При каких обстоятельствах горит водород

Question

При каких обстоятельствах горит водород

Answer 1

Чистый водород горит спокойно в кислороде воздуха.

2H₂ + O₂ = 2H₂O + Q

В действительности, если столкнуть молекулы O₂ и H₂, то никакой реакции не произойдет. Обе молекулы являются достаточно устойчивыми. Чтобы горение происходило, и образовывалась вода, необходимо существование свободных радикалов. В частности, атомов H, O и групп OH.

Последовательность реакций, которые происходят в действительности при горении водорода:

H + O₂ → OH + O;

OH + H₂→H₂O + H;

O + H₂ = OH + H.  

При комнатной температуре смесь водорода и кислорода может храниться в закрытом сосуде неограниченно долго. При повышении температуры сосуда,  давления, смесь воспламеняется и сгорает чрезвычайно быстро, со вспышкой или взрывом.

В настоящее время водород считается перспективным топливом для водородной энергетики. При горении водорода образуется чистая вода, поэтому этот процесс считается экологически чистым.

Answer 2

При комнатной температуре стехиометрическая смесь водорода и кислорода может храниться в закрытом сосуде неограниченно долго. Однако при повышении температуры сосуда выше некоторого критического значения, зависящего от давления, смесь воспламеняется и сгорает чрезвычайно быстро, со вспышкой или взрывом. Это явление нашло своё объяснение в теории цепных реакций, за которую Н. Н. Семёнов и Сирил Хиншелвуд были удостоены Нобелевской премии по химии 1956 года.

Кривая зависимости между критическими давлением и температурой, при которых происходит самовоспламенение смеси, имеет характерную Z-образную форму, как показано на рисунке. Нижняя, средняя и верхняя ветви этой кривой называются соответственно первым, вторым и третьим пределами воспламенения. Если рассматриваются только первые два предела, то кривая имеет форму полуострова, и традиционно этот рисунок называется полуостровом воспламенения