Садржај
Водоник је високо реактивно гориво. Његови молекули бурно реагују са кисеоником када се прекину постојеће молекуларне везе и формирају нове везе између атома кисеоника и водоника. Како производи реакције имају нижи ниво енергије од реактаната, резултат је експлозивно ослобађање енергије и производња воде. Али водоник не реагује са кисеоником на собној температури, потребан је извор енергије за паљење смеше.
Смеша водоника и кисеоника
Водоник и кисеоник се мешају на собној температури без хемијске реакције. То је зато што брзина молекула не даје довољно кинетичке енергије да активира реакцију током судара између реактаната. Ствара се гасна смеша, која може бурно да реагује ако се у смешу унесе довољно енергије.
Енергија активације
Увођење искре у смешу доводи до високих температура између неких молекула водоника и кисеоника. Молекули на вишим температурама путују брже и сударају се са више енергије. Ако енергије судара достигну минималну енергију активације довољну да „прекину“ везе између реактаната, тада се реакција одвија. Пошто водоник има малу енергију активације, потребна је само мала варница да би се покренула реакција са кисеоником.
Егзотермна реакција
Као и сва горива, реактанти, у овом случају водоник и кисеоник, на вишем су енергетском нивоу од производа реакције. То резултира заједничким ослобађањем енергије из реакције, а то је познато као егзотермна реакција. Након што реагују одређена количина молекула водоника и кисеоника, ослобођена енергија доводи до реакције и околних молекула, ослобађајући више енергије. Резултат је брза и експлозивна реакција која брзо ослобађа енергију у облику топлоте, светлости и звука.
Електронско понашање
На субмолекуларном нивоу, разлог за разлику у нивоима енергије између реагенса и производа лежи у електронској конфигурацији. Атоми водоника имају по један електрон. Комбинују се у молекуле од два атома тако да могу поделити два електрона (по један од сваког). То је зато што је најунутарњи електронски ниво у нижем (и стога стабилнијем) енергетском стању када га заузимају два електрона. Атоми кисеоника имају по осам електрона. Они се комбинују у двоатомске молекуле који деле четири електрона, тако да њихови најудаљенији електронски слојеви у потпуности заузимају по осам електрона. Међутим, много стабилније поравнање електрона се дешава када два атома водоника деле електрон са атомом кисеоника. Потребна је само мала количина енергије да би електрони изашли из њихове орбите како би се могли поравнати у енергетски најстабилнију формацију, формирајући нови молекул, Х2О.
Производи
Након електронског престројавања између водоника и кисеоника да би се створио нови молекул, производ реакције су вода и топлота. Топлота се може искористити за стварање дела, попут погона турбина за грејање воде. Производи се брзо генеришу због егзотермне природе ланчане реакције. Као и код свих хемијских реакција, овај поступак није лако реверзибилан.