Kandungan
Hidrogen adalah bahan bakar yang sangat reaktif. Molekulnya bertindak balas dengan oksigen dengan ganas apabila ikatan molekul yang ada terputus dan ikatan baru terbentuk antara atom oksigen dan hidrogen. Oleh kerana produk tindak balas mempunyai tahap tenaga yang lebih rendah daripada reaktan, hasilnya adalah pelepasan tenaga yang eksplosif dan pengeluaran air. Tetapi hidrogen tidak bertindak balas dengan oksigen pada suhu bilik, sumber tenaga diperlukan untuk menyalakan campuran.
Campuran hidrogen dan oksigen
Gas hidrogen dan oksigen bercampur pada suhu bilik tanpa tindak balas kimia. Ini kerana kelajuan molekul tidak memberikan tenaga kinetik yang mencukupi untuk mengaktifkan tindak balas semasa perlanggaran antara reaktan. Campuran gas terbentuk, dengan potensi untuk bertindak balas dengan ganas jika tenaga yang cukup dimasukkan ke dalam campuran.
Tenaga pengaktifan
Pengenalan percikan ke dalam campuran menghasilkan suhu tinggi antara sebilangan molekul hidrogen dan oksigen. Molekul pada suhu yang lebih tinggi bergerak lebih pantas dan bertembung dengan lebih banyak tenaga. Sekiranya tenaga perlanggaran mencapai tenaga pengaktifan minimum yang mencukupi untuk "memutuskan" ikatan antara reaktan, maka tindak balas berlaku. Oleh kerana hidrogen mempunyai tenaga pengaktifan yang rendah, hanya percikan kecil yang diperlukan untuk memulakan reaksi dengan oksigen.
Tindak balas eksotermik
Seperti semua bahan bakar, reaktan, dalam hal ini hidrogen dan oksigen, berada pada tahap tenaga yang lebih tinggi daripada produk tindak balas. Ini menghasilkan pembebasan tenaga bersama dari tindak balas, dan ini dikenali sebagai reaksi eksotermik. Setelah sejumlah molekul hidrogen dan oksigen telah bertindak balas, tenaga yang dibebaskan menyebabkan molekul-molekul di sekitarnya juga bertindak balas, melepaskan lebih banyak tenaga. Hasilnya adalah reaksi cepat dan meletup, yang melepaskan tenaga dengan cepat dalam bentuk panas, cahaya dan suara.
Tingkah laku elektronik
Pada tahap submolekul, alasan perbezaan tahap tenaga antara reagen dan produk terletak pada konfigurasi elektronik. Atom hidrogen masing-masing mempunyai satu elektron. Mereka bergabung menjadi molekul dua atom sehingga mereka dapat membahagi dua elektron (satu dari masing-masing). Ini kerana tahap elektronik paling dalam berada dalam keadaan tenaga yang lebih rendah (dan oleh itu lebih stabil) apabila dihuni oleh dua elektron. Atom oksigen masing-masing mempunyai lapan elektron. Mereka bergabung menjadi molekul dua atom yang berkongsi empat elektron, sehingga lapisan elektronik terluarnya dihuni sepenuhnya oleh masing-masing lapan elektron. Walau bagaimanapun, penjajaran elektron yang jauh lebih stabil berlaku apabila dua atom hidrogen berkongsi elektron dengan atom oksigen. Hanya sejumlah kecil tenaga yang diperlukan untuk mengeluarkan elektron dari orbitnya sehingga mereka dapat meluruskan semula diri mereka dalam formasi yang paling bertenaga, membentuk molekul baru, H2O.
Produk
Berikutan penjajaran semula elektronik antara hidrogen dan oksigen untuk membuat molekul baru, produk tindak balasnya adalah air dan haba. Panas dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan kerja, seperti menggerakkan turbin pemanasan air. Produk dihasilkan dengan cepat kerana sifat eksotermik tindak balas rantai. Seperti semua tindak balas kimia, proses ini tidak mudah diterbalikkan.