Водень - високореактивне паливо. Молекули водню бурхливо реагують з киснем, коли існуючі молекулярні зв’язки розриваються і утворюються нові зв’язки між атомами кисню та водню. Оскільки продукти реакції знаходяться на нижчому енергетичному рівні, ніж реагенти, результатом є вибухоне виділення енергії та утворення води. Але водень не реагує з киснем при кімнатній температурі, для запалення суміші потрібно джерело енергії.
TL; ДР (занадто довгий; Не читав)
Водень і кисень поєднуються, утворюючи воду - і виділяють при цьому багато тепла.
Суміш водню та кисню
Водневі та кисневі гази змішуються при кімнатній температурі без хімічної реакції. Це пов’язано з тим, що швидкість молекул не забезпечує достатньої кінетичної енергії для активації реакції під час зіткнень між реагентами. Утворюється суміш газів, яка може бурхливо реагувати, якщо до суміші буде введено достатньо енергії.
Енергія активації
Введення іскри в суміш призводить до підвищення температури серед деяких молекул водню та кисню. Молекули при більш високих температурах рухаються швидше і стикаються з більшою кількістю енергії. Якщо енергії зіткнення досягають мінімальної енергії активації, достатньої для «розриву» зв’язків між реагентами, тоді настає реакція між воднем та киснем. Оскільки водень має низьку енергію активації, потрібна лише мала іскра, щоб викликати реакцію з киснем.
Екзотермічна реакція
Як і всі види палива, реагенти, в даному випадку водень та кисень, знаходяться на вищому енергетичному рівні, ніж продукти реакції. Це призводить до чистого вивільнення енергії з реакції, і це відоме як екзотермічна реакція. Після того як один набір молекул водню та кисню прореагував, енергія, що виділяється, викликає реакцію молекул навколишньої суміші, виділяючи більше енергії. Результат - вибухова, швидка реакція, яка швидко виділяє енергію у вигляді тепла, світла та звуку.
Поведінка електронів
На субмолекулярному рівні причина різниці в рівнях енергії між реагентами та продуктами полягає в електронних конфігураціях. Атоми Гідрогену мають по одному електрону. Вони об’єднуються в молекули з двох, щоб вони могли ділити два електрони (по одному). Це пояснюється тим, що сама внутрішня електронна оболонка знаходиться в нижчому енергетичному стані (і, отже, більш стабільна), коли вона зайнята двома електронами. Атоми кисню мають по вісім електронів кожен. Вони поєднуються в молекулах по два, розділяючи чотири електрони, так що їхні самі зовнішні електронні оболонки повністю зайняті вісьмома електронами кожна. Однак набагато стабільніше вирівнювання електронів виникає, коли два атоми Гідрогену ділять електрон з одним атомом кисню. Лише невелика кількість енергії потрібна для того, щоб "вибити" електрони реагентів "з" їх орбіт, щоб вони могли вирівнятися в більш енергетично стабільному вирівнюванні, утворюючи нову молекулу, H2O.
Продукти
Після електронного перебудовування водню з киснем для створення нової молекули продуктом реакції є вода і тепло. Тепло можна використовувати для виконання таких робіт, як приведення в дію турбін, нагріваючи воду. Продукти швидко виробляються завдяки екзотермічній природі цієї хімічної реакції в ланцюговій реакції. Як і всі хімічні реакції, реакція не є легко оборотною.
