Les combustions

BD d’introduction : Barbecue

La combustion du charbon

Qu’est-ce qu’une combustion ?

Les combustions sont des transformations chimiques très courantes. Il s’agit de la transformation qui a lieu lorsqu’une substance brûle.

Pour qu’une combustion ait lieu, il faut trois ingrédients qu’on appelle aussi parfois le triangle du feu :

  • une substance qui brûle et qu’on appelle le combustible (ça peut être du bois, de l’essence, du butane…) ;
  • le dioxygène de l’air, qu’on appelle le comburant (il existe aussi d’autres comburant moins courant) ;
  • de l’énergie (de la chaleur, une étincelle, etc.).

Triangle du feu

Expérience de combustion

Le but de l’expérience de combustion du charbon est de déterminer et identifier expérimentalement les réactifs et les produits de la transformation.

Pour cela, on introduit un morceau de charbon incandescant dans une bouteille remplie de dioxygène. On remarque que le morceau de charbon brûle vivement… puis la combustion s’arrête.

Combustion du charbon

À la fin de la combustion, on remarque que la taille du charbon a diminué. On remarque aussi que du dioxyde de carbone est apparu (le test à l’eau de chaux est positif) et que le dioxygène a disparu (le test d’identification du dioxygène avec la baguette incandescente est négatif).

On peut donc en déduire que le charbon (qui est constitué de carbone) et le dioxygène sont des réactifs (ils disparaissent) et que le dioxyde de carbone est le produit (il apparaît). Cela donne le bilan de la transformation suivant :

carbone + dioxygène → dioxyde de carbone

Combustion incomplète

Dans la plupart des cas, il n’y a pas assez de dioxygène pour que la combustion soit « complète ». La transformation chimique est plus complexe et produit d’autres substances :

  • du monoxyde de carbone ;
  • du carbone (qui est responsable de la couleur rouge de la flamme lors d’une combustion incomplète1) ;
  • des oxydes d’azote, etc.

Exemple :

carbone + dioxygène → carbone + dioxyde de carbone + monoxyde de carbone

Lorsque la quantité de dioxygène disponible n’est pas suffisante, on dit que la combustion est incomplète. La combustion produit alors du monoxyde de carbone (qui est un gaz toxique), du carbone et des oxydes d’azote.

Le monoxyde de carbone est extrêmement dangereux car il est inodore, incolore et il n’irrite pas. On ne le détecte donc pas lors d’une intoxication et celle-ci peut être mortelle. Dans une habitation, il est donc nécessaire que la pièce où se trouve la chaudière soit bien ventilée.

Autres combustions

La combustion des hydrocarbures (molécules constituées uniquement d’atomes de carbone et d’hydrogène) produit du dioxyde de carbone et de l’eau.

Dans le cas du méthane (CH4), le bilan de la combustion est le suivant :

méthane + dioxygène → dioxyde de carbone + eau

Pour le propane (C3H8), le bilan est :

propane + dioxygène → dioxyde de carbone + eau

Et pour le butane (C4H10) :

butane + dioxygène → dioxyde de carbone + eau

L’apparition d’eau lors de ces combustions peut être vérifiée en condensant la vapeur d’eau sur une surface froide et en réalisant le test d’identification de l’eau.

Notes

  1. Lors d’une combustion complète, la flamme est bleue.