À propos de cette page
Ce cours de chimie en cinquième sur « Les combustions » suit le programme officiel de chimie de cinquième. Il présente les définitions, les propriétés et les méthodes essentielles, accompagnées d'exemples résolus pour bien comprendre. Au programme : Qu'est-ce qu'une combustion ?, Le combustible et le comburant, La combustion du carbone, La combustion du méthane. Chaque notion est expliquée pas à pas, puis mise en pratique grâce à des exercices interactifs, un QCM et une évaluation corrigée. Idéal pour réviser à son rythme, combler ses lacunes et progresser, en autonomie ou avec un professeur. Cours rédigé par un professeur particulier à Marseille pour aider les élèves de cinquième à réussir en chimie.
Au programme
1 · Qu'est-ce qu'une combustion ?
2 · Le combustible et le comburant
3 · La combustion du carbone
4 · La combustion du méthane
5 · Combustion complète et incombustion
6 · Identifier les produits d'une combustion
7 · Bilan d'une combustion et conservation de la masse
8 · Dangers et enjeux des combustions
1Qu'est-ce qu'une combustion ?
Une combustion est une transformation chimique au cours de laquelle un corps (le combustible) réagit avec le dioxygène (le comburant). Cette réaction produit de la chaleur et souvent de la lumière.
Définition. Une combustion est une réaction chimique entre un combustible et un comburant (le dioxygène O₂), qui dégage de l'énergie sous forme de chaleur et de lumière.
Les combustions sont des transformations chimiques : les corps de départ (réactifs) disparaissent et de nouveaux corps (produits) apparaissent. Ce ne sont pas des transformations physiques car les produits sont différents des réactifs.
Exemple. Lorsqu'une bougie brûle, la cire (combustible) réagit avec le dioxygène de l'air (comburant). De la chaleur et de la lumière sont dégagées, et de nouveaux gaz (CO₂, vapeur d'eau) apparaissent.
2Le combustible et le comburant
Dans toute combustion, on distingue deux types de réactifs :
- Le combustible : corps qui brûle (carbone, méthane, bois, alcool, pétrole…).
- Le comburant : corps qui permet la combustion. En chimie au collège, c'est toujours le dioxygène (O₂).
Conditions d'une combustion. Pour qu'une combustion puisse avoir lieu, il faut réunir trois conditions :
• la présence d'un combustible
• la présence du comburant (dioxygène)
• une énergie d'activation (étincelle, flamme, chaleur)
Si l'une de ces trois conditions fait défaut, la combustion ne peut pas démarrer ou s'arrête. C'est le principe des extincteurs : ils coupent l'apport en comburant (CO₂) ou refroidissent le combustible.
Astuce. Le triangle du feu résume les trois conditions : combustible, comburant, énergie d'activation. Enlever l'un des trois éteint le feu.
| Terme | Définition | Exemples |
|---|
| Combustible | Corps qui brûle | Carbone, méthane, bois, alcool |
| Comburant | Corps qui entretient la combustion | Dioxygène (O₂) |
| Produits | Nouveaux corps formés | CO₂, H₂O, CO… |
3La combustion du carbone
Le carbone est un solide noir (symbole C). On le trouve dans le charbon de bois, le graphite, le diamant et les crayons (mine en graphite). Lorsqu'il brûle dans le dioxygène, on observe :
- Le carbone (solide noir) disparaît progressivement.
- Un gaz incolore, le dioxyde de carbone (CO₂), se forme.
- De la chaleur et de la lumière sont dégagées.
Bilan de la combustion du carbone (complète) :
Carbone + Dioxygène → Dioxyde de carbone
C + O₂ → CO₂
Le dioxyde de carbone est un gaz incolore et inodore. Il est présent naturellement dans l'air (environ 0,04 %) mais s'accumule lors des combustions. Il est responsable de l'effet de serre.
Exemple. Lors de la combustion du charbon de bois dans un barbecue, le carbone réagit avec le dioxygène de l'air pour produire du CO₂. Le charbon disparaît et il ne reste que des cendres (impuretés minérales).
Attention ! En cas de manque de dioxygène, la combustion du carbone peut produire du monoxyde de carbone (CO), gaz toxique et inodore, très dangereux pour la santé.
4La combustion du méthane
Le méthane (CH₄) est le principal constituant du gaz naturel utilisé pour le chauffage et la cuisine. C'est un gaz incolore et inodore (on lui ajoute une substance odorante pour détecter les fuites).
Lors de sa combustion complète dans le dioxygène, on observe la formation de dioxyde de carbone (CO₂) et de vapeur d'eau (H₂O) :
Bilan de la combustion complète du méthane :
Méthane + Dioxygène → Dioxyde de carbone + Eau
CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O
On remarque que deux molécules de dioxygène sont consommées pour une molécule de méthane. Cette combustion produit donc deux types de produits : du CO₂ et de l'eau (vapeur d'eau).
Exemple. Sur une cuisinière à gaz, le méthane brûle avec une flamme bleue, signe d'une combustion complète. On peut observer de la buée (vapeur d'eau condensée) sur les parois froides près du brûleur.
