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हाइड्रोजन एक अत्यधिक प्रतिक्रियाशील ईंधन है। इसके अणु ऑक्सीजन के साथ हिंसक प्रतिक्रिया करते हैं जब मौजूदा आणविक बंधन टूट जाते हैं और ऑक्सीजन और हाइड्रोजन परमाणुओं के बीच नए बंधन बनते हैं। चूंकि प्रतिक्रिया उत्पादों में अभिकारकों की तुलना में कम ऊर्जा का स्तर होता है, इसलिए परिणाम ऊर्जा का विस्फोटक विमोचन और पानी का उत्पादन होता है। लेकिन हाइड्रोजन कमरे के तापमान पर ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है, मिश्रण को प्रज्वलित करने के लिए एक ऊर्जा स्रोत की आवश्यकता होती है।
हाइड्रोजन और ऑक्सीजन का मिश्रण
रासायनिक प्रतिक्रिया के बिना कमरे के तापमान पर हाइड्रोजन और ऑक्सीजन गैसों का मिश्रण होता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि अणुओं की गति अभिकारकों के बीच टकराव के दौरान प्रतिक्रिया को सक्रिय करने के लिए पर्याप्त गतिज ऊर्जा प्रदान नहीं करती है। एक गैस मिश्रण का गठन किया जाता है, अगर पर्याप्त ऊर्जा मिश्रण में पेश की जाती है, तो हिंसक प्रतिक्रिया करने की क्षमता के साथ।
सक्रियण ऊर्जा
मिश्रण में एक चिंगारी का परिचय हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के कुछ अणुओं के बीच उच्च तापमान में होता है। उच्च तापमान पर अणु तेजी से यात्रा करते हैं और अधिक ऊर्जा से टकराते हैं। यदि टकराव की ऊर्जा अभिकर्मकों के बीच बंधनों को "तोड़ने" के लिए पर्याप्त सक्रियण ऊर्जा तक पहुंचती है, तो प्रतिक्रिया होती है। चूंकि हाइड्रोजन में कम सक्रियण ऊर्जा होती है, इसलिए ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया शुरू करने के लिए केवल एक छोटी सी चिंगारी की आवश्यकता होती है।
उष्माक्षेपी प्रतिक्रिया
सभी ईंधनों की तरह, रिएक्टर, इस मामले में, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन, प्रतिक्रिया के उत्पादों की तुलना में एक उच्च ऊर्जा स्तर पर हैं। यह प्रतिक्रिया से ऊर्जा के संयुक्त रिलीज के परिणामस्वरूप होता है, और यह एक एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रिया के रूप में जाना जाता है। हाइड्रोजन और ऑक्सीजन अणुओं की एक निश्चित मात्रा के बाद प्रतिक्रिया होती है, जारी ऊर्जा आसपास के अणुओं को प्रतिक्रिया करने के लिए और अधिक ऊर्जा जारी करती है। परिणाम एक त्वरित और विस्फोटक प्रतिक्रिया है, जो गर्मी, प्रकाश और ध्वनि के रूप में जल्दी से ऊर्जा जारी करता है।
इलेक्ट्रॉनिक व्यवहार
एक submolecular स्तर पर, अभिकर्मकों और उत्पादों के बीच ऊर्जा के स्तर में अंतर का कारण इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फ़िगरेशन में निहित है। हाइड्रोजन परमाणुओं में एक-एक इलेक्ट्रॉन होता है। वे दो परमाणुओं के अणुओं में संयोजित होते हैं ताकि वे दो इलेक्ट्रॉनों (प्रत्येक से एक) को विभाजित कर सकें। इसका कारण यह है कि जब दो इलेक्ट्रॉनों द्वारा कब्जा किया जाता है तो अंतरतम इलेक्ट्रॉनिक स्तर निम्न (और इसलिए अधिक स्थिर) ऊर्जा अवस्था में होता है। ऑक्सीजन परमाणुओं में प्रत्येक में आठ इलेक्ट्रॉन होते हैं। वे चार इलेक्ट्रॉनों को साझा करने वाले दो-परमाणु अणुओं में संयोजित होते हैं, ताकि उनकी बाहरी इलेक्ट्रॉनिक परतें प्रत्येक पर आठ इलेक्ट्रॉनों द्वारा पूरी तरह से कब्जा कर लें। हालांकि, बहुत अधिक स्थिर इलेक्ट्रॉन संरेखण तब होता है जब दो हाइड्रोजन परमाणु एक ऑक्सीजन परमाणु के साथ एक इलेक्ट्रॉन साझा करते हैं। इलेक्ट्रॉनों को उनकी कक्षा से बाहर निकालने के लिए केवल थोड़ी मात्रा में ऊर्जा की आवश्यकता होती है ताकि वे नए अणु, एच 2 ओ का निर्माण करते हुए, सबसे ऊर्जावान रूप से स्थिर गठन में खुद को वास्तविक कर सकें।
उत्पाद
एक नए अणु बनाने के लिए हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के बीच इलेक्ट्रॉनिक पुनरावृत्ति के बाद, प्रतिक्रिया का उत्पाद पानी और गर्मी है। पानी का उत्पादन करने के लिए गर्मी का दोहन किया जा सकता है, जैसे कि पानी के ताप टर्बाइन को चलाना। चेन रिएक्शन के एक्सोथर्मिक प्रकृति के कारण उत्पाद जल्दी से उत्पन्न होते हैं। सभी रासायनिक प्रतिक्रियाओं के साथ, यह प्रक्रिया आसानी से प्रतिवर्ती नहीं है।