Apa yang Terjadi Ketika Hidrogen & Oksigen Bersatu?

Hidrogen adalah bahan bakar yang sangat reaktif. Molekul hidrogen bereaksi keras dengan oksigen ketika ikatan molekul yang ada putus dan ikatan baru terbentuk antara atom oksigen dan hidrogen. Karena produk reaksi berada pada tingkat energi yang lebih rendah daripada reaktan, hasilnya adalah pelepasan energi yang eksplosif dan produksi air. Tetapi hidrogen tidak bereaksi dengan oksigen pada suhu kamar, sumber energi diperlukan untuk menyalakan campuran.

TL; DR (Terlalu Panjang; Tidak Membaca)

Hidrogen dan oksigen akan bergabung untuk membuat air -- dan mengeluarkan banyak panas dalam prosesnya.

Gas hidrogen dan oksigen bercampur pada suhu kamar tanpa reaksi kimia. Ini karena kecepatan molekul tidak memberikan energi kinetik yang cukup untuk mengaktifkan reaksi selama tumbukan antara reaktan. Campuran gas terbentuk, dengan potensi untuk bereaksi hebat jika energi yang cukup dimasukkan ke dalam campuran.

Pengenalan percikan ke dalam campuran menghasilkan peningkatan suhu di antara beberapa molekul hidrogen dan oksigen. Molekul pada suhu yang lebih tinggi bergerak lebih cepat dan bertabrakan dengan lebih banyak energi. Jika energi tumbukan mencapai energi aktivasi minimum yang cukup untuk "memutuskan" ikatan antara reaktan, maka reaksi antara hidrogen dan oksigen akan terjadi. Karena hidrogen memiliki energi aktivasi yang rendah, hanya diperlukan percikan kecil untuk memicu reaksi dengan oksigen.

Seperti semua bahan bakar, reaktan, dalam hal ini hidrogen dan oksigen, berada pada tingkat energi yang lebih tinggi daripada produk reaksi. Ini menghasilkan pelepasan energi bersih dari reaksi, dan ini dikenal sebagai reaksi eksotermik. Setelah satu set molekul hidrogen dan oksigen bereaksi, energi yang dilepaskan memicu molekul dalam campuran di sekitarnya untuk bereaksi, melepaskan lebih banyak energi. Hasilnya adalah reaksi cepat dan eksplosif yang melepaskan energi dengan cepat dalam bentuk panas, cahaya, dan suara.

Pada tingkat submolekul, alasan perbedaan tingkat energi antara reaktan dan produk terletak pada konfigurasi elektronik. Atom hidrogen masing-masing memiliki satu elektron. Mereka bergabung menjadi dua molekul sehingga mereka dapat berbagi dua elektron (masing-masing satu). Ini karena kulit elektron terdalam berada pada tingkat energi yang lebih rendah (dan karenanya lebih stabil) ketika ditempati oleh dua elektron. Atom oksigen masing-masing memiliki delapan elektron. Mereka bergabung bersama dalam molekul dua dengan berbagi empat elektron sehingga kulit elektron terluar mereka masing-masing terisi penuh oleh delapan elektron. Namun, penyelarasan elektron yang jauh lebih stabil muncul ketika dua atom hidrogen berbagi elektron dengan satu atom oksigen. Hanya sejumlah kecil energi yang diperlukan untuk "menabrak" elektron dari reaktan "keluar" dari orbitnya sehingga mereka dapat menyelaraskan kembali dalam keselarasan energi yang lebih stabil, membentuk molekul baru, H2O.

Setelah penataan kembali elektronik antara hidrogen dan oksigen untuk membuat molekul baru, produk dari reaksi adalah air dan panas. Panas dapat dimanfaatkan untuk melakukan pekerjaan, seperti menggerakkan turbin dengan memanaskan air. Produk diproduksi dengan cepat karena sifat reaksi berantai eksotermik dari reaksi kimia ini. Seperti semua reaksi kimia, reaksi tidak mudah dibalik.