L'air et les combustions 🔥

1. La composition de l'air

1.1 Un mélange de gaz

L'air n'est pas un corps pur : c'est un mélange de gaz. On ne le voit pas, mais il est partout autour de nous et possède une masse.

Composition de l'air (en volume) :

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1.2 Schéma de la composition de l'air

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2. Les tests de reconnaissance des gaz

Pour identifier un gaz produit lors d'une expérience, on utilise des tests caractéristiques.

2.1 Test du dioxygène ($O_2$) : la bûchette incandescente

Protocole :

1. Allumer une bûchette en bois puis souffler la flamme pour qu'elle reste incandescente (elle rougeoie sans flamme).
2. Plonger cette bûchette dans le récipient contenant le gaz à tester.
3. Observation : si la bûchette se rallume vivement (flamme vive), le gaz est du dioxygène.

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2.2 Test du dioxyde de carbone ($CO_2$) : l'eau de chaux

L'eau de chaux est un liquide initialement incolore et limpide (transparent). Protocole :

1. Verser de l'eau de chaux dans un tube à essai.
2. Faire barboter le gaz à tester dans l'eau de chaux (ou agiter).
3. Observation : si l'eau de chaux se trouble (devient blanchâtre), le gaz est du dioxyde de carbone ($CO_2$). | Test | Gaz identifié | Réactif utilisé | Résultat positif | |---|---|---|---| | Bûchette incandescente | Dioxygène ($O_2$) | Bûchette rougeoyante | Elle se rallume | | Eau de chaux | Dioxyde de carbone ($CO_2$) | Eau de chaux limpide | Elle se trouble |

3. Les combustions dans l'air

3.1 Qu'est-ce qu'une combustion ?

Une combustion est une transformation chimique au cours de laquelle un combustible (la substance qui brûle) réagit avec un comburant (le dioxygène de l'air).

Les substances de départ sont les réactifs ; les substances formées sont les produits.

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⬇️ Schéma général d'une combustion ⬇️

🪵 Combustible + 💨 Comburant ($O_2$) → 🔥 → 💨 Produits

(triangle du feu : combustible + comburant + énergie d'activation)

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3.2 Combustion du carbone

Quand on fait brûler du charbon de bois (carbone $C$) dans le dioxygène :

$C + O_2 \rightarrow CO_2$

• Réactifs : carbone ($C$) + dioxygène ($O_2$)
• Produit : dioxyde de carbone ($CO_2$)
• Observation : combustion vive avec une lueur rouge/blanche ; le test à l'eau de chaux confirme la présence de $CO_2$.

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3.3 Combustion du méthane

Le méthane ($CH_4$) est le principal composant du gaz naturel utilisé dans les cuisinières et chaudières.

Combustion complète (quand il y a suffisamment de dioxygène) :

$CH_4 + 2\,O_2 \rightarrow CO_2 + 2\,H_2O$

• Réactifs : méthane ($CH_4$) + dioxygène ($O_2$)
• Produits : dioxyde de carbone ($CO_2$) + eau ($H_2O$)
• Observation : flamme bleue, de la buée (eau) se dépose sur une surface froide, l'eau de chaux se trouble.

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3.4 ⚠️ Danger du monoxyde de carbone ($CO$)

Lorsque la quantité de dioxygène est insuffisante, la combustion est incomplète. Elle produit alors du monoxyde de carbone ($CO$), un gaz extrêmement dangereux :

• Il est incolore et inodore → on ne le détecte pas sans appareil.
• Il provoque des maux de tête, vertiges, puis peut entraîner la mort par asphyxie.
• Il se fixe sur les globules rouges à la place du dioxygène.

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📌 À retenir

1. L'air est un mélange composé d'environ 78 % de diazote ($N_2$) et 21 % de dioxygène ($O_2$).
2. Le dioxygène se reconnaît grâce à une bûchette incandescente qui se rallume ; le dioxyde de carbone se reconnaît car il trouble l'eau de chaux.
3. Une combustion est une réaction chimique entre un combustible et le dioxygène (comburant).
4. La combustion complète du méthane donne : $CH_4 + 2\,O_2 \rightarrow CO_2 + 2\,H_2O$.
5. Une combustion incomplète (manque de $O_2$) produit du monoxyde de carbone ($CO$), gaz mortel, incolore et inodore. Il faut toujours bien ventiler les pièces !