水素と酸素が結合するとどうなりますか？

水素は反応性の高い燃料です。 水素分子は、既存の分子結合が切断され、酸素と水素原子の間に新しい結合が形成されると、酸素と激しく反応します。 反応の生成物は反応物よりも低いエネルギーレベルにあるため、結果として爆発的なエネルギーの放出と水の生成が起こります。 しかし、水素は室温では酸素と反応しないため、混合物に点火するにはエネルギー源が必要です。

TL; DR（長すぎる; 読んでいない）

水素と酸素が結合して水を作り、その過程で十分な熱を放出します。

水素ガスと酸素ガスは室温で化学反応なしに混合します。 これは、分子の速度が、反応物間の衝突中に反応を活性化するのに十分な運動エネルギーを提供しないためです。 ガスの混合物が形成され、十分なエネルギーが混合物に導入された場合、激しく反応する可能性があります。

混合物に火花を導入すると、水素分子と酸素分子の一部の温度が上昇します。 高温の分子はより速く移動し、より多くのエネルギーと衝突します。 衝突エネルギーが反応物間の結合を「破壊」するのに十分な最小活性化エネルギーに達すると、水素と酸素の間の反応が続きます。 水素は活性化エネルギーが低いため、酸素との反応を引き起こすのに必要な火花はわずかです。

すべての燃料と同様に、反応物、この場合は水素と酸素は、反応の生成物よりも高いエネルギーレベルにあります。 これにより、反応から正味のエネルギーが放出されます。これは、発熱反応として知られています。 水素と酸素の分子の1つのセットが反応した後、放出されたエネルギーは周囲の混合物の分子を反応させ、より多くのエネルギーを放出します。 その結果、爆発的で迅速な反応が起こり、熱、光、音の形でエネルギーがすばやく放出されます。

分子以下のレベルでは、反応物と生成物の間のエネルギー準位の違いの理由は、電子配置にあります。 水素原子はそれぞれ1つの電子を持っています。 それらは2つの分子に結合して、2つの電子（それぞれ1つ）を共有できるようにします。 これは、2つの電子が占有されている場合、最も内側の電子殻が低エネルギー状態にある（したがって、より安定している）ためです。 酸素原子にはそれぞれ8つの電子があります。 それらは、4つの電子を共有することにより、2つの分子に結合し、最も外側の電子殻がそれぞれ8つの電子で完全に占有されるようにします。 ただし、2つの水素原子が1つの酸素原子と電子を共有すると、はるかに安定した電子の整列が発生します。 反応物の電子を軌道から「バンプ」するのに必要なエネルギーはごくわずかであるため、反応物はよりエネルギー的に安定した配列で再配列し、新しい分子H2Oを形成します。

新しい分子を作成するための水素と酸素の間の電子的再配列に続いて、反応の生成物は水と熱です。 熱を利用して、水を加熱してタービンを駆動するなどの作業を行うことができます。 この化学反応は発熱性の連鎖反応であるため、製品は迅速に製造されます。 すべての化学反応と同様に、反応は簡単に元に戻すことはできません。