Ressources · 6ᵉ · Chimie
La composition de l’air
L’air, un mélange de gaz qui a une masse et un volume : diazote (environ 78 %), dioxygène (environ 21 %), argon, dioxyde de carbone et vapeur d’eau ; lire un diagramme circulaire et juger la fiabilité d’une information ; les gaz qui contribuent à l’effet de serre
Approfondissement Ce chapitre va au-delà du programme officiel de 6ᵉ : utile pour aller plus loin ou anticiper.
À propos de cette page
L’air, un mélange de gaz
L’air est un mélange de gaz. On n’y distingue aucun constituant, même à la loupe : c’est un mélange homogène (voir les mélanges). Ce n’est pas un corps pur.
Composition de l’air sec, en volume :
• le diazote : environ 78 %, près des quatre cinquièmes de l’air ; c’est le constituant majoritaire ;
• le dioxygène : environ 21 %, à peu près un cinquième ;
• les autres gaz : environ 1 % en tout, surtout de l’argon (environ 0,9 %) et un peu de dioxyde de carbone (environ 0,04 %), avec des traces d’autres gaz (néon, hélium, méthane…).
L’air contient aussi de la vapeur d’eau, en quantité variable : presque pas dans un air très froid, jusqu’à quelques pour cent dans un air chaud et humide.
| Gaz de l’air | Part en volume | Rôle dans le mélange |
|---|---|---|
| Diazote | environ 78 % | constituant majoritaire |
| Dioxygène | environ 21 % | constituant majoritaire |
| Argon | environ 0,9 % | faible proportion |
| Dioxyde de carbone | environ 0,04 % | faible proportion |
| Vapeur d’eau | variable | faible proportion |
Une bouteille de 1,5 L « vide » est en réalité pleine d’air : elle en contient environ 1,5 × 1,2 = 1,8 g.
Dans 300 L d’air, il y a environ 300 × 21 ÷ 100 = 63 L de dioxygène et 300 × 78 ÷ 100 = 234 L de diazote.
Sur 5 L d’air, environ 4 L sont du diazote et 1 L du dioxygène : il y a près de 4 fois plus de diazote que de dioxygène (78 ÷ 21 ≈ 3,7).
Réflexe — pour trouver le volume d’un gaz dans un volume d’air, je multiplie le volume d’air par le pourcentage du gaz, puis je divise par 100 (diazote : × 78 ÷ 100 ; dioxygène : × 21 ÷ 100) ; le résultat garde l’unité du volume d’air.
Attention — l’air n’est pas de l’« oxygène » : le dioxygène n’en représente qu’un cinquième environ, le gaz majoritaire est le diazote. Et en haute montagne, l’air contient toujours environ 21 % de dioxygène : ce n’est pas sa composition qui change.
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Lire un diagramme, vérifier une information
• le disque entier représente le total : 100 % ;
• chaque constituant occupe un secteur d’autant plus grand que son pourcentage est grand : la moitié du disque correspond à 50 %, un quart à 25 % ;
• la légende (les couleurs) indique quel secteur correspond à quel gaz ; un pourcentage manquant se retrouve en partant de 100 %.
Pour vérifier une information :
• je regarde qui la donne : un organisme scientifique, un manuel ou une encyclopédie qui cite ses sources est plus fiable qu’un message sans auteur ;
• je la compare avec une deuxième source ;
• je contrôle qu’elle est cohérente : pour un mélange, les pourcentages font 100 % au total.
Lecture : le secteur du diazote occupe un peu plus des trois quarts du disque (78 % > 75 %) ; celui du dioxygène, environ un cinquième ; celui des autres gaz n’est qu’un trait très fin. Total : 78 + 21 + 1 = 100 %.
Sur un forum, on lit : « L’air que nous respirons contient 78 % d’oxygène. » Le message n’a pas d’auteur ; je compare avec un manuel : 78 %, c’est la part du diazote, le dioxygène n’en fait qu’environ 21 %. L’information est fausse : elle confond les deux gaz.
Une affiche donne : diazote 78 %, dioxygène 21 %, argon 9 %. Total : 78 + 21 + 9 = 108 %, plus que 100 % : il y a une erreur (l’argon, c’est environ 0,9 %).
Réflexe — devant un diagramme, je lis le titre et la légende, puis je compare la taille des secteurs ; devant une information, je cherche qui la donne, je la compare avec une autre source et je vérifie que le total fait 100 %.
