Vsebina
Vodik je zelo reaktivno gorivo. Njegove molekule burno reagirajo s kisikom, ko se obstoječe molekularne vezi pretrgajo in se med atomoma kisika in vodika tvorijo nove vezi. Ker imajo reakcijski produkti nižjo raven energije kot reaktanti, je rezultat eksplozivno sproščanje energije in proizvodnja vode. Toda vodik ne reagira s kisikom pri sobni temperaturi, za vžig mešanice je potreben vir energije.
Mešanica vodika in kisika
Vodik in kisik se mešata pri sobni temperaturi brez kemične reakcije. To pa zato, ker hitrost molekul ne zagotavlja dovolj kinetične energije za aktivacijo reakcije med trki med reaktanti. Nastane plinska zmes, ki lahko burno reagira, če v mešanico vnesemo dovolj energije.
Aktivacijska energija
Uvedba iskre v mešanico povzroči visoke temperature med nekaterimi molekulami vodika in kisika. Molekule pri višjih temperaturah potujejo hitreje in trčijo z več energije. Če energije trka dosežejo minimalno aktivacijsko energijo, ki zadošča za "prekinitev" vezi med reaktanti, potem pride do reakcije. Ker ima vodik nizko aktivacijsko energijo, je za sprožitev reakcije s kisikom potrebna le majhna iskra.
Eksotermna reakcija
Kot vsa goriva so tudi reaktanti, v tem primeru vodik in kisik, na višji energijski ravni kot produkti reakcije. Rezultat tega je skupno sproščanje energije iz reakcije, kar je znano kot eksotermna reakcija. Po reagiranju določene količine molekul vodika in kisika sproščena energija povzroči reakcijo tudi okoliških molekul, ki sprostijo več energije. Rezultat je hitra in eksplozivna reakcija, ki hitro sprosti energijo v obliki toplote, svetlobe in zvoka.
Elektronsko vedenje
Na submolekularni ravni je razlog za razliko v ravni energije med reagenti in izdelki v elektronski konfiguraciji. Vodikovi atomi imajo po en elektron. Združijo se v molekuli dveh atomov, tako da lahko razdelita dva elektrona (po enega od vsakega). To je zato, ker je najbolj notranji elektronski nivo v nižjem (in zato bolj stabilnem) energijskem stanju, če ga zasedeta dva elektrona. Atomi kisika imajo po osem elektronov. Združijo se v dvoatomske molekule, ki si delijo štiri elektrone, tako da njihove najbolj zunanje elektronske plasti popolnoma zasede po osem elektronov. Vendar se veliko bolj stabilno poravnavanje elektronov zgodi, ko dva atoma vodika delijo elektron z atomom kisika. Za odvzem elektronov iz njihove orbite je potrebna le majhna količina energije, da se lahko preuredijo v najbolj energetsko stabilno tvorbo, ki tvori novo molekulo H2O.
Izdelki
Po elektronski preusmeritvi vodika in kisika, da se ustvari nova molekula, sta produkt reakcije voda in toplota. Toploto lahko izkoristimo za delo, na primer za pogon turbin za ogrevanje vode. Izdelki nastanejo hitro zaradi eksotermne narave verižne reakcije. Tako kot pri vseh kemijskih reakcijah tudi tega postopka ni enostavno reverzibilno.