Astuce mémo. Le méthane contient du carbone (C) et de l'hydrogène (H). La combustion complète transforme :
• le carbone en CO₂
• l'hydrogène en H₂O
5Combustion complète et combustion incomplète
La nature des produits formés dépend de la quantité de dioxygène disponible :
| Type de combustion | Dioxygène | Produits | Observations |
|---|
| Complète | En excès | CO₂ + H₂O | Flamme bleue, pas de suie |
| Incomplète | Insuffisant | CO + suie (carbone) + H₂O | Flamme jaune, fumée noire |
Attention ! Le monoxyde de carbone (CO) produit lors d'une combustion incomplète est un gaz extrêmement toxique, incolore et inodore. Il est mortel car il se fixe à la place du dioxygène sur l'hémoglobine du sang. C'est la cause principale des intoxications au gaz en hiver (chauffe-eau, poêle à bois mal ventilés).
Pour éviter les combustions incomplètes :
- Bien ventiler les pièces où se trouvent des appareils à combustion.
- Entretenir régulièrement les chaudières et chauffe-eau.
- Installer un détecteur de monoxyde de carbone.
Exemple. Une flamme de gazinière est bleue → combustion complète. Une bougie brûlant dans un bocal fermé produit une flamme jaune puis s'éteint → manque de dioxygène → combustion incomplète, puis arrêt.
6Identifier les produits d'une combustion
En laboratoire, on peut identifier les produits d'une combustion à l'aide de tests chimiques simples :
| Produit à détecter | Réactif test | Résultat positif |
|---|
| Dioxyde de carbone (CO₂) | Eau de chaux (Ca(OH)₂) | L'eau de chaux se trouble (devient blanche) |
| Eau (H₂O) | Sulfate de cuivre anhydre (blanc) | Le sulfate de cuivre bleuit |
| Eau (H₂O) | Papier chlorure de cobalt (bleu) | Le papier passe du bleu au rose |
Exemple de protocole. On fait brûler du méthane sous une cloche. Les gaz produits traversent de l'eau de chaux : elle se trouble → CO₂ présent. On recueille la condensation sur un miroir froid et on dépose du sulfate de cuivre anhydre : il bleuit → H₂O présente.
Astuce. Ces deux tests sont au programme du brevet. Retiens :
• Eau de chaux + CO₂ → trouble (blanc laiteux)
• Sulfate de cuivre anhydre + H₂O → bleu
7Bilan d'une combustion et conservation de la masse
Les combustions obéissent à la loi de conservation de la masse : la masse totale des réactifs est égale à la masse totale des produits.
Loi de Lavoisier (conservation de la masse)
Lors d'une transformation chimique, la masse totale des réactifs est égale à la masse totale des produits :
m(réactifs) = m(produits)
Cette loi s'explique par la conservation des atomes : les atomes présents avant la réaction se retrouvent tous après, mais organisés différemment pour former de nouvelles molécules.
Exemple. Combustion complète du carbone :
C + O₂ → CO₂
• 1 atome de carbone (C) + 2 atomes d'oxygène (O₂) → 1 molécule de CO₂ (1C + 2O)
• Vérification : 12 g de C + 32 g de O₂ → 44 g de CO₂ ✓
On peut représenter la combustion du méthane par un bilan de réaction :
Combustion complète du méthane :
CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O
Vérification des atomes :
• Carbone : 1 à gauche, 1 à droite ✓
• Hydrogène : 4 à gauche, 4 (2×2) à droite ✓
• Oxygène : 4 à gauche, 4 (2+2) à droite ✓
8Dangers et enjeux des combustions
Les combustions sont à la fois indispensables à notre vie quotidienne et sources de dangers et de problèmes environnementaux.
Usages des combustions :
- Chauffage des habitations (gaz naturel, fioul)
- Production d'électricité dans les centrales thermiques
- Moteurs des voitures (essence, diesel, GPL)
- Cuisine (gaz naturel, butane)
Dangers liés aux combustions :
- Intoxication au monoxyde de carbone (CO) → mortel
- Incendies et explosions (fuites de gaz)
- Brûlures thermiques
Impacts environnementaux :
- Le CO₂ est un gaz à effet de serre qui contribue au réchauffement climatique.
- La combustion de carburants fossiles (pétrole, charbon, gaz) libère du CO₂ accumulé depuis des millions d'années.
- Les particules fines (suies) dégradent la qualité de l'air.
Attention ! En France, les intoxications au monoxyde de carbone provoquent environ 3 000 accidents et 300 décès par an. Ventiler les logements et entretenir les appareils est essentiel.
Astuce. Les énergies renouvelables (solaire, éolien, hydraulique) permettent de produire de l'énergie sans combustion, limitant ainsi les émissions de CO₂ et les risques d'intoxication.
★À retenir
À retenir — Les combustions :
• Une combustion = réaction chimique entre un combustible et le dioxygène (comburant)
• Combustion du carbone : C + O₂ → CO₂ (dioxyde de carbone)
• Combustion complète du méthane : CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O
• Combustion incomplète → monoxyde de carbone (CO), toxique et mortel
• Identifier CO₂ : eau de chaux qui se trouble
• Identifier H₂O : sulfate de cuivre anhydre qui bleuit
• La masse se conserve lors d'une combustion (loi de Lavoisier)