L'hydrogène est un combustible hautement réactif. Les molécules d'hydrogène réagissent violemment avec l'oxygène lorsque les liaisons moléculaires existantes se rompent et que de nouvelles liaisons se forment entre les atomes d'oxygène et d'hydrogène. Comme les produits de la réaction sont à un niveau d'énergie inférieur à celui des réactifs, le résultat est une libération explosive d'énergie et la production d'eau. Mais l'hydrogène ne réagit pas avec l'oxygène à température ambiante, une source d'énergie est nécessaire pour enflammer le mélange.
TL; DR (trop long; n'a pas lu)
L'hydrogène et l'oxygène se combinent pour produire de l'eau et dégagent beaucoup de chaleur au cours du processus.
Mélange d'hydrogène et d'oxygène
L'hydrogène et l'oxygène se mélangent à température ambiante sans réaction chimique. En effet, la vitesse des molécules ne fournit pas assez d'énergie cinétique pour activer la réaction lors des collisions entre les réactifs. Un mélange de gaz se forme, avec le potentiel de réagir violemment si suffisamment d'énergie est introduite dans le mélange.
Énergie d'activation
L'introduction d'une étincelle dans le mélange entraîne une augmentation des températures parmi certaines molécules d'hydrogène et d'oxygène. Les molécules à des températures plus élevées se déplacent plus rapidement et entrent en collision avec plus d'énergie. Si les énergies de collision atteignent une énergie d'activation minimale suffisante pour « rompre » les liaisons entre les réactifs, une réaction entre l'hydrogène et l'oxygène s'ensuit. Parce que l'hydrogène a une faible énergie d'activation, seule une petite étincelle est nécessaire pour déclencher une réaction avec l'oxygène.
Réaction exothermique
Comme tous les carburants, les réactifs, dans ce cas l'hydrogène et l'oxygène, sont à un niveau d'énergie plus élevé que les produits de la réaction. Il en résulte une libération nette d'énergie de la réaction, ce qu'on appelle une réaction exothermique. Après qu'un ensemble de molécules d'hydrogène et d'oxygène ait réagi, l'énergie libérée déclenche la réaction des molécules du mélange environnant, libérant plus d'énergie. Le résultat est une réaction explosive et rapide qui libère rapidement de l'énergie sous forme de chaleur, de lumière et de son.
Comportement des électrons
Au niveau submoléculaire, la raison de la différence de niveaux d'énergie entre les réactifs et les produits, réside dans les configurations électroniques. Les atomes d'hydrogène ont chacun un électron. Ils se combinent en molécules de deux afin qu'ils puissent partager deux électrons (un chacun). En effet, la couche d'électrons la plus interne est à un état d'énergie inférieur (et donc plus stable) lorsqu'elle est occupée par deux électrons. Les atomes d'oxygène ont chacun huit électrons. Ils se combinent en molécules de deux en partageant quatre électrons de sorte que leurs couches d'électrons les plus externes soient entièrement occupées par huit électrons chacune. Cependant, un alignement d'électrons beaucoup plus stable se produit lorsque deux atomes d'hydrogène partagent un électron avec un atome d'oxygène. Seule une petite quantité d'énergie est nécessaire pour « pousser » les électrons des réactifs « hors » de leurs orbites afin qu'ils puissent se réaligner dans l'alignement le plus énergétiquement stable, formant une nouvelle molécule, H2O.
Des produits
Suite au réalignement électronique entre l'hydrogène et l'oxygène pour créer une nouvelle molécule, le produit de la réaction est de l'eau et de la chaleur. La chaleur peut être exploitée pour effectuer des travaux, comme entraîner des turbines en chauffant de l'eau. Les produits sont fabriqués rapidement en raison de la nature exothermique et en chaîne de cette réaction chimique. Comme toutes les réactions chimiques, la réaction n'est pas facilement réversible.
