Les combustions : cours de 4e

Une bougie allumée, un barbecue, le gaz d'une cuisinière, le moteur d'une voiture : dans tous ces cas, quelque chose brûle. Tu en as déjà vu des centaines d'exemples, mais en physique-chimie, on veut comprendre ce qui se passe vraiment.

Dans ce chapitre, tu vas apprendre à décrire une combustion avec le bon vocabulaire. Tu verras ce qu'il faut pour qu'elle ait lieu, ce qu'elle produit, comment le prouver par une expérience, et pourquoi elle intéresse tant les scientifiques quand on parle de climat.

Tu auras besoin de trois notions vues avant : les atomes et molécules, la différence entre transformation physique et transformation chimique, et la masse volumique. Si l'une d'elles est floue, relis-la d'abord.

Une transformation physique, comme la fusion d'un glaçon, ne change pas la nature de la substance : c'est toujours de l'eau. Dans une transformation chimique, la matière de départ n'est plus la même à l'arrivée. C'est ce qui permet de la reconnaître : on retrouve autre chose qu'au début.

Une combustion est justement un cas de transformation chimique. Les réactifs sont d'un côté le combustible, de l'autre le comburant. Ils disparaissent peu à peu, et des produits se forment.

Une combustion ne se produit pas toute seule. Elle a besoin de deux réactifs. Le premier, c'est ce qui brûle : le combustible. Le second, c'est ce qui permet de brûler : le comburant. Dans les exemples du cours, le comburant est le dioxygène.²

Les combustibles sont très variés. Dans une centrale thermique, on peut utiliser du pétrole, du charbon, du méthane, ou même des déchets ménagers.³ Le charbon de bois, lui, contient 90 % de carbone.² Le butane et le méthane sont aussi des combustibles que l'on étudie en classe.⁴

Le carbone est un combustible simple à étudier. On en trouve beaucoup dans le charbon de bois.² Quand on le brûle, on veut savoir ce qui se forme. Le produit attendu est un gaz : le dioxyde de carbone.²

Toutes les combustions ne se déroulent pas de la même façon. En classe, on étudie par exemple la combustion du butane et celle du méthane, et on apprend à distinguer la combustion complète de la combustion incomplète.⁴

On peut les comparer en observant la flamme d'un bec Bunsen : la flamme est bleue lors d'une combustion complète, et jaune-orangée lors d'une combustion incomplète.⁴ Attention : une combustion incomplète peut aussi produire du monoxyde de carbone, un gaz toxique, sans couleur ni odeur, qui peut tuer. C'est pour cela qu'on fait vérifier les chauffages et qu'on aère les pièces. Lors d'une combustion incomplète, on observe aussi un dépôt noir de carbone.⁴ Ce sont des particules solides, des suies, qui s'échappent avec les gaz.³

Une transformation chimique change les molécules, mais pas les atomes. En classe de 4e, on interprète les combustions comme une redistribution d'atomes : les atomes présents avant se retrouvent après, mais regroupés autrement.⁴

Les combustions servent à produire de la chaleur. Dans une centrale thermique, le combustible chauffe de l'eau qui devient de la vapeur sous pression. Cette vapeur fait tourner une turbine, qui entraîne un alternateur : celui-ci produit de l'électricité.³ Les suies et les gaz sortent par des cheminées.³

Brûler a aussi des conséquences sur l'environnement. Le dioxyde de carbone présent dans l'air provient en partie de la combustion de matière organique, mais aussi de la respiration des êtres vivants, qu'ils soient animaux ou végétaux.¹ Le programme de cycle 4 demande de chercher des moyens de réduire ces émissions.¹