Väte är ett starkt reaktivt bränsle. Vätgasmolekyler reagerar våldsamt med syre när de befintliga molekylära bindningarna bryts och nya bindningar bildas mellan syre och väteatomer. Eftersom reaktionsprodukterna är vid en lägre energinivå än reaktanterna, är resultatet en explosiv frisättning av energi och produktion av vatten. Men väte reagerar inte med syre vid rumstemperatur, en energikälla behövs för att antända blandningen.

TL; DR (för länge, läste inte)

Vatten och syre kommer att kombinera för att göra vatten - och ge av mycket värme i processen.

Väte- och syreblandning

Väte- och syrgaserna blandas vid rumstemperatur utan kemisk reaktion. Detta beror på att molekylernas hastighet inte ger tillräckligt med kinetisk energi för att aktivera reaktionen under kollisioner mellan reaktanterna. En blandning av gaser bildas, med potential att reagera kraftigt om tillräcklig energi infördes i blandningen.

Aktiveringsenergi

Introduktion av en gnista till blandningen resulterar i höjda temperaturer bland några av väte- och syremolekylerna. Molekyler vid högre temperaturer reser snabbare och kolliderar med mer energi. Om kollisionsenergier når en minimal aktiveringsenergi som är tillräcklig för att "bryta" bindningarna mellan reaktanterna, följer en reaktion mellan väte och syre. Eftersom väte har en låg aktiveringsenergi behövs bara en liten gnista för att utlösa en reaktion med syre.

Exoterm reaktion

Liksom alla bränslen är reaktanterna, i detta fall väte och syre, vid en högre energinivå än reaktionsprodukterna. Detta resulterar i nettofrisättning av energi från reaktionen, och detta är känt som en exoterm reaktion. Efter att en uppsättning väte- och syremolekyler har reagerat utlöser den energi som frigörs molekyler i den omgivande blandningen för att reagera och frigör mer energi. Resultatet är en explosiv snabb reaktion som snabbt släpper ut energi i form av värme, ljus och ljud.

Elektronbeteende

På en submolekylär nivå är orsaken till skillnaden i energinivåerna mellan reaktanterna och produkterna ligger i elektroniska konfigurationer. Väteatomer har en elektron vardera. De kombinerar i molekyler av två så att de kan dela två elektroner (en vardera). Detta beror på att det inre elektronskalet är i ett lägre energiläge (och därmed mer stabilt) när det ockuperas av två elektroner. Syreatomer har åtta elektroner vardera. De kombinerar i molekyler av två genom att dela fyra elektroner så att deras yttre elektronskal fullt utnyttjas av åtta elektroner vardera. Emellertid uppstår en mycket mer stabil inriktning av elektroner när två väteatomer delar en elektron med en syreatom. Endast en liten mängd energi behövs för att "stöta" elektronerna på reaktanterna "out" av sina banor, så att de kan reglera i den mer energiskt stabila inriktningen, bilda en ny molekyl, H2O.

Produkter < Efter den elektroniska anpassningen mellan väte och syre för att skapa en ny molekyl, är reaktionsprodukten vatten och värme. Värmen kan utnyttjas för att göra arbete, som att driva turbiner genom att värma vatten. Produkterna produceras snabbt på grund av den exoterma, kedjereaktiva karaktären av denna kemiska reaktion. Liksom alla kemiska reaktioner är reaktionen inte lätt reversibel.