¿Qué sucede cuando se combinan el hidrógeno y el oxígeno?

El hidrógeno es un combustible altamente reactivo. Las moléculas de hidrógeno reaccionan violentamente con el oxígeno cuando se rompen los enlaces moleculares existentes y se forman nuevos enlaces entre los átomos de oxígeno e hidrógeno. Como los productos de la reacción están a 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.

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.

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 sigue una reacción entre hidrógeno y oxígeno. Debido a que el hidrógeno tiene una energía de activación baja, solo se necesita una pequeña chispa para provocar una reacción con el oxígeno.

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 resulta en la liberación neta de energía de la reacción, y esto se conoce como una reacción exotérmica. después de que un grupo de moléculas de hidrógeno y oxígeno hayan reaccionado, la energía liberada activa las moléculas en la mezcla circundante para reaccionar, liberando más energía. El resultado es una reacción rápida y explosiva que libera energía rápidamente en forma de calor, luz y sonido.

En un nivel submolecular, la razón de la diferencia en los niveles de energía entre los reactivos y los productos reside en las configuraciones electrónicas. Los átomos de hidrógeno tienen un electrón cada uno. se combinan en moléculas de dos para que puedan compartir dos electrones (uno cada uno). esto se debe a que la capa de electrones más interna se encuentra en un estado de menor energía (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 al compartir cuatro electrones, de modo que sus capas de electrones más exteriores están completamente ocupadas por ocho electrones cada uno. 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 "hacia afuera"

Después de la realineación electrónica entre hidrógeno y oxígeno para crear una nueva molécula, el producto de la reacción es agua y calor. el calor puede ser aprovechado para hacer el trabajo, como impulsar 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.