Hidrojen ve Oksijen Birleşince Ne Olur?

Hidrojen oldukça reaktif bir yakıttır. Hidrojen molekülleri, mevcut moleküler bağlar koptuğunda ve oksijen ile hidrojen atomları arasında yeni bağlar oluştuğunda oksijenle şiddetli bir şekilde reaksiyona girer. Reaksiyonun ürünleri, reaktanlardan daha düşük bir enerji seviyesinde olduğundan, sonuç patlayıcı bir enerji salınımı ve su üretimidir. Ancak hidrojen oda sıcaklığında oksijenle reaksiyona girmez, karışımı tutuşturmak için bir enerji kaynağına ihtiyaç vardır.

TL; DR (Çok Uzun; Okumadım)

Hidrojen ve oksijen su yapmak için birleşecek ve bu süreçte bol miktarda ısı yayacaktır.

Hidrojen ve oksijen gazları oda sıcaklığında kimyasal reaksiyon olmadan karışır. Bunun nedeni, moleküllerin hızının, reaktanlar arasındaki çarpışmalar sırasında reaksiyonu aktive etmek için yeterli kinetik enerji sağlamamasıdır. Karışıma yeterli enerji verilirse şiddetli reaksiyona girme potansiyeli olan bir gaz karışımı oluşur.

Karışıma bir kıvılcım eklenmesi, bazı hidrojen ve oksijen molekülleri arasında sıcaklıkların yükselmesine neden olur. Daha yüksek sıcaklıklarda moleküller daha hızlı hareket eder ve daha fazla enerjiyle çarpışır. Çarpışma enerjileri, reaktanlar arasındaki bağları "kırmak" için yeterli minimum aktivasyon enerjisine ulaşırsa, hidrojen ve oksijen arasında bir reaksiyon oluşur. Hidrojenin aktivasyon enerjisi düşük olduğundan, oksijenle bir reaksiyonu tetiklemek için sadece küçük bir kıvılcım gereklidir.

Tüm yakıtlar gibi, reaktanlar, bu durumda hidrojen ve oksijen, reaksiyon ürünlerinden daha yüksek bir enerji seviyesindedir. Bu, reaksiyondan net enerji salınımı ile sonuçlanır ve bu, ekzotermik reaksiyon olarak bilinir. Bir dizi hidrojen ve oksijen molekülü reaksiyona girdikten sonra, salınan enerji, çevreleyen karışımdaki molekülleri reaksiyona sokmak için tetikler ve daha fazla enerji açığa çıkarır. Sonuç, enerjiyi hızlı bir şekilde ısı, ışık ve ses şeklinde serbest bırakan patlayıcı, hızlı bir reaksiyondur.

Submoleküler seviyede, reaktanlar ve ürünler arasındaki enerji seviyelerindeki farkın nedeni elektronik konfigürasyonlarda yatmaktadır. Hidrojen atomlarının her birinin bir elektronu vardır. İki elektronu (birer tane) paylaşabilmeleri için iki molekül halinde birleşirler. Bunun nedeni, en içteki elektron kabuğunun iki elektron tarafından işgal edildiğinde daha düşük bir enerji durumunda (ve dolayısıyla daha kararlı) olmasıdır. Oksijen atomlarının her birinde sekiz elektron bulunur. Dört elektron paylaşarak iki molekül halinde birleşirler, böylece en dıştaki elektron kabukları her biri sekiz elektron tarafından tamamen işgal edilir. Bununla birlikte, iki hidrojen atomu bir elektronu bir oksijen atomuyla paylaştığında çok daha kararlı bir elektron dizilimi ortaya çıkar. Reaktanların elektronlarını yörüngelerinden "çıkartmak" için sadece küçük bir miktar enerji gereklidir, böylece yeni bir molekül olan H2O'yu oluşturarak daha enerjik olarak kararlı hizalamada yeniden hizalanabilirler.

Yeni bir molekül oluşturmak için hidrojen ve oksijen arasındaki elektronik yeniden düzenlemenin ardından, reaksiyonun ürünü su ve ısıdır. Isı, suyu ısıtarak türbinleri çalıştırmak gibi iş yapmak için kullanılabilir. Ürünler, bu kimyasal reaksiyonun ekzotermik, zincir reaksiyonlu doğası nedeniyle hızlı bir şekilde üretilir. Tüm kimyasal reaksiyonlar gibi, reaksiyon da kolayca tersine çevrilemez.