Introduction :

Si la masse d’air qui enveloppe notre planète s’apparente à un filtre, c’est parce qu’elle contient de la vapeur d’eau et des molécules de gaz carbonique (CO₂). Plus il y a de gaz carbonique, plus le rayonnement infrarouge terrestre a du mal à se dissiper dans l’espace et plus il fait chaud sur la Terre. Or en brûlant de plus en plus d’énergie fossile, sous forme de gaz naturel, de charbon et de pétrole, les hommes injectent dans l’atmosphère des quantités faramineuses de gaz carbonique : 6 milliards de tonnes par an ! Au CO₂ qui est le premier responsable de l’effet de serre, s’ajoutent d’autres gaz, dits à effet de serre, comme les CFC, le méthane, ... . Les conséquences attendues de cet enrichissement intempestif de l’atmosphère sont des perturbations du climat à l’échelle de la planète. »

À partir de la brochure « L’Environnement : un défi pour le XXI^ème Siècle » Éditée par le Ministère de l’Environnement - Juin 1994

            1 - Comment le chimiste nomme-t-il le gaz carbonique ? Quelle est sa formule chimique ?

             2 - Quelles sont d’après vous, les causes de la formation et de la disparition du dioxyde de carbone dans l’atmosphère ?

             3 - Pourquoi la teneur en dioxyde de carbone augmente-t-elle ?

             4 - Relever dans le texte la phrase indiquant la cause la plus importante de la production de dioxyde de carbone par l’homme :

             5 – Quelle(s) expérience(s) peut-on réaliser pour vérifier cette affirmation ?

I°) Combustion du carbone :

a) Qu’est ce que le charbon de bois ?

Le charbon est un solide noir essentiellement constitué d’atomes de carbone.

Le charbon de bois utilisé pour faire cuire les aliments au barbecue est fabriqué à partir du bois.

Remarque : tous les êtres vivants contiennent des atomes de carbone. Combiné à d’autres éléments, le carbone est présent dans notre peau, nos muscles, nos os, ...

L’atome de carbone est une particule très petite que l’on peut représenter par une sphère de rayon 0,17 nanomètre et dont la masse est de l’ordre de 2.10^-26 kg.

b) Expériences :

Combustion du charbon de bois dans l’air :

La combustion du charbon de bois dans l'air est lente, produit peu de lumière ou de chaleur.

Combustion du charbon de bois dans le dioxygène pur :

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Observations faites lors de la combustion dans le dioxygène :

            La combustion dans le dioxygène est vive et lumineuse. Elle s’arrête au bout d’un certain temps (quand tout le dioxygène contenu dans le bocal est consommé).

Comment devient l’eau de chaux après qu’on l’ait versée dans le flacon ayant servi à la combustion ?

            L’eau de chaux versé dans le flacon après la combustion du charbon de bois se trouble.

Comparer la combustion dans l’air et dans le dioxygène pur :

            La combustion dans l’air est assez lente alors que la combustion dans le dioxygène est beaucoup plus vive.

c) Conclusion :

            La combustion du carbone nécessite du dioxygène. Toute combustion ne peut se faire qu’en présence de dioxygène.

Interprétation de ces expériences :

Quels sont les corps qui ont été mis en présence ? (Noms et aspects)

            Charbon de bois (carbone, noir, solide) et dioxygène (incolore, gazeux)

Que faut-il faire pour que la combustion puisse avoir lieu ?

            Il faut mettre en présence du dioxygène avec un corps qui peut brûler.

Quels sont les corps qui disparaissent ?

            Le dioxygène et le charbon de bois disparaissent.

Quel est le corps qui s’est formé ? (Nom et aspect)

            Il s’est formé du dioxyde de carbone (CO₂)

Conclusion :

Cette combustion est une réaction chimique. Mais il y a toujours des atomes de carbone et des atomes d’oxygène.

Bilan :

II°) La combustion du fer :

a) Introduction :

Pour découper une plaque de fer, on la fait brûler avec un chalumeau dans un courant de dioxygène. Du dioxyde de carbone se forme-t-il au cours de cette combustion ? Non. Comment peut-on vérifier cette réponse ? Il faudrait pouvoir vérifier si de l’eau de chaux se  trouble ou non en présence de cette combustion.

b) Expérience permettant de vérifier cette réponse :

Combustion du fer dans le dioxygène pur.

À l’aide d'une flamme, on porte la paille de fer à incandescence comme cela est indiqué sur le schéma et on introduit l’ensemble dans un flacon rempli de dioxygène pur.

S’est-il formé du dioxyde de carbone ?

 

Réalisation du test	Conclusion
	L’eau de chaux reste limpide dans le flacon. Il ne s’est donc pas formé de dioxyde de carbone lors de cette combustion.

Quels sont les produits de la réaction ?

Le produit obtenu n’a pas le même aspect que le fer. Le produit obtenu est donc différent des réactifs de départ. Il y a donc eu réaction chimique, car des réactifs ont disparus et des produits sont apparus.

Conclusion :

Comme le carbone, le fer réagit avec le dioxygène mais sans dégagement de dioxyde de carbone.

Par contre, il se forme de l’oxyde de fer (Fe₃O₄).

Bilan de la réaction :

III°) La combustion du gaz méthane :

Un briquet ou une bouteille de réchaud à gaz contiennent du liquide surmonté de gaz sous pression. L'ouverture du robinet laisse échapper le gaz que l'on peut alors enflammer en toute sécurité.

Le méthane est obtenu dans les raffineries à partir du pétrole.

Étudions la combustion du méthane dans l'air :

Conclusion :

La combustion du méthane est une réaction chimique au cours de laquelle le méthane réagit avec le dioxygène et se transforment pour donner du dioxyde de carbone et de la vapeur d’eau.

	Réactifs			à	Produits
Noms	Méthane	+	Dioxygène	à	Dioxyde de carbone	+	Eau
Schéma des particules		+		à		+
Formules	CH4		O2             O2		CO2	+	H20        H20
Équation-bilan	CH4	+	2 O2	à	CO2	+	2 H20

IV°) Le danger des combustions :

a) Les différents types de combustion :

Il existe deux types de combustions : la combustion complète et la combustion incomplète :

C'est la richesse en dioxygène du mélange air-méthane qui conditionnent la qualité de la flamme obtenue ; plus la quantité de dioxygène de l'air est importante, plus la flamme est bleue et chauffante.

La combustion du méthane est complète et sans danger si l'arrivée d'air au niveau de la virole est suffisante.

b) Quels sont les différents produits d’une combustion incomplète ?

La combustion incomplète produit deux corps :

Un solide, le carbone :
Un gaz incolore et toxique le monoxyde de carbone : CO.

c) Comment éviter les combustions incomplètes ?

Pour qu'une combustion complète est lieu, le combustible (bois, papier, gaz, ...) doit être mis en présence d'une quantité suffisante de comburant (air, dioxygène).

Cette combustion peut être contrôlée et régulière (fonctionnement normal d'une chaudière, d'une gazinière,...). Elle peut aussi être explosive, dans ce cas la combustion est complète et instantanée. On observe ce type de combustion lorsque le mélange combustible-comburant est gazeux et mis en présence d'une étincelle (explosion due à une fuite de gaz, fonctionnement du moteur à essence).