Conţinut
- TL; DR (Prea lung; nu a citit)
- Amestec de hidrogen și oxigen
- Energie activatoare
- Reacție exotermică
- Comportamentul electronilor
- Produse
Hidrogenul este un combustibil puternic reactiv. Moleculele de hidrogen reacționează violent cu oxigenul când legăturile moleculare existente se rup și se formează legături noi între atomii de oxigen și hidrogen. Deoarece produsele reacției sunt la un nivel de energie mai mic decât reactanții, rezultatul este o eliberare explozivă de energie și producerea de apă. Dar hidrogenul nu reacționează cu oxigenul la temperatura camerei, este necesară o sursă de energie pentru a aprinde amestecul.
TL; DR (Prea lung; nu a citit)
Hidrogenul și oxigenul se vor combina pentru a face apă - și va elibera multă căldură în acest proces.
Amestec de hidrogen și oxigen
Gazele de hidrogen și oxigen se amestecă la temperatura camerei fără reacții chimice. Acest lucru se datorează faptului că viteza moleculelor nu oferă suficientă energie cinetică pentru a activa reacția în timpul coliziunilor dintre reactanți. Se formează un amestec de gaze, cu potențialul de a reacționa violent dacă s-a introdus suficientă energie în amestec.
Energie activatoare
Introducerea unei scântei la amestec determină creșterea temperaturilor printre unele molecule de hidrogen și oxigen. Moleculele la temperaturi mai ridicate circulă mai repede și se ciocnesc cu mai multă energie. Dacă energiile de coliziune ating o energie minimă de activare suficientă pentru a „rupe” legăturile dintre reactanți, atunci urmează o reacție între hidrogen și oxigen. Deoarece hidrogenul are o energie de activare scăzută este nevoie doar de o scânteie mică pentru a declanșa o reacție cu oxigenul.
Reacție exotermică
La fel ca toate combustibilii, reactanții, în acest caz hidrogenul și oxigenul, sunt la un nivel de energie mai mare decât produsele reacției. Aceasta are ca rezultat eliberarea netă a energiei din reacție și aceasta este cunoscută sub numele de reacție exotermică. După ce un set de molecule de hidrogen și oxigen au reacționat, energia eliberată declanșează moleculele din amestecul din jur să reacționeze, eliberând mai multă energie. Rezultatul este o reacție rapidă explozivă, care eliberează rapid energia sub formă de căldură, lumină și sunet.
Comportamentul electronilor
La nivel submolecular, motivul diferenței de niveluri de energie între reactanți și produse se află în configurațiile electronice. Atomii de hidrogen au câte un electron. Se combină în molecule a două astfel încât să poată împărtăși doi electroni (unul fiecare). Acest lucru se datorează faptului că învelișul cel mai mare de electroni este la o stare de energie mai mică (și, prin urmare, mai stabil) atunci când este ocupat de doi electroni. Atomii de oxigen au opt electroni fiecare. Acestea se combină în molecule de doi, prin împărtășirea a patru electroni, astfel încât învelișurile lor electronice cele mai multe sunt ocupate complet de opt electroni fiecare. Cu toate acestea, o aliniere mult mai stabilă a electronilor apare atunci când doi atomi de hidrogen împart un electron cu un atom de oxigen. Doar o cantitate mică de energie este necesară pentru a „împărți” electronii reactanților „afară” din orbitele lor, astfel încât să se poată realinia într-o aliniere mai stabilă din punct de vedere energetic, formând o nouă moleculă, H2O.
Produse
În urma realignării electronice între hidrogen și oxigen pentru a crea o nouă moleculă, produsul reacției este apa și căldura. Căldura poate fi valorificată pentru a lucra, cum ar fi conducerea turbinelor prin încălzirea apei. Produsele sunt produse rapid datorită naturii exotermice cu reacție în lanț a acestei reacții chimice. Ca toate reacțiile chimice, reacția nu este ușor reversibilă.