Indhold
- TL; DR (for lang; læste ikke)
- Hydrogen og iltmiks
- Aktiveringsenergi
- Eksoterm reaktion
- Elektronadfærd
- Produkter
Brint er et meget reaktivt brændstof. Brintmolekyler reagerer voldsomt med ilt, når de eksisterende molekylære bindinger bryder, og der dannes nye bindinger mellem ilt og brintatomer. Da reaktionens produkter er på et lavere energiniveau end reaktanterne, er resultatet en eksplosiv frigivelse af energi og produktion af vand. Men brint reagerer ikke med ilt ved stuetemperatur, en energikilde er nødvendig for at antænde blandingen.
TL; DR (for lang; læste ikke)
Brint og ilt kombineres for at skabe vand - og afgiver masser af varme i processen.
Hydrogen og iltmiks
Hydrogen- og iltgasser blandes ved stuetemperatur uden nogen kemisk reaktion. Dette skyldes, at molekylernes hastighed ikke giver tilstrækkelig kinetisk energi til at aktivere reaktionen under kollisioner mellem reaktanterne. Der dannes en blanding af gasser med potentialet til at reagere voldsomt, hvis der tilføres tilstrækkelig energi til blandingen.
Aktiveringsenergi
Indførelse af en gnist til blandingen resulterer i forhøjede temperaturer blandt nogle af hydrogen- og iltmolekylerne. Molekyler ved højere temperaturer rejser hurtigere og kolliderer med mere energi. Hvis kollisionsenergier når en minimal aktiveringsenergi, der er tilstrækkelig til at "bryde" bindingerne mellem reaktanterne, følger en reaktion mellem brint og ilt. Fordi brint har en lav aktiveringsenergi er det kun nødvendigt med en lille gnist for at udløse en reaktion med ilt.
Eksoterm reaktion
Som alle brændstoffer er reaktanterne, i dette tilfælde brint og ilt, på et højere energiniveau end reaktionsprodukterne. Dette resulterer i en nettofrigivelse af energi fra reaktionen, og dette er kendt som en eksoterm reaktion. Efter at et sæt brint- og iltmolekyler har reageret, udløser den frigjorte energi molekyler i den omgivende blanding til at reagere, hvilket frigiver mere energi. Resultatet er en eksplosiv, hurtig reaktion, der frigiver energi hurtigt i form af varme, lys og lyd.
Elektronadfærd
På et submolekylært niveau ligger grunden til forskellen i energiniveauet mellem reaktanter og produkter ved elektroniske konfigurationer. Hydrogenatomer har en elektron hver. De kombineres i molekyler af to, så de kan dele to elektroner (en hver). Dette skyldes, at den inderste elektronskal er i en lavere energitilstand (og derfor mere stabil), når den optages af to elektroner. Oxygenatomer har otte elektroner hver. De kombineres i molekyler af to ved at dele fire elektroner, så deres ydre mest elektronskaller besættes fuldt ud af otte elektroner hver. Imidlertid opstår en langt mere stabil linjering af elektroner, når to hydrogenatomer deler en elektron med et iltatom. Kun en lille mængde energi er nødvendig for at "støde" elektronerne fra reaktanterne "ud" af deres kredsløb, så de kan tilpasse sig i den mere energisk stabile linie, danne et nyt molekyle, H2O.
Produkter
Efter den elektroniske justering mellem brint og ilt for at skabe et nyt molekyle er reaktionsproduktet vand og varme. Varmen kan udnyttes til at udføre arbejde, såsom at køre turbiner ved at opvarme vand. Produkterne produceres hurtigt på grund af den eksoterme, kædereaktionelle karakter af denne kemiske reaktion. Som alle kemiske reaktioner er reaktionen ikke let reversibel.