Mi történik a hidrogén és oxigén kombinálásakor?

A hidrogén rendkívül reaktív üzemanyag. A hidrogénmolekulák hevesen reagálnak az oxigénnel, amikor a meglévő molekuláris kötések megszakadnak, és új kötések jönnek létre az oxigén- és hidrogénatomok között. Mivel a reakció termékei alacsonyabb energiaszinten vannak, mint a reaktánsok, az eredmény robbanásszerű energia felszabadulást és víztermelést eredményez. De a hidrogén szobahőmérsékleten nem reagál az oxigénnel, a keverék meggyújtásához energiaforrásra van szükség.

TL; DR (túl hosszú; Nem olvastam)

A hidrogén és az oxigén együttesen vizet állít elő - és rengeteg hőt ad le a folyamat során.

A hidrogén- és oxigéngázak szobahőmérsékleten vegyi reakció nélkül keverednek. A molekulák sebessége ugyanis nem biztosít elegendő kinetikus energiát a reakció aktiválására a reagensek közötti ütközések során. Gázkeverék keletkezik, amely heves reakcióba léphet, ha elegendő energiát vezetnek be a keverékbe.

Egy szikra bevezetése a keverékbe megemeli a hőmérsékletet néhány hidrogén- és oxigénmolekula között. A magasabb hőmérsékleten lévő molekulák gyorsabban haladnak és több energiával ütköznek. Ha az ütközési energiák elérik a minimális aktiválási energiát, amely elegendő a reaktánsok közötti kötések "megszakításához", akkor hidrogén és oxigén közötti reakció következik. Mivel a hidrogén alacsony aktivációs energiával rendelkezik, csak egy kis szikra szükséges az oxigénnel történő reakció kiváltásához.

Mint minden tüzelőanyag, a reagensek, ebben az esetben is a hidrogén és az oxigén, magasabb energiaszinten vannak, mint a reakció termékei. Ez a reakcióból származó energia nettó felszabadulását eredményezi, és ezt exoterm reakciónak nevezik. Miután a hidrogén- és oxigénmolekulák egy csoportja reagált, a felszabaduló energia a környező keverékben lévő molekulákat reagálásra készteti, több energiát szabadítva fel. Az eredmény egy robbanékony, gyors reakció, amely gyorsan felszabadítja az energiát hő, fény és hang formájában.

Szubmolekuláris szinten a reaktánsok és a termékek közötti energiaszintbeli különbség oka az elektronikus konfigurációkban rejlik. A hidrogénatomoknak egy-egy elektronja van. Kettőből álló molekulákká egyesülnek, így két elektron (egy-egy) osztható meg. Ennek oka, hogy a legbelső elektronhéj alacsonyabb energiaállapotban van (és ezért stabilabb), amikor két elektron foglalja el. Az oxigénatomoknak egyenként nyolc elektronja van. Kettő molekulákban egyesülnek négy elektron megosztásával, így a legkülső elektronhéjakat egyenként nyolc elektron foglalja el teljesen. Az elektronok sokkal stabilabb rendezése azonban akkor következik be, amikor két hidrogénatom megosztja az elektront egy oxigénatommal. Csak kis mennyiségű energiára van szükség ahhoz, hogy a reaktánsok elektronjait "kibillentsék" pályájukról, hogy azok az energetikailag stabilabb vonalban újraszerveződhessenek, új molekulát, a H2O-t alkotva.

A hidrogén és az oxigén közötti új molekulát létrehozó elektronikus átrendeződést követően a reakció terméke a víz és a hő. A hő felhasználható munka elvégzésére, például a turbinák hajtására a víz melegítésével. A termékeket a kémiai reakció exoterm, láncreakciós jellege miatt gyorsan előállítják. Mint minden kémiai reakció, a reakció sem könnyen visszafordítható.