Le carbone
est présent
dans de nombreuses substances. On le trouve pratiquement pur dans le charbon de bois et dans le fusain.
Étudions la combustion de
ce carbone dans l'air ainsi que dans le dioxygène pur.
Expérience n°1 |
On place un morceau
de fusain enflammé dans un flacon
contenant de l'air (flacon
A) et un autre morceau de fusain dans un flacon contenant du dioxygène pur (flacon B). |
Flacon
A |
Flacon
B |
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Observations |
On constate que la combustion se déroule sans flamme
dans les 2 cas et qu'elle est beaucoup plus vive
et longue dans le flacon
B.
Dans le flacon rempli de dioxygène pur
(100 % de dioxygène), la combustion du carbone dégage plus de chaleur et de lumière que dans le flacon rempli d'air. |
Interprétation |
C'est
le gaz dioxygène qui réagit dans les réactions de combustion. |
La réaction s'arrête
lorsqu'il n'y a plus de dioxygène. |
Expérience n°2 |
On verse dans chacun
des flacons de l'eau de chaux et on agite quelques instants. |
Flacon A |
Flacon B |
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Observation |
On
constate que dans les 2 cas, l'eau de chaux se trouble.
Elle se trouble
beaucoup plus dans le flacon
B où la combustion
était beaucoup plus intense. |
Interprétation |
On
met en évidence ici, que la combustion du carbone dans le dioxygène produit du dioxyde de carbone. |
Conclusion:
La combustion
du carbone est une réaction chimique
au cours de laquelle le carbone et le dioxygène se transforment pour donner du dioxyde de
carbone.
On peut résumer cette réaction chimique sous la forme
d'une équation-bilan:
CARBONE |
+ |
DIOXYGÈNE |
-> |
DIOXYDE DE CARBONE |
C |
+ |
O2 |
-> |
CO2 |
|
+ |
|
-> |
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Remarque:
ici deux réactifs
donnent un produit.
II Combustion du gaz butane
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Un briquet ou une bouteille de réchaud à gaz contiennent du gaz liquide
surmonté de gaz sous pression.
L'ouverture du robinet laisse échapper le gaz que l'on peut alors enflammer en toute
sécurité.
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Le butane est obtenu dans les raffineries à partir du pétrole.
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Une
raffinerie |
Tour
de distillation d'une raffinerie |
Étudions la combustion du butane dans l'air.
Expérience
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Plaçons un entonnoir renversé au-dessus de la flamme issue
d'un bec Bunsen brûlant du butane. Le
dispositif est muni d'un système d'aspiration qui permet aux produits de la combustion de venir au contact d'eau de chaux. |
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Observations |
De la buée apparaît sur les parois sèches de l'entonnoir. L'eau de chaux se trouble. |
Conclusion |
On met en
évidence ici, que la combustion du butane dans le dioxygène de l'air produit du dioxyde de carbone et de la vapeur d'eau. |
Conclusion:
La combustion
du butane est une réaction chimique
au cours de laquelle le carbone et l'hydrogène qui le constituent, réagissent avec
le dioxygène et se transforment pour donner du dioxyde de
carbone et de l'eau.
On peut résumer cette réaction chimique sous la forme
d'une équation-bilan:
BUTANE |
+ |
DIOXYGÈNE |
-> |
DIOXYDE DE CARBONE |
+ |
EAU |
C4H12 |
+ |
O2 |
-> |
CO2 |
+ |
H2O |
|
+ |
|
-> |
|
+ |
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Remarque:
ici deux réactifs
donnent deux produits.
III Le danger des combustions
Il existe deux
types de combustions :
la combustion complète et la
combustion incomplète.
Expérience |
On
enflamme le gaz butane à la sortie d'un
bec Bunsen en utilisant 2 positions différentes pour la virole. |
Virole ouverte :
la combustion complète |
Virole fermée :
la combustion incomplète |
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Observations |
Si la virole est ouverte, on observe une flamme bleue, puissante
et chauffante. |
Si la virole est fermée, on observe une flamme jaune, tremblotante
et éclairante. |
Interprétation |
C'est
la richesse en dioxygène du mélange air-butane qui
conditionnent la qualité de la flamme obtenue ; plus
la quantité de dioxygène de l'air est importante, plus la flamme
est chauffante. |
Conclusion |
La combustion du butane est complète et sans danger si l'arrivée d'air au niveau de la virole est suffisante.
Dans le cas contraire, cette
combustion donne naissance à d'autres produits de combustion qui sont dangereux voir mortels. |
IV Quels sont les différents produits d'une
combustion incomplète?
La
combustion incomplète produit deux corps :
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un
solide, le carbone (noir de carbone), |
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et un gaz incolore
et toxique le monoxyde
de carbone.
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V Comment
éviter les combustions incomplètes?
Pour éviter
les combustions incomplètes,
il faut que la quantité d'air
(quantité de dioxygène)
soit suffisante pour que la
combustion soit totale. Pour
qu'une combustion complète est lieu, le combustible
(bois, papier, gaz, ...) doit être mis en présence d'une quantité
suffisante de comburant
(air, dioxygène). Cette combustion
peut être contrôlée et régulière
(fonctionnement normal d'une chaudière, d'une gazinière,...). Elle
peut aussi être explosive,
dans ce cas la combustion est complète
et instantanée. On observe
ce type de combustion lorsque le mélange combustible-comburant
est gazeux et mis en
présence d'une étincelle
(explosion due à une fuite de gaz, fonctionnement du moteur à essence).
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