NộI Dung
- TL; DR (Quá dài; Không đọc)
- Hỗn hợp hydro và oxy
- Năng lương̣̣ kich hoaṭ
- Phản ứng tỏa nhiệt
- Hành vi điện tử
- Các sản phẩm
Hydrogen là một nhiên liệu phản ứng cao. Các phân tử hydro phản ứng dữ dội với oxy khi các liên kết phân tử hiện tại bị phá vỡ và các liên kết mới được hình thành giữa các nguyên tử oxy và hydro. Vì các sản phẩm của phản ứng ở mức năng lượng thấp hơn các chất phản ứng, kết quả là sự giải phóng năng lượng bùng nổ và sản xuất nước. Nhưng hydro không phản ứng với oxy ở nhiệt độ phòng, một nguồn năng lượng là cần thiết để đốt cháy hỗn hợp.
TL; DR (Quá dài; Không đọc)
Hydrogen và oxy sẽ kết hợp để tạo ra nước - và tỏa ra nhiều nhiệt trong quá trình này.
Hỗn hợp hydro và oxy
Khí hydro và khí oxy trộn lẫn ở nhiệt độ phòng không có phản ứng hóa học. Điều này là do tốc độ của các phân tử không cung cấp đủ động năng để kích hoạt phản ứng trong quá trình va chạm giữa các chất phản ứng. Một hỗn hợp khí được hình thành, có khả năng phản ứng dữ dội nếu đủ năng lượng được đưa vào hỗn hợp.
Năng lương̣̣ kich hoaṭ
Giới thiệu một tia lửa cho hỗn hợp dẫn đến nhiệt độ tăng giữa một số phân tử hydro và oxy. Các phân tử ở nhiệt độ cao đi nhanh hơn và va chạm với nhiều năng lượng hơn. Nếu năng lượng va chạm đạt đến năng lượng kích hoạt tối thiểu đủ để "phá vỡ" liên kết giữa các chất phản ứng, thì phản ứng giữa hydro và oxy sẽ xảy ra. Bởi vì hydro có năng lượng kích hoạt thấp, chỉ cần một tia lửa nhỏ để kích hoạt phản ứng với oxy.
Phản ứng tỏa nhiệt
Giống như tất cả các nhiên liệu, các chất phản ứng, trong trường hợp này là hydro và oxy, ở mức năng lượng cao hơn các sản phẩm của phản ứng. Điều này dẫn đến việc giải phóng năng lượng ròng từ phản ứng, và điều này được gọi là phản ứng tỏa nhiệt. Sau khi một tập hợp các phân tử hydro và oxy đã phản ứng, năng lượng được giải phóng sẽ kích hoạt các phân tử trong hỗn hợp xung quanh để phản ứng, giải phóng nhiều năng lượng hơn. Kết quả là một phản ứng bùng nổ, nhanh chóng giải phóng năng lượng nhanh chóng dưới dạng nhiệt, ánh sáng và âm thanh.
Hành vi điện tử
Ở cấp độ phân tử, lý do cho sự khác biệt về mức năng lượng giữa các chất phản ứng và sản phẩm, nằm ở cấu hình điện tử. Các nguyên tử hydro có một electron mỗi. Chúng kết hợp thành các phân tử của hai để chúng có thể chia sẻ hai electron (mỗi loại một). Điều này là do lớp vỏ điện tử bên trong nhất ở trạng thái năng lượng thấp hơn (và do đó ổn định hơn) khi bị chiếm giữ bởi hai electron. Nguyên tử oxy có tám electron mỗi. Chúng kết hợp với nhau trong các phân tử của hai bằng cách chia sẻ bốn electron sao cho lớp vỏ electron ngoài cùng của chúng bị chiếm giữ hoàn toàn bởi tám electron mỗi cái. Tuy nhiên, sự liên kết ổn định hơn của các electron phát sinh khi hai nguyên tử hydro chia sẻ một electron với một nguyên tử oxy. Chỉ cần một lượng năng lượng nhỏ để "đẩy" các electron của các chất phản ứng "ra khỏi quỹ đạo của chúng để chúng có thể sắp xếp lại trong sự liên kết ổn định năng lượng hơn, tạo thành một phân tử mới, H2O.
Các sản phẩm
Theo sự sắp xếp điện tử giữa hydro và oxy để tạo ra một phân tử mới, sản phẩm của phản ứng là nước và nhiệt. Nhiệt có thể được khai thác để làm việc, chẳng hạn như lái tuabin bằng cách đun nóng nước. Các sản phẩm được sản xuất nhanh chóng do tính chất tỏa nhiệt, phản ứng dây chuyền của phản ứng hóa học này. Giống như tất cả các phản ứng hóa học, phản ứng không dễ dàng đảo ngược.