Vsebina
- TL; DR (Predolgo; Nisem prebral)
- Mešanica vodika in kisika
- Aktivacijska energija
- Eksotermična reakcija
- Vedenje elektronov
- Izdelki
Vodik je visoko reaktivno gorivo. Molekule vodika silovito reagirajo s kisikom, ko se obstoječe molekularne vezi razbijejo in nastanejo nove vezi med kisikovimi in vodikovimi atomi. Ker so produkti reakcije na nižji ravni energije kot reaktanti, je posledica eksplozivnega sproščanja energije in pridobivanja vode. Toda vodik pri sobni temperaturi ne reagira s kisikom, za vžig mešanice je potreben vir energije.
TL; DR (Predolgo; Nisem prebral)
Vodik in kisik se bosta združila, da bosta voda - in oddajala veliko toplote.
Mešanica vodika in kisika
Vodikovi in kisikovi plini se mešajo pri sobni temperaturi brez kemičnih reakcij. To je zato, ker hitrost molekul ne zagotavlja dovolj kinetične energije za aktiviranje reakcije med trki med reaktanti. Nastane mešanica plinov, ki lahko nasilno reagira, če bi v zmes vnesli dovolj energije.
Aktivacijska energija
Vnos iskre v mešanico povzroči povišane temperature med nekaterimi molekuli vodika in kisika. Molekule pri višjih temperaturah potujejo hitreje in trčijo z več energije. Če energije trka dosežejo minimalno aktivacijsko energijo, ki je dovolj za "pretrganje" vezi med reaktanti, sledi reakcija med vodikom in kisikom. Ker ima vodik nizko aktivacijsko energijo, je potrebna le majhna iskra, da sproži reakcijo s kisikom.
Eksotermična reakcija
Kot vsa goriva so tudi reaktanti, v tem primeru vodik in kisik, na višji energetski ravni kot produkti reakcije. To ima za posledico neto sproščanje energije iz reakcije in to je znano kot eksotermična reakcija. Potem ko se je reagiral en sklop molekul vodika in kisika, sproščena energija sproži molekule v okoliški mešanici, da reagirajo in sprostijo več energije. Rezultat je eksplozivna, hitra reakcija, ki hitro sprošča energijo v obliki toplote, svetlobe in zvoka.
Vedenje elektronov
Na submolekularni ravni je razlog za razlike v nivoju energije med reaktanti in produkti v elektronski konfiguraciji. Atomi vodika imajo vsak po en elektron. Združujejo se v dve molekuli, tako da lahko delita dva elektrona (po enega). To je zato, ker je notranja najbolj elektronska lupina v nižjem energijskem stanju (in zato bolj stabilna), ko jo zasedata dva elektrona. Atomi kisika imajo vsak osem elektronov. Združujejo se v molekulah dveh, tako da delijo štiri elektrone, tako da njihove zunanje najbolj elektronske lupine v celoti zaseda osem elektronov. Vendar pa pride do veliko bolj stabilne poravnave elektronov, ko dva vodikova atoma delita elektron z enim kisikovim atomom. Potrebna je le majhna količina energije, da bi "elektrone" reaktantov "izbrskali" iz svojih orbitov, tako da se lahko preusmerijo v energetsko bolj stabilno poravnavo in tvorijo novo molekulo H2O.
Izdelki
Po elektronski preusmeritvi med vodikom in kisikom, da se ustvari nova molekula, sta produkt reakcije voda in toplota. Vročino lahko izkoristite za delo, kot je na primer poganjanje turbin z ogrevanjem vode. Izdelki so hitro proizvedeni zaradi eksotermične verižne reakcije te kemične reakcije. Kot vse kemijske reakcije, tudi reakcija ni zlahka povratna.