Το υδρογόνο είναι ένα πολύ αντιδραστικό καύσιμο. Τα μόρια υδρογόνου αντιδρούν βίαια με οξυγόνο όταν σπάζουν οι υπάρχοντες μοριακοί δεσμοί και σχηματίζονται νέοι δεσμοί μεταξύ ατόμων οξυγόνου και υδρογόνου. Καθώς τα προϊόντα της αντίδρασης βρίσκονται σε χαμηλότερο επίπεδο ενέργειας από τα αντιδραστήρια, το αποτέλεσμα είναι μια εκρηκτική απελευθέρωση ενέργειας και η παραγωγή νερού. Όμως το υδρογόνο δεν αντιδρά με οξυγόνο σε θερμοκρασία δωματίου, απαιτείται πηγή ενέργειας για την ανάφλεξη του μίγματος.
TL; DR (Πάρα πολύ καιρό; Δεν διαβάστηκε)
Το υδρογόνο και το οξυγόνο θα συνδυαστούν για να φτιάξουν νερό - και θα εκλύσουν άφθονη θερμότητα στη διαδικασία.
Μίγμα υδρογόνου και οξυγόνου
Τα αέρια υδρογόνου και οξυγόνου αναμιγνύονται σε θερμοκρασία δωματίου χωρίς χημική αντίδραση. Αυτό συμβαίνει επειδή η ταχύτητα των μορίων δεν παρέχει αρκετή κινητική ενέργεια για να ενεργοποιήσει την αντίδραση κατά τη διάρκεια συγκρούσεων μεταξύ των αντιδρώντων. Σχηματίζεται ένα μείγμα αερίων, το οποίο μπορεί να αντιδράσει βίαια εάν εισαχθεί αρκετή ενέργεια στο μείγμα.
Ενέργεια ενεργοποίησης
Η εισαγωγή ενός σπινθήρα στο μείγμα οδηγεί σε αυξημένες θερμοκρασίες μεταξύ ορισμένων μορίων υδρογόνου και οξυγόνου. Τα μόρια σε υψηλότερες θερμοκρασίες ταξιδεύουν γρηγορότερα και συγκρούονται με περισσότερη ενέργεια. Εάν οι ενέργειες σύγκρουσης φτάσουν σε μια ελάχιστη ενέργεια ενεργοποίησης επαρκή για να «σπάσει» τους δεσμούς μεταξύ των αντιδρώντων, τότε ακολουθεί μια αντίδραση μεταξύ υδρογόνου και οξυγόνου. Επειδή το υδρογόνο έχει χαμηλή ενέργεια ενεργοποίησης απαιτείται μόνο ένας μικρός σπινθήρας για να προκαλέσει αντίδραση με οξυγόνο.
Εξωθερμική αντίδραση
Όπως όλα τα καύσιμα, τα αντιδραστήρια, στην περίπτωση αυτή το υδρογόνο και το οξυγόνο, βρίσκονται σε υψηλότερο επίπεδο ενέργειας από τα προϊόντα της αντίδρασης. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την καθαρή απελευθέρωση ενέργειας από την αντίδραση, και αυτό είναι γνωστό ως εξώθερμη αντίδραση. Αφού αντιδράσει ένα σύνολο μορίων υδρογόνου και οξυγόνου, η απελευθερούμενη ενέργεια ενεργοποιεί τα μόρια στο περιβάλλον μείγμα να αντιδράσουν, απελευθερώνοντας περισσότερη ενέργεια. Το αποτέλεσμα είναι μια εκρηκτική, γρήγορη αντίδραση που απελευθερώνει ενέργεια γρήγορα με τη μορφή θερμότητας, φωτός και ήχου.
Συμπεριφορά ηλεκτρονίων
Σε υπομοριακό επίπεδο, ο λόγος για τη διαφορά στα επίπεδα ενέργειας μεταξύ των αντιδραστηρίων και των προϊόντων, έγκειται στις ηλεκτρονικές διαμορφώσεις. Τα άτομα υδρογόνου έχουν ένα ηλεκτρόνιο το καθένα. Συνδυάζονται σε μόρια δύο έτσι ώστε να μπορούν να μοιράζονται δύο ηλεκτρόνια (το ένα το καθένα). Αυτό συμβαίνει επειδή το εσωτερικό κέλυφος ηλεκτρονίων είναι σε κατάσταση χαμηλότερης ενέργειας (και επομένως πιο σταθερό) όταν καταλαμβάνεται από δύο ηλεκτρόνια. Τα άτομα οξυγόνου έχουν οκτώ ηλεκτρόνια το καθένα. Συνδυάζονται μαζί σε μόρια δύο μοιράζονται τέσσερα ηλεκτρόνια έτσι ώστε τα εξωτερικά τους κελύφη ηλεκτρονίων να καταλαμβάνουν πλήρως οκτώ ηλεκτρόνια το καθένα. Ωστόσο, μια πολύ πιο σταθερή ευθυγράμμιση των ηλεκτρονίων προκύπτει όταν δύο άτομα υδρογόνου μοιράζονται ένα ηλεκτρόνιο με ένα άτομο οξυγόνου. Απαιτείται μόνο μια μικρή ποσότητα ενέργειας για να "χτυπήσει" τα ηλεκτρόνια των αντιδρώντων "έξω" από τις τροχιές τους έτσι ώστε να μπορούν να ευθυγραμμιστούν ξανά με την πιο ενεργητικά σταθερή ευθυγράμμιση, σχηματίζοντας ένα νέο μόριο, το H2O.
Προϊόντα
Μετά την ηλεκτρονική επανευθυγράμμιση μεταξύ υδρογόνου και οξυγόνου για τη δημιουργία ενός νέου μορίου, το προϊόν της αντίδρασης είναι νερό και θερμότητα. Η θερμότητα μπορεί να αξιοποιηθεί για να κάνει δουλειά, όπως η οδήγηση στροβίλων με θέρμανση νερού. Τα προϊόντα παράγονται γρήγορα λόγω της εξωθερμικής αλυσιδωτής αντίδρασης αυτής της χημικής αντίδρασης. Όπως όλες οι χημικές αντιδράσεις, η αντίδραση δεν είναι εύκολα αναστρέψιμη.