Vesinik on ülireaktiivne kütus. Vesiniku molekulid reageerivad hapnikuga ägedalt, kui olemasolevad molekulaarsidemed purunevad ja hapniku ja vesiniku aatomite vahel moodustuvad uued sidemed. Kuna reaktsioonisaadused on madalamal energiatasemel kui reagendid, on tulemuseks energia plahvatuslik eraldumine ja vee tootmine. Kuid vesinik ei reageeri toatemperatuuril hapnikuga, segu süttimiseks on vaja energiaallikat.
TL; DR (liiga pikk; Ei lugenud)
Vesinik ja hapnik ühendavad vett ja annavad selle käigus palju soojust.
Vesiniku ja hapniku segu
Vesinik ja hapnikugaasid segunevad toatemperatuuril ilma keemiliste reaktsioonideta. Seda seetõttu, et molekulide kiirus ei anna piisavalt kineetilist energiat reaktori aktiveerimiseks reaktantide vaheliste kokkupõrgete ajal. Moodustub gaaside segu, mis võib reageerida ägedalt, kui segule sisestatakse piisavalt energiat.
Aktiveerimisenergia
Sädeme lisamine segule toob kaasa mõne vesiniku ja hapniku molekuli temperatuuri tõusu. Molekulid kõrgemal temperatuuril liiguvad kiiremini ja põrkuvad suurema energiaga kokku. Kui kokkupõrkeenergia jõuab minimaalse aktivatsioonienergiana, mis on piisav reaktantide vaheliste sidemete "purustamiseks", järgneb vesiniku ja hapniku vaheline reaktsioon. Kuna vesinikul on madal aktivatsioonienergia, on hapniku reaktsiooni käivitamiseks vaja ainult väikest sädet.
Eksotermiline reaktsioon
Nagu kõik kütused, on ka reagendid, antud juhul vesinik ja hapnik, kõrgemal energiatasemel kui reaktsiooni produktid. Selle tulemusel eraldub reaktsioonist energiat neto ja seda tuntakse kui eksotermilist reaktsiooni. Pärast ühe vesiniku ja hapniku molekulide komplekti reageerimist käivitab vabanev energia ümbritsevas segus olevad molekulid reageerima, vabastades rohkem energiat. Tulemuseks on plahvatusohtlik ja kiire reaktsioon, mis vabastab energia kiiresti soojuse, valguse ja heli kujul.
Elektronide käitumine
Submolekulaarsel tasandil peitub reaktantide ja toodete energiataseme erinevuse põhjus elektroonilises konfiguratsioonis. Vesiniku aatomitel on üks elektron. Nad ühenduvad kahest molekuliks, nii et nad saavad jagada kahte elektroni (üks neist igaüks). Selle põhjuseks on asjaolu, et kõige sisemine elektroni kest on madalama energia olekus (ja seetõttu stabiilsem), kui see on hõivatud kahe elektroniga. Hapniku aatomitel on mõlemal kaheksa elektroni. Nad kombineeruvad kahest molekulist, jagades neli elektroni, nii et nende kõige välimised elektronkestad on täielikult hõivatud kaheksa elektroniga. Elektronide palju stabiilsem joondumine tekib aga siis, kui kaks vesiniku aatomit jagavad elektroni ühe hapnikuaatomiga. Reagentide elektronide "orbiidilt välja" löömiseks on vaja ainult väikest kogust energiat, et nad saaksid energeetiliselt stabiilsemas joonduses kohaneda, moodustades uue molekuli H2O.
Tooted
Pärast uue molekuli loomiseks vesiniku ja hapniku elektroonilist joondamist on reaktsiooni produktiks vesi ja soojus. Soojust saab kasutada töö tegemiseks, näiteks turbiinide käitamiseks vee soojendamise teel. Selle keemilise reaktsiooni eksotermilise ahelreaktsiooni tõttu toodetakse tooteid kiiresti. Nagu kõik keemilised reaktsioonid, pole ka reaktsioon kergesti pöörduv.