콘텐츠
수소는 반응성이 높은 연료입니다. 기존 분자 결합이 끊어지고 산소와 수소 원자 사이에 새로운 결합이 형성되면 수소 분자는 산소와 격렬하게 반응합니다. 반응 생성물이 반응물보다 에너지 수준이 낮기 때문에, 폭발적인 에너지 방출 및 물 생성이 초래된다. 그러나 수소는 실온에서 산소와 반응하지 않으므로 혼합물을 점화하기 위해 에너지 원이 필요합니다.
TL; DR (너무 길고 읽지 않음)
수소와 산소가 결합하여 물을 만들고 공정에서 많은 열을 방출합니다.
수소와 산소 믹스
수소와 산소 가스는 화학 반응없이 실온에서 혼합됩니다. 분자의 속도가 반응물 사이의 충돌 동안 반응을 활성화시키기에 충분한 운동 에너지를 제공하지 않기 때문이다. 충분한 에너지가 혼합물에 도입되면 격렬하게 반응 할 가능성이있는 가스 혼합물이 형성된다.
활성화 에너지
혼합물에 스파크가 도입되면 일부 수소 및 산소 분자 사이에서 온도가 상승한다. 고온에서의 분자는 더 빠르게 이동하고 더 많은 에너지와 충돌합니다. 충돌 에너지가 반응물 사이의 결합을 "파괴"시키기에 충분한 최소 활성화 에너지에 도달하면, 수소와 산소 사이의 반응이 이어진다. 수소는 활성화 에너지가 낮기 때문에 산소와의 반응을 유발하기 위해 작은 스파크 만 필요합니다.
발열 반응
모든 연료와 마찬가지로, 반응물,이 경우 수소 및 산소는 반응 생성물보다 높은 에너지 수준에있다. 이로 인해 반응에서 에너지가 완전히 방출되고 발열 반응이라고합니다. 한 세트의 수소 및 산소 분자가 반응 한 후 방출 된 에너지는 주변 혼합물의 분자를 반응시켜 더 많은 에너지를 방출합니다. 그 결과 열, 빛 및 소리의 형태로 에너지를 빠르게 방출하는 폭발성, 빠른 반응이 발생합니다.
전자 행동
소분자 수준에서, 반응물과 생성물 사이의 에너지 수준 차이의 이유는 전자 구성에있다. 수소 원자는 각각 하나의 전자를 갖는다. 그들은 두 개의 분자로 결합하여 두 개의 전자를 공유 할 수 있습니다 (각각 하나). 이는 2 개의 전자가 차지할 때 최 내측 전자 쉘이 더 낮은 에너지 상태 (따라서 더 안정적)이기 때문이다. 산소 원자는 각각 8 개의 전자를 갖는다. 그것들은 4 개의 전자를 공유함으로써 2 개의 분자로 함께 결합되어 그들의 최 외각 전자 껍질이 각각 8 개의 전자에 의해 완전히 점유됩니다. 그러나, 2 개의 수소 원자가 하나의 산소 원자와 전자를 공유 할 때 훨씬 더 안정적인 전자 정렬이 발생한다. 소량의 에너지만으로도 궤도에서 반응물의 전자를 "충돌"시켜서 더 에너지 적으로 안정된 정렬로 재정렬하여 새로운 분자 H2O를 형성 할 수있다.
제품
수소와 산소를 전자적으로 재정렬하여 새로운 분자를 생성 한 후, 반응 생성물은 물과 열이다. 열은 물을 가열하여 터빈을 운전하는 것과 같은 작업을 수행하기 위해 활용 될 수 있습니다. 이 화학 반응의 발열 성 연쇄 반응 특성으로 인해 제품이 빠르게 생산됩니다. 모든 화학 반응과 마찬가지로 반응을 쉽게 되돌릴 수있는 것은 아닙니다.