Vodik je visoko reaktivno gorivo. Molekule vodika burno reagiraju s kisikom kad postojeće molekularne veze puknu i nastanu nove veze između atoma kisika i vodika. Kako su produkti reakcije na nižoj energetskoj razini od reaktanata, rezultat je eksplozivno oslobađanje energije i proizvodnja vode. Ali vodik ne reagira s kisikom na sobnoj temperaturi, potreban je izvor energije za paljenje smjese.
TL; DR (predugo; Nisam pročitao)
Vodik i kisik kombinirat će se da bi stvorili vodu - i u tom procesu odavat će puno topline.
Mješavina vodika i kisika
Vodik i kisik miješaju se na sobnoj temperaturi bez kemijske reakcije. To je zato što brzina molekula ne osigurava dovoljno kinetičke energije da aktivira reakciju tijekom sudara između reaktanata. Nastaje smjesa plinova s potencijalom da burno reagira ako se u smjesu uvede dovoljno energije.
Aktivacijska energija
Uvođenje iskre u smjesu rezultira povišenim temperaturama nekih molekula vodika i kisika. Molekule na višim temperaturama putuju brže i sudaraju se s više energije. Ako energije sudara dosegnu minimalnu aktivacijsku energiju dovoljnu da "prekine" veze između reaktanata, slijedi reakcija vodika i kisika. Budući da vodik ima malu energiju aktivacije, potrebna je samo mala iskra da bi se pokrenula reakcija s kisikom.
Egzotermna reakcija
Kao i sva goriva, reaktanti, u ovom slučaju vodik i kisik, na višoj su energetskoj razini od produkata reakcije. To rezultira neto oslobađanjem energije iz reakcije, a to je poznato kao egzotermna reakcija. Nakon što je reagirao jedan skup molekula vodika i kisika, oslobođena energija pokreće molekule u okolnoj smjesi da reagiraju, oslobađajući više energije. Rezultat je eksplozivna, brza reakcija koja brzo oslobađa energiju u obliku topline, svjetlosti i zvuka.
Ponašanje elektrona
Na submolekularnoj razini razlog za razliku u razinama energije između reaktanata i proizvoda leži u elektroničkim konfiguracijama. Atomi vodika imaju po jedan elektron. Kombiniraju se u molekule od dvije, tako da mogu dijeliti dva elektrona (po jedan). To je zato što je unutarnja elektronska ljuska u nižem energetskom stanju (i stoga stabilnija) kada je zauzimaju dva elektrona. Atomi kisika imaju po osam elektrona. Kombiniraju se zajedno u molekule od dvije dijeleći četiri elektrona tako da njihove najudaljenije elektronske ljuske u potpunosti zauzima po osam elektrona. Međutim, daleko stabilnije poravnanje elektrona nastaje kada dva atoma vodika dijele elektron s jednim atomom kisika. Potrebna je samo mala količina energije da se elektroni reaktanata "izbace" iz njihovih orbita kako bi se mogli poravnati u energetski stabilnijem poravnanju, tvoreći novu molekulu, H2O.
Proizvodi
Nakon elektroničkog prestrojavanja vodika i kisika radi stvaranja nove molekule, produkt reakcije je voda i toplina. Toplina se može iskoristiti za obavljanje poslova, poput pogona turbina zagrijavanjem vode. Proizvodi se proizvode brzo zbog egzotermne, lančane reakcije ove kemijske reakcije. Kao i sve kemijske reakcije, reakcija nije lako reverzibilna.