Contenido
- TL; DR (demasiado largo; no leído)
- Mezcla de hidrógeno y oxígeno
- Energía de activación
- Reacción exotérmica
- Comportamiento de electrones
- Productos
El hidrógeno es un combustible altamente reactivo. Las moléculas de hidrógeno reaccionan violentamente con el oxígeno cuando los enlaces moleculares existentes se rompen y se forman nuevos enlaces entre los átomos de oxígeno e hidrógeno. Como los productos de la reacción están en un nivel de energía más bajo que los reactivos, el resultado es una liberación explosiva de energía y la producción de agua. Pero el hidrógeno no reacciona con el oxígeno a temperatura ambiente, se necesita una fuente de energía para encender la mezcla.
TL; DR (demasiado largo; no leído)
El hidrógeno y el oxígeno se combinarán para formar agua, y emitirán mucho calor en el proceso.
Mezcla de hidrógeno y oxígeno
Los gases de hidrógeno y oxígeno se mezclan a temperatura ambiente sin reacción química. Esto se debe a que la velocidad de las moléculas no proporciona suficiente energía cinética para activar la reacción durante las colisiones entre los reactivos. Se forma una mezcla de gases, con el potencial de reaccionar violentamente si se introduce suficiente energía en la mezcla.
Energía de activación
La introducción de una chispa en la mezcla da como resultado temperaturas elevadas entre algunas de las moléculas de hidrógeno y oxígeno. Las moléculas a temperaturas más altas viajan más rápido y chocan con más energía. Si las energías de colisión alcanzan una energía de activación mínima suficiente para "romper" los enlaces entre los reactivos, entonces se produce una reacción entre hidrógeno y oxígeno. Debido a que el hidrógeno tiene una baja energía de activación, solo se necesita una pequeña chispa para desencadenar una reacción con el oxígeno.
Reacción exotérmica
Como todos los combustibles, los reactivos, en este caso hidrógeno y oxígeno, están en un nivel de energía más alto que los productos de la reacción. Esto da como resultado la liberación neta de energía de la reacción, y esto se conoce como reacción exotérmica. Después de que un conjunto de moléculas de hidrógeno y oxígeno han reaccionado, la energía liberada provoca que las moléculas en la mezcla circundante reaccionen, liberando más energía. El resultado es una reacción explosiva y rápida que libera energía rápidamente en forma de calor, luz y sonido.
Comportamiento de electrones
En un nivel submolecular, la razón de la diferencia en los niveles de energía entre los reactivos y los productos radica en las configuraciones electrónicas. Los átomos de hidrógeno tienen un electrón cada uno. Se combinan en moléculas de dos para poder compartir dos electrones (uno cada uno). Esto se debe a que la capa de electrones más interna está en un estado de energía más bajo (y, por lo tanto, más estable) cuando está ocupada por dos electrones. Los átomos de oxígeno tienen ocho electrones cada uno. Se combinan en moléculas de dos compartiendo cuatro electrones para que sus capas de electrones más externas estén completamente ocupadas por ocho electrones cada una. Sin embargo, una alineación de electrones mucho más estable surge cuando dos átomos de hidrógeno comparten un electrón con un átomo de oxígeno. Solo se necesita una pequeña cantidad de energía para "golpear" los electrones de los reactivos "fuera" de sus órbitas para que puedan realinearse en la alineación más estable energéticamente, formando una nueva molécula, H2O.
Productos
Después del realineamiento electrónico entre hidrógeno y oxígeno para crear una nueva molécula, el producto de la reacción es agua y calor. El calor se puede aprovechar para hacer el trabajo, como conducir turbinas calentando agua. Los productos se producen rápidamente debido a la naturaleza exotérmica de reacción en cadena de esta reacción química. Como todas las reacciones químicas, la reacción no es fácilmente reversible.