Physique-Chimie 2APIC
Les combustions
Ce qu'il faut pour qu'un feu prenne, ce qui se forme quand ça brûle, et pourquoi une combustion mal alimentée en air devient mortelle.
01 Le triangle du feu
Définition
Une combustion est une transformation chimique au cours de laquelle un combustible brûle en présence d'un comburant, en dégageant de la chaleur et souvent de la lumière.
Trois conditions doivent être réunies en même temps. Il suffit d'en supprimer une pour éteindre le feu — c'est exactement ce que font les pompiers.
| Pour éteindre | On supprime | Exemple |
|---|---|---|
| Étouffer | Le dioxygène | Couvercle sur une poêle, couverture anti-feu |
| Refroidir | L'énergie | Jet d'eau sur un feu de bois |
| Couper l'alimentation | Le combustible | Fermer le robinet de gaz |
02 La combustion du carbone
Expérience
- Montage
- Chauffer un morceau de fusain (carbone) jusqu'à l'incandescence, puis le plonger dans un flacon de dioxygène pur.
- Observation
- Le carbone brûle vivement avec une lumière éclatante. À la fin, le flacon paraît vide et le carbone a disparu.
- Test
- On verse de l'eau de chaux dans le flacon et on agite : elle se trouble.
- Conclusion
- La combustion du carbone dans le dioxygène produit du dioxyde de carbone.
Bilan de la réaction
carbone + dioxygène → dioxyde de carbone
C + O₂ → CO₂
Le carbone et le dioxygène sont les réactifs : ils disparaissent. Le dioxyde de carbone est le produit : il apparaît.
03 La combustion du butane
Le butane, de formule C₄H₁₀, est le gaz des bouteilles domestiques. Sa molécule contient du carbone et de l'hydrogène : la combustion produit donc deux choses.
Expérience — identifier les produits
- Montage
- Placer un bécher sec et froid au-dessus de la flamme d'un bec à gaz réglé en flamme bleue.
- Observation 1
- De la buée se dépose sur les parois. Le sulfate de cuivre anhydre, blanc, mis en contact avec ces gouttes devient bleu : c'est de l'eau.
- Observation 2
- On rince le bécher à l'eau de chaux : elle se trouble. Il y a donc du dioxyde de carbone.
- Conclusion
- La combustion complète du butane produit de l'eau et du dioxyde de carbone.
Bilan de la combustion complète
butane + dioxygène → dioxyde de carbone + eau
Pourquoi de l'eau ? Parce que la molécule de butane contient de l'hydrogène. Les atomes de carbone finissent dans le CO₂, les atomes d'hydrogène finissent dans l'H₂O. Rien ne se perd : les atomes se réorganisent.
04 La combustion incomplète
Tout dépend de la quantité de dioxygène disponible. La couleur de la flamme le trahit immédiatement.
| Combustion complète | Combustion incomplète | |
|---|---|---|
| Dioxygène | En quantité suffisante | Insuffisant |
| Flamme | Bleue | Jaune, vacillante |
| Produits | CO₂ et H₂O | CO₂, H₂O, mais aussi carbone et monoxyde de carbone |
| Indices | Pas de dépôt | Dépôt noir de suie sur les récipients |
| Danger | Normal | Très élevé |
Le monoxyde de carbone tue. Le CO est incolore, inodore, et se fixe dans le sang à la place du dioxygène. Les premiers symptômes — maux de tête, nausées, fatigue — ressemblent à une grippe, et la victime s'endort sans comprendre. Une flamme jaune sur un chauffe-eau ou un brasero dans une pièce fermée est un signal d'alarme.
À toi. En cuisinant, tu remarques que la flamme du réchaud est devenue jaune et que le fond de la casserole noircit. Que se passe-t-il ?
La combustion est incomplète : le brûleur ne reçoit plus assez d'air. Le dépôt noir est du carbone imbrûlé, et il se forme aussi du monoxyde de carbone. Il faut nettoyer le brûleur, ouvrir l'arrivée d'air et aérer la pièce.
05 Le bilan de la réaction
Loi de conservation de la masse
Au cours d'une transformation chimique, les atomes ne sont ni créés ni détruits : ils se réarrangent. La masse totale des réactifs est donc égale à la masse totale des produits.
L'objection classique. « Quand une bougie brûle, elle disparaît, la masse diminue ! » Non : les produits formés, gaz et vapeur d'eau, partent dans l'air. Si l'on réalise la combustion dans un récipient fermé et qu'on le pèse avant et après, la balance ne bouge pas.
C'est pour cette raison qu'une équation chimique doit être équilibrée : autant d'atomes de chaque sorte à gauche et à droite de la flèche.
C + O₂ → CO₂ 1 carbone et 2 oxygènes de chaque côté : équilibrée06 Sécurité au quotidien
- Ne jamais utiliser un appareil à combustion dans une pièce fermée : brasero, chauffage d'appoint, groupe électrogène.
- Ne jamais boucher les grilles d'aération d'une cuisine ou d'une salle de bain, même en hiver.
- Faire vérifier chaudières et chauffe-eau une fois par an, et remplacer les tuyaux de gaz avant leur date limite.
- En cas d'odeur de gaz : ne pas actionner d'interrupteur, fermer le robinet, ouvrir les fenêtres, sortir et appeler depuis l'extérieur.
- Sur un feu d'huile, ne jamais verser d'eau : elle se vaporise instantanément et projette l'huile enflammée. On étouffe avec un couvercle.
✓ L'essentiel
- Trois conditions
- Combustible, comburant et énergie d'activation. Supprimer l'une éteint le feu.
- Carbone
- C + O₂ → CO₂. L'eau de chaux se trouble.
- Butane
- Combustion complète : dioxyde de carbone et eau, flamme bleue.
- Combustion incomplète
- Manque de dioxygène, flamme jaune, suie et monoxyde de carbone.
- Le danger
- Le CO est inodore et mortel. Toujours aérer.
- Conservation
- La masse totale ne change pas : les atomes se réorganisent.