La combustion : qu'est-ce que brûler ?

• Une combustion est une transformation chimique au cours de laquelle des réactifs disparaissent et des produits nouveaux apparaissent.
Nous pouvons écrire :

• Carbone + dioxygène → dioxyde de carbone
• Méthane + dioxygène → dioxyde de carbone + eau
• Butane + dioxygène → dioxyde de carbone + eau

À gauche de la flèche, on indique les réactifs ; à droite, on indique les produits.

• Pour déclencher la combustion, il est nécessaire d'apporter de l'énergie. Par exemple, on enflamme un fusain à l'aide d'une allumette. Une combustion quelle qu'elle soit ne peut se produire que si l'on met en présence un combustible, un comburant et que l'on fournit une énergie permettant l'activation de la combustion.

• Les combustions s'accompagnent d'un dégagement de chaleur. Elles fournissent de l'énergie. On utilise cette énergie pour le chauffage, la cuisson des aliments, le fonctionnement des automobiles, des avions…

• Toutes les transformations chimiques ne produisent pas de chaleur. Le charbon, le bois et les hydrocarbures (pétrole, gaz naturel, butane ou propane) sont des combustibles. Leur combustion s'accompagne d'un dégagement de chaleur. C'est ce qui les rend importants dans la vie courante et dans l'industrie.

• Protocole : nous plaçons un fusain incandescent dans un flacon fermé.

• Observation : au bout d'un certain temps, le fusain ne brûle plus.

• Interprétation : le carbone a donc besoin d'un ou de plusieurs corps chimiques présents dans l'air pour brûler. L'air est un mélange de gaz, composé essentiellement de dioxygène et de diazote. Lequel de ces deux gaz est nécessaire à la combustion du carbone ?

• Pour répondre à la question précédente, réalisons la combustion du carbone dans un flacon rempli de dioxygène.

• Protocole : nous plaçons un fusain incandescent (rouge) dans un flacon rempli de dioxygène qui est ensuite fermé.

• Observation : la combustion est alors très vive, le fusain se consume plus rapidement que dans l'air. Au bout d'un certain temps, la combustion s'arrête alors qu'il y a encore du fusain. Si nous remplissons à nouveau le flacon de dioxygène, la combustion redémarre.

• Interprétation : c'est le dioxygène de l'air qui permet la combustion du carbone.

• Protocole : après la fin de la combustion, nous ajoutons de l'eau de chaux dans les flacons précédents et nous agitons. Nous voyons rapidement apparaître un précipité blanc. Nous savons que ce test permet de reconnaître la présence de dioxyde de carbone. La combustion du fusain a produit du dioxyde de carbone.

• Interprétation : la combustion du fusain nécessite la présence de réactifs (carbone et dioxygène), le carbone est le combustible, le dioxygène est le comburant. Ils sont consommés au cours de la combustion. Un nouveau produit apparaît : le dioxyde de carbone.

• Dans nos maisons, nous utilisons souvent « le gaz naturel », qui est constitué presque essentiellement de méthane. C'est aussi le cas du bec Bunsen utilisé au laboratoire. Lorsque la combustion est complète, nous constatons que la flamme est bien bleue et que de l'humidité apparaît sur une soucoupe froide placée au-dessus de la flamme. Les réactifs sont le méthane et le dioxygène (de l'air) ; les produits sont le dioxyde de carbone et l'eau.

• De même, au cours de la combustion du butane du camping gaz, le butane et le dioxygène de l'air sont consommés : ce sont les réactifs. Il se forme du dioxyde de carbone et de l'eau qui sont les produits de la réaction.

• Dans certaines conditions, une combustion peut être explosive. Nous connaissons l'existence du coup de grisou dans les mines de charbon. De quoi s'agit-il ?
Dans une mine, il arrive parfois que du gaz méthane soit mélangé à de l'air dans des proportions particulières. Si une étincelle survient, l'énergie de la combustion est libérée très rapidement et s'accompagne d'une violente explosion causant généralement beaucoup de dégâts. Le contrôle de la présence d'éventuelles poches de gaz permet de prévenir ce type d'accident.

• Lorsqu'un appareil de chauffage au gaz (naturel ou butane…) est mal réglé, si l'arrivée d'air est insuffisante et/ ou si l'évacuation des gaz produits est mal assurée, la combustion est incomplète. Elle s'accompagne de la formation de monoxyde de carbone, gaz très toxique qui entraîne l'asphyxie. Il est d'autant plus dangereux qu'il est inodore : sa présence n'est donc pas détectée. Trop de dioxyde de carbone dans l'air ne permet pas de respirer convenablement, il y a aussi risque d'asphyxie.

• Il est impératif de veiller à la bonne utilisation et au contrôle des appareils utilisant le gaz naturel, le butane ou le propane, et à l'aération suffisante des pièces.