რა ხდება წყალბადის და ჟანგბადის შერწყმისას?

წყალბადის არის ძალიან რეაქტიული საწვავი. წყალბადის მოლეკულები მძაფრად რეაგირებენ ჟანგბადთან, როდესაც არსებული მოლეკულური ბმები იშლება და ჟანგბადსა და წყალბადის ატომებს შორის წარმოიქმნება ახალი ბმები. ვინაიდან რეაქციის პროდუქტები უფრო დაბალი ენერგეტიკულ დონეზეა, ვიდრე რეაქტივები, შედეგად ხდება ენერგიის ფეთქებადი გამოყოფა და წყლის წარმოება. მაგრამ წყალბადის არ რეაგირებს ჟანგბადთან ოთახის ტემპერატურაზე, საჭიროა ენერგიის წყარო ნარევის გასანათებლად.

TL; DR (ძალიან გრძელია; არ წავიკითხე)

წყალბადის და ჟანგბადის კომბინირება ხდება წყლის წარმოება - და ამ პროცესში უამრავი სითბო გამოყოფს.

წყალბადის და ჟანგბადის აირები ერევა ოთახის ტემპერატურაზე, ქიმიური რეაქციის გარეშე. ეს იმიტომ ხდება, რომ მოლეკულების სიჩქარე არ იძლევა საკმარის კინეტიკური ენერგიას რეაქტორებს შორის შეჯახების დროს რეაქციის გასააქტიურებლად. წარმოიქმნება გაზების ნარევი, რომელსაც შეუძლია ძალადობრივი რეაგირება, თუ საკმარისი ენერგია შედის ნარევში.

ნაპერწკალში ნაპერწკალების შეყვანა იწვევს წყალბადის და ჟანგბადის ზოგიერთ მოლეკულას შორის ტემპერატურის მომატებას. მოლეკულები მაღალ ტემპერატურაზე უფრო სწრაფად მოძრაობენ და ეჯახებიან მეტ ენერგიას. თუ შეჯახების ენერგიები მიაღწევს მინიმალური აქტივაციის ენერგიას, რომელიც საკმარისია რეაქტორებს შორის ბმების "გასახსნელად", შემდეგ მოდის რეაქცია წყალბადსა და ჟანგბადს შორის. იმის გამო, რომ წყალბადს აქვს აქტივაციის დაბალი ენერგია, საჭიროა მხოლოდ მცირე ნაპერწკალი ჟანგბადთან რეაქციის დასაწყებად.

როგორც ყველა საწვავი, რეაქტივები, ამ შემთხვევაში წყალბადის და ჟანგბადის, უფრო მაღალი ენერგეტიკულ დონეზე არიან, ვიდრე რეაქციის პროდუქტები. ეს იწვევს ენერგიის წმინდა გამოყოფას რეაქციიდან და ეს ცნობილია როგორც ეგზოთერმული რეაქცია. წყალბადის და ჟანგბადის ერთი მოლეკულების რეაგირების შემდეგ, გამოყოფილი ენერგია იწვევს მოლეკულების რეაქციას მიმდებარე ნარევში და მეტ ენერგიას გამოყოფს. შედეგი არის ფეთქებადი, სწრაფი რეაქცია, რომელიც ენერგიას სწრაფად ათავისუფლებს სითბოს, სინათლისა და ხმის სახით.

ქვემოლეკულურ დონეზე, რეაქტორებსა და პროდუქტებს შორის ენერგიის დონის სხვაობის მიზეზი ელექტრონულ კონფიგურაციებში მდგომარეობს. წყალბადის ატომებს თითო ელექტრონი აქვთ. ისინი გაერთიანდებიან ორი მოლეკულაში ისე, რომ მათ ორი ელექტრონის გაყოფა შეუძლიათ (თითო თითო). ეს იმიტომ ხდება, რომ ყველაზე მეტად ელექტრონული გარსი უფრო დაბალი ენერგეტიკულ მდგომარეობაშია (და, შესაბამისად, უფრო სტაბილურია), როდესაც ორი ელექტრონი იკავებს. ჟანგბადის ატომებს აქვთ რვა ელექტრონი. ისინი ერთად ერწყმიან ორ მოლეკულას, რომლებიც განაწილებენ ოთხ ელექტრონს ისე, რომ მათი ყველაზე მეტი ელექტრონული გარსი სრულად დაიკავებს თითოეულმა რვა ელექტრონმა. ამასთან, ელექტრონების ბევრად უფრო სტაბილური განლაგება წარმოიქმნება, როდესაც წყალბადის ორ ატომს ელექტრონი აქვთ ერთი ჟანგბადის ატომთან. მხოლოდ მცირე რაოდენობით ენერგიაა საჭირო რეაქტივების ელექტრონების ორბიტაზე "გამოსასხამად", რათა მათ შეძლონ უფრო ენერგიულად მდგრადი განლაგება და შექმნან ახალი მოლეკულა, H2O.

წყალბადსა და ჟანგბადს შორის ელექტრონული გადანაწილების შედეგად ახალი მოლეკულის შესაქმნელად, რეაქციის პროდუქტი არის წყალი და სითბო. სითბოს გამოყენება შესაძლებელია სამუშაოს შესასრულებლად, მაგალითად, ტურბინების მართვით წყლის გათბობით. პროდუქტები სწრაფად იწარმოება ამ ქიმიური რეაქციის ეგზოთერმული, ჯაჭვური რეაქციის ხასიათის გამო. ისევე როგორც ყველა ქიმიური რეაქცია, რეაქცია არც ისე შექცევადია.