kõrgema energiaga olekusse, neelab aatom valguse footoni.
Igal elemendil on erinev spektraalne sõrmejälg. Elemendi gaasilises olekus kuumutamisel eraldab see valgust. Kui see valgus juhitakse läbi prisma või difraktsioonvõre, saab eristada eri värvi heledaid jooni. Iga element erineb teistest elementidest pisut. See avastus oli spektroskoopia uurimise algus.
Rydbergi võrrand
Johannes Rydberg oli Rootsi füüsik, kes üritas leida matemaatilist seost ühe spektraaljoone ja teatud elementide vahel järgmise. Lõpuks avastas ta, et järjestikuste ridade lainearvude vahel on täisarv.
Tema leiud ühendati Bohri aatomi mudeliga, et luua see valem:
1 / X = RZ2(1 / n12 - 1 / n22)
kus
λ on footoni lainepikkus (lainearv = 1 / lainepikkus)
R = Rydbergi konstant (1,0973731568539 (55) x 10)7 m-1)
Z = aatomnumber aatomi
n1 ja n2 on täisarvud, kus n2 > n1.
Hiljem leiti, et n2 ja n1 olid seotud peamise kvantarvu või energia kvantarvuga. See valem töötab väga hästi ainult ühe elektroniga vesinikuaatomi energiasisalduse vahelise ülemineku korral. Mitme elektroniga aatomite puhul hakkab see valem lagunema ja andma valesid tulemusi. Ebatäpsuse põhjuseks on sisemise sõelumise arv elektronid või väliste elektronide siirded varieeruvad. Võrrand on erinevuste kompenseerimiseks liiga lihtsustatud.
Selle spektrijoonte saamiseks võib Rydbergi valemi rakendada vesiniku jaoks. Seadistus n1 kuni 1 ja töötab n2 2 kuni lõpmatus annab Lymani seeria. Määrata võib ka muid spektrijadasid:
| n1 | n2 | Läheneb | Nimi |
| 1 | 2 → ∞ | 91,13 nm (ultraviolett) | Lymani seeria |
| 2 | 3 → ∞ | 364,51 nm (nähtav valgus) | Balmeri sari |
| 3 | 4 → ∞ | 820,14 nm (infrapuna) | Pascheni sari |
| 4 | 5 → ∞ | 1458,03 nm (infrapuna) | Brackett seeria |
| 5 | 6 → ∞ | 2278,17 nm (infrapuna kauge) | Pfundi seeria |
| 6 | 7 → ∞ | 3280,56 nm (kauge infrapuna | Humphreys seeria |
Enamiku probleemide korral käsitlete vesinikku, nii et saate kasutada valemit:
1 / X = RH(1 / n12 - 1 / n22)
kus RH on Rydbergi konstant, kuna vesiniku Z on 1.
Rydbergi vormelitööde näide
Leidke lainepikkus elektromagnetiline kiirgus mida kiirgab elektron, mis lõõgastub n = 3 kuni n = 1.
Probleemi lahendamiseks alustage Rydbergi võrrandist:
1 / λ = R (1 / n12 - 1 / n22)
Nüüd ühendage väärtused, kus n1 on 1 ja n2 on 3. Kasutage 1,9074 x 107 m-1 Rydbergi konstandi jaoks:
1 / X = (1,0974 x 107)(1/12 - 1/32)
1 / X = (1,0974 x 107)(1 - 1/9)
1 / λ = 9754666,67 m-1
1 = (9754666,67 m-1)λ
1 / 9754666,67 m-1 = λ
X = 1,025 x 10-7 m
Pange tähele, et valem annab lainepikkuse meetrites, kasutades seda väärtust Rydbergi konstandi jaoks. Teil palutakse sageli anda vastus nanomeetrites või angströmides.