Indhold
Brint er et stærkt reaktivt brændstof. Dens molekyler reagerer voldsomt med ilt, når de eksisterende molekylære bindinger brydes, og der dannes nye bindinger mellem ilt- og brintatomerne. Da reaktionsprodukterne har 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.
Blanding af brint og ilt
Brint- og iltgasserne blandes ved stuetemperatur uden kemisk reaktion. Dette skyldes, at molekylernes hastighed ikke giver tilstrækkelig kinetisk energi til at aktivere reaktionen under kollisioner mellem reaktanterne. Der dannes en gasblanding med potentiale til at reagere voldsomt, hvis der tilføres tilstrækkelig energi i blandingen.
Aktiveringsenergi
Indførelsen af en gnist i blandingen resulterer i høje temperaturer mellem nogle af hydrogen- og iltmolekylerne. Molekyler ved højere temperaturer kører hurtigere og kolliderer med mere energi. Hvis kollisionsenergierne når et minimum af aktiveringsenergi, der er tilstrækkelig til at "bryde" båndene mellem reaktanterne, finder reaktionen sted. Da brint har en lav aktiveringsenergi, er der kun behov for en lille gnist for at starte reaktionen 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 fælles frigivelse af energi fra reaktionen, og dette er kendt som en eksoterm reaktion. Efter at en vis mængde brint og iltmolekyler har reageret, får den frigivne energi også de omgivende molekyler til at reagere og frigiver mere energi. Resultatet er en hurtig og eksplosiv reaktion, som hurtigt frigiver energi i form af varme, lys og lyd.
Elektronisk adfærd
På et submolekylært niveau ligger årsagen til forskellen i energiniveauer mellem reagenser og produkter i den elektroniske konfiguration. Brintatomer har hver én elektron. De kombineres i molekyler med to atomer, så de kan dele to elektroner (en fra hver). Dette skyldes, at det inderste elektroniske niveau er i en lavere (og derfor mere stabil) energitilstand, når det optages af to elektroner. Iltatomerne har hver otte elektroner. De kombineres i to-atom molekyler, der deler fire elektroner, så deres yderste elektroniske lag er fuldstændigt optaget af otte elektroner hver. Imidlertid opstår en meget mere stabil elektronjustering, når to brintatomer deler en elektron med et iltatom. Kun en lille mængde energi er nødvendig for at tage elektroner ud af deres bane, så de kan tilpasse sig i den mest energisk stabile formation og danne det nye molekyle, H2O.
Produkter
Efter den elektroniske tilpasning mellem brint og ilt for at skabe et nyt molekyle, er reaktionens produkt vand og varme. Varmen kan udnyttes til at producere arbejde, såsom kørsel af vandopvarmningsturbiner. Produkterne genereres hurtigt på grund af kædereaktionens eksoterme karakter. Som med alle kemiske reaktioner er denne proces ikke let reversibel.