Sisu
Vesinik on väga reaktiivne kütus. Selle molekulid reageerivad ägedalt hapnikuga, kui olemasolevad molekulaarsidemed on katki ja hapniku ja vesiniku aatomite vahel moodustuvad uued sidemed. Kuna reaktsioonisaaduste energiatase on madalam kui reagentidel, on tulemuseks energia plahvatuslik eraldumine ja vee tootmine. Kuid vesinik ei reageeri toatemperatuuril hapnikuga, segu süttimiseks on vaja energiaallikat.
Vesiniku ja hapniku segu
Vesiniku ja hapniku gaasid segunevad toatemperatuuril ilma keemilise reaktsioonita. Seda seetõttu, et molekulide kiirus ei anna piisavalt kineetilist energiat reaktori aktiveerimiseks reaktantide vaheliste kokkupõrgete ajal. Moodustub gaasisegu, mis võib reageerida ägedalt, kui segusse sisestatakse piisavalt energiat.
Aktiveerimisenergia
Sädeme lisamine segusse põhjustab mõne vesiniku ja hapniku molekuli vahel kõrge temperatuuri. Molekulid kõrgemal temperatuuril liiguvad kiiremini ja põrkuvad suurema energiaga kokku. Kui kokkupõrkeenergia jõuab minimaalse aktivatsioonienergiana, mis on piisav reaktantide vaheliste sidemete "purustamiseks", siis reaktsioon toimub. Kuna vesinikul on madal aktivatsioonienergia, on hapniku reaktsiooni algatamiseks vaja ainult väikest sädet.
Eksotermiline reaktsioon
Nagu kõik kütused, on ka reagendid, antud juhul vesinik ja hapnik, kõrgemal energiatasemel kui reaktsioonisaadused. Selle tulemuseks on reaktsioonist energia ühine vabanemine ja see on tuntud kui eksotermiline reaktsioon. Pärast teatud koguse vesiniku ja hapniku molekulide reageerimist paneb vabanenud energia reageerima ka ümbritsevad molekulid, vabastades rohkem energiat. Tulemuseks on kiire ja plahvatusohtlik reaktsioon, mis vabastab energia kiiresti soojuse, valguse ja heli kujul.
Elektrooniline käitumine
Submolekulaarsel tasandil peitub reaktiivide ja toodete energiataseme erinevuse põhjus elektroonilises konfiguratsioonis. Vesinikuaatomitel on üks elektron. Nad ühenduvad kahest aatomist koosnevateks molekulideks, et nad saaksid jagada kaks elektroni (ühe kummalegi). Selle põhjuseks on asjaolu, et sisemine elektrooniline tasand on madalamas (ja seega stabiilsemas) energiaolekus, kui see on hõivatud kahe elektroniga. Hapniku aatomitel on mõlemal kaheksa elektroni. Nad ühenduvad kahe aatomi molekulideks, mis jagavad nelja elektroni, nii et nende äärepoolseimad elektroonilised kihid on täielikult hõivatud kaheksa elektroniga. Kuid palju stabiilsem elektronide joondamine toimub siis, kui kaks vesiniku aatomit jagavad elektroni hapniku aatomiga. Elektroonide nende orbiidilt väljavõtmiseks on vaja ainult väikest kogust energiat, et nad saaksid energeetiliselt kõige stabiilsemas koosseisus end ümber paigutada, moodustades uue molekuli H2O.
Tooted
Pärast uue molekuli loomiseks vesiniku ja hapniku elektroonilist joondamist on reaktsiooni produktiks vesi ja soojus. Soojust saab kasutada töö saamiseks, näiteks veekütteturbiinide käitamiseks. Tooted tekivad ahelreaktsiooni eksotermilise olemuse tõttu kiiresti. Nagu kõigi keemiliste reaktsioonide puhul, ei ole see protsess kergesti pöörduv.