Contenu
- TL; DR (Trop long; n'a pas lu)
- Mélange d'hydrogène et d'oxygène
- Energie d'activation
- Réaction exothermique
- Comportement électronique
- Des produits
L'hydrogène est un carburant 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 ont un niveau d'énergie inférieur à celui des réactifs, il en résulte un dégagement d'énergie explosif et la production d'eau. Mais l'hydrogène ne réagissant pas avec l'oxygène à la 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.
Mélange d'hydrogène et d'oxygène
Les gaz d’hydrogène et d’oxygène se mélangent à la température ambiante sans réaction chimique. En effet, la vitesse des molécules ne fournit pas assez d'énergie cinétique pour activer la réaction lors de collisions entre les réactifs. Un mélange de gaz est formé, avec le potentiel de réagir violemment si suffisamment d’énergie était introduite dans le mélange.
Energie d'activation
L'introduction d'une étincelle dans le mélange entraîne des températures élevées parmi certaines des molécules d'hydrogène et d'oxygène. Les molécules à des températures plus élevées voyagent 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, il se produit une réaction entre l'hydrogène et l'oxygène. Parce que l'hydrogène a une faible énergie d'activation, une petite étincelle suffit pour déclencher une réaction avec l'oxygène.
Réaction exothermique
Comme tous les combustibles, les réactifs, dans ce cas l'hydrogène et l'oxygène, ont un niveau d'énergie supérieur aux produits de la réaction. Cela se traduit par une libération nette d'énergie de la réaction, connue sous le nom de réaction exothermique. Une fois qu'un ensemble de molécules d'hydrogène et d'oxygène a 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 électronique
Au niveau submoléculaire, la différence de niveaux d'énergie entre les réactifs et les produits s'explique par les configurations électroniques. Les atomes d'hydrogène ont chacun un électron. Ils se combinent en molécules de deux pour pouvoir partager deux électrons (un chacun). Ceci est dû au fait que la couche d'électrons la plus interne est à un état d'énergie plus faible (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 les plus à l'extérieur sont 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 "éjecter" les électrons des réactifs "hors" de leur orbite afin qu'ils puissent réaligner l'alignement plus stable sur le plan énergétique, formant une nouvelle molécule, H2O.
Des produits
Suite au réalignement électronique entre hydrogène et oxygène pour créer une nouvelle molécule, le produit de la réaction est l’eau et la chaleur. La chaleur peut être exploitée pour effectuer des travaux, tels que conduire des turbines en chauffant de l'eau. Les produits sont fabriqués rapidement en raison de la nature exothermique en chaîne de cette réaction chimique. Comme toutes les réactions chimiques, la réaction n'est pas facilement réversible.