Водородът е силно реактивно гориво. Молекулите на водорода бурно реагират с кислород, когато съществуващите молекулни връзки се разкъсат и се образуват нови връзки между кислородните и водородните атоми. Тъй като продуктите от реакцията са на по-ниско енергийно ниво от реагентите, резултатът е експлозивно отделяне на енергия и производство на вода. Но водородът не реагира с кислород при стайна температура, за запалване на сместа е необходим източник на енергия.
TL; DR (твърде дълго; Не прочетох)
Водородът и кислородът ще се комбинират, за да образуват вода - и ще отделят много топлина в процеса.
Смес на водород и кислород
Водородът и кислородът се смесват при стайна температура без химическа реакция. Това е така, защото скоростта на молекулите не осигурява достатъчно кинетична енергия, за да активира реакцията по време на сблъсъци между реагентите. Образува се смес от газове с потенциал да реагира бурно, ако в сместа се въведе достатъчно енергия.
Енергия на активиране
Въвеждането на искра в сместа води до повишени температури сред някои от молекулите на водорода и кислорода. Молекулите при по-високи температури се движат по-бързо и се сблъскват с повече енергия. Ако енергиите на сблъсъка достигнат минимална енергия за активиране, достатъчна за "разкъсване" на връзките между реагентите, тогава следва реакция между водород и кислород. Тъй като водородът има ниска енергия на активиране, е необходима само малка искра, за да предизвика реакция с кислород.
Екзотермична реакция
Както всички горива, реагентите, в този случай водородът и кислородът, са на по-високо енергийно ниво от продуктите на реакцията. Това води до нетно освобождаване на енергия от реакцията и това е известно като екзотермична реакция. След като един набор от молекули водород и кислород реагират, освободената енергия задейства молекулите в околната смес да реагират, освобождавайки повече енергия. Резултатът е експлозивна, бърза реакция, която бързо отделя енергия под формата на топлина, светлина и звук.
Електронно поведение
На субмолекулно ниво причината за разликата в енергийните нива между реагентите и продуктите се крие в електронните конфигурации. Водородните атоми имат по един електрон. Те се комбинират в молекули от две, така че да могат да споделят два електрона (по един). Това е така, защото най-вътрешната електронна обвивка е в по-ниско енергийно състояние (и следователно по-стабилна), когато е заета от два електрона. Кислородните атоми имат по осем електрона всеки. Те се комбинират заедно в молекули от две, като споделят четири електрона, така че най-външните им електронни обвивки са напълно заети от осем електрона всеки. Въпреки това, много по-стабилно подреждане на електроните възниква, когато два водородни атома споделят електрон с един кислороден атом. Необходимо е само малко количество енергия, за да "изхвърлят" електроните на реагентите "извън" техните орбити, така че те да могат да се подредят в по-енергийно стабилното подреждане, образувайки нова молекула, H2O.
Продукти
След електронното пренареждане между водород и кислород за създаване на нова молекула, продуктът на реакцията е вода и топлина. Топлината може да се използва за извършване на работа, като например задвижване на турбини чрез нагряване на вода. Продуктите се произвеждат бързо поради екзотермичния характер на верижната реакция на тази химическа реакция. Както всички химични реакции, реакцията не е лесно обратима.