Hva skjer når Hydrogen & Oksygen Kombiner?

Hydrogen er et meget reaktivt brensel. Hydrogenmolekylene voldsomt reagerer med oksygen når de eksisterende molekylære bindinger brytes og nye bindinger dannes mellom oksygen og hydrogenatomer. Som produkter av reaksjonen er på et lavere energinivå enn reaktantene, er resultatet en eksplosiv frigjøring av energi og produksjon av vann. Men hydrogen ikke reagerer med oksygen ved romtemperatur, er en kilde for energi som trengs for å tenne blandingen.

Hydrogen og oksygen Mix

Hydrogen- og oksygengasser blandes ved værelsestemperatur med noen kjemisk reaksjon. Dette skyldes at hastigheten av molekylene ikke gir nok kinetisk energi for å aktivere reaksjonen i løpet av kollisjoner mellom reaktantene. En blanding av gasser som blir dannet, med mulighet for å reagere voldsomt dersom tilstrekkelig energi ble innført til blandingen.

aktivering Energy

Innføring av en gnist til blandingen resulterer i forhøyede temperaturer blant noen av hydrogen- og oksygenmolekyler. Molekyler ved høyere temperaturer reise raskere og kolliderer med mer energi. Hvis kollisjonsenergier nå et minimum aktiveringsenergi tilstrekkelig til å "bryte" båndene mellom reaktanter, deretter en reaksjon mellom hydrogen og oksygen følger. Siden hydrogen har en lav aktiveringsenergi bare en liten gnist er nødvendig for å utløse en reaksjon med oksygen.

eksoterm reaksjon

Som alle brennstoffer, reaktanter, i dette tilfelle hydrogen og oksygen, er på et høyere energinivå enn produktene fra reaksjonen. Dette resulterer i netto frigjøring av energi fra reaksjonen, og dette er kjent som en eksoterm reaksjon. Etter å ha ett sett med hydrogen og oksygen molekyler har reagert, den energien som frigjøres utløser-molekyler i den omgivende blanding for å reagere og frigjør mer energi. Resultatet er en eksplosiv, hurtig reaksjon som frigjør energi raskt i form av varme, lys og lyd.

Electron Behavior

På en submolecular nivå, årsaken til forskjellen i energinivået mellom reaktanter og produkter, ligger med elektroniske konfigurasjoner. Hydrogenatomer har ett elektron hver. De kombinerer inn molekyler av to, slik at de kan dele to elektroner (en hver). Dette er fordi den innerste elektronskallet er ved en lavere energitilstand (og derfor mer stabil) når opptatt av to elektroner. Oksygenatomer har åtte elektroner hver. De kombinerer sammen i molekyler av to ved å dele fire elektroner slik at deres ytterste elektronskallene er fullt opptatt med åtte elektroner hver. Imidlertid er en langt mer stabil oppstilling av elektroner oppstår når to hydrogenatomer dele en elektron med ett oksygenatom. Bare en liten mengde energi er nødvendig for å "bump" elektronene av reaktantene "ut" av sine baner, slik at de kan justere i mer energetisk stabil oppstilling, som danner et nytt molekyl, H2O.

produkter

Etter den elektroniske omstillingen mellom hydrogen og oksygen for å skape et nytt molekyl, er produktet av reaksjonen vann og varme. Varmen kan bli brukt til å gjøre arbeid, for eksempel å kjøre turbiner ved oppvarming av vann. Produktene er produsert raskt på grunn av den eksoterme, kjede-reaksjon natur av denne kjemiske reaksjon. Som alle kjemiske reaksjoner, er reaksjonen ikke er lett reversibel.