• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  •  science >> Vetenskap >  >> Kemi
    Vad händer när väte och syre kombineras?

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

    TL; DR (för lång; läste inte)

    Väte och syre kommer att kombineras för att göra vatten - och avge mycket värme under processen.
    Väte och syre blandning

    Väte och syre gaser 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 våldsamt om tillräcklig energi infördes i blandningen.
    Aktiveringsenergi

    Införande av en gnista till blandningen resulterar i förhöjda temperaturer bland en del av väte och syre molekyler. 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

    Som alla bränslen har reaktanterna, i detta fall väte och syre, en högre energi nivå än reaktionens produkter. Detta resulterar i nettofrigöring av energi från reaktionen, och detta är känt som en exoterm reaktion. Efter att en uppsättning väte- och syre-molekyler har reagerat, utlöser den frigjorda energin molekyler i den omgivande blandningen att reagera och frigör mer energi. Resultatet är en explosiv, snabb reaktion som frigör energi snabbt i form av värme, ljus och ljud.
    Elektronbeteende

    På en submolekylär nivå är orsaken till skillnaden i energinivåer mellan reaktanterna och produkter, ligger i elektroniska konfigurationer. Väteatomer har en elektron vardera. De kombineras till molekyler av två så att de kan dela två elektroner (en vardera). Detta beror på att det inre elektronskalet har ett lägre energitillstånd (och därför mer stabilt) när det upptas av två elektroner. Syreatomer har åtta elektroner vardera. De kombineras i molekyler av två genom att dela fyra elektroner så att deras yttersta elektronskal är fullt upptagna av åtta elektroner vardera. En mycket stabilare inriktning av elektroner uppstår emellertid när två väteatomer delar en elektron med en syreatom. Endast en liten mängd energi behövs för att "stöta" på reaktanternas elektroner "ur" deras banor så att de kan anpassa sig till den mer energiskt stabila inriktningen och bilda en ny molekyl, H2O.
    Produkter

    Efter den elektroniska justeringen mellan väte och syre för att skapa en ny molekyl är reaktionsprodukten vatten och värme. Värmen kan utnyttjas för att göra arbete, till exempel att driva turbiner genom att värma vatten. Produkterna produceras snabbt på grund av den kemiska reaktionens exoterma, kedjereaktionskaraktär. Som alla kemiska reaktioner är reaktionen inte lätt reversibel.

    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com