Attention — une information répétée sur de nombreux sites n’est pas vraie pour autant : ce qui compte, c’est la fiabilité de la source. Et un secteur très fin n’est pas forcément sans importance : le dioxyde de carbone ne fait qu’environ 0,04 % de l’air, mais il joue un grand rôle dans l’effet de serre.
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Les gaz à effet de serre
Les principaux gaz qui contribuent à l’effet de serre sont la vapeur d’eau, le dioxyde de carbone et le méthane. Ils sont en très petite quantité dans l’air : environ 0,04 % pour le dioxyde de carbone, environ 0,0002 % pour le méthane.
Le diazote, le dioxygène et l’argon, qui forment presque tout l’air sec (plus de 99 %), ne contribuent pratiquement pas à l’effet de serre.
Les activités humaines rejettent de plus en plus de ces gaz : la combustion du charbon, du pétrole et du gaz naturel (centrales, transports, chauffage) et la déforestation rejettent du dioxyde de carbone ; l’élevage des ruminants (vaches, moutons) et les rizières rejettent du méthane. L’effet de serre est alors renforcé et la température moyenne de la Terre augmente : c’est le réchauffement climatique (voir le chapitre de SVT Le réchauffement climatique récent).
Dans 1 000 L d’air sec, il y a environ 1 000 × 0,04 ÷ 100 = 0,4 L de dioxyde de carbone : moins d’un demi-litre, et pourtant ce gaz compte beaucoup pour le climat.
Un camion roule au gazole, un carburant tiré du pétrole : la combustion rejette du dioxyde de carbone → plus de gaz à effet de serre → effet de serre renforcé → réchauffement.
Un troupeau de vaches : la digestion des ruminants rejette du méthane, un autre gaz à effet de serre.
Réflexe — je retiens les trois gaz : vapeur d’eau, dioxyde de carbone, méthane ; pour relier une activité au climat, j’enchaîne : activité → gaz rejeté → effet de serre renforcé → hausse de la température moyenne.
Attention — l’effet de serre n’est pas une pollution : il existe naturellement, c’est son renforcement par les activités humaines qui pose problème. Et ce n’est pas le gaz le plus abondant (le diazote) qui retient la chaleur, mais des gaz présents en très petite quantité.
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Pour aller plus loin
Les mélanges (homogène, hétérogène, corps pur) sont expliqués dans le chapitre Mélanges : homogènes, hétérogènes et miscibilité ; mesurer un volume de gaz par déplacement d’eau, dans le chapitre Masse et volume.
Se verra en 5e — reconnaître un gaz par un test. Chaque gaz a son test : par exemple, l’eau de chaux se trouble au contact du dioxyde de carbone.
Se verra en 5e — la combustion. Pour brûler, un combustible (bois, cire, gaz) a besoin d’un comburant : dans l’air, c’est le dioxygène. Voir le chapitre Les combustions.
Se verra en 5e — la respiration. L’air que l’on expire contient moins de dioxygène (environ 14 à 16 %) et plus de dioxyde de carbone (environ 4 à 5 %) que l’air inspiré. Voir le chapitre de SVT La respiration.
Se verra en 5e — les molécules. Les gaz de l’air sont faits de molécules, que l’on écrit avec des formules : N₂ (diazote), O₂ (dioxygène), CO₂ (dioxyde de carbone), H₂O (eau).
D’autres atmosphères. Celle de Mars et celle de Vénus sont faites surtout de dioxyde de carbone : voir le chapitre de SVT La Terre, une planète qui abrite la vie.
- L’air est de la matière : il a un volume et une masse (environ 1,2 g par litre à 20 °C).
- L’air est un mélange homogène de gaz : diazote environ 78 %, dioxygène environ 21 %, autres gaz environ 1 % (surtout de l’argon, un peu de dioxyde de carbone), et de la vapeur d’eau en quantité variable.
- Volume d’un gaz dans un volume d’air = volume d’air × pourcentage ÷ 100.
- Diagramme circulaire : le disque entier vaut 100 %. Une information fiable vient d’une source sûre, se confirme avec une deuxième source et donne un total de 100 %.
- Gaz à effet de serre : vapeur d’eau, dioxyde de carbone, méthane. Les activités humaines (combustions, déforestation, élevage) en rejettent de plus en plus : l’effet de serre est renforcé, la Terre se réchauffe.
Questions fréquentes
De quoi l’air est-il composé ?
L’air sec contient environ 78 % de diazote, 21 % de dioxygène et 1 % d’autres gaz (surtout de l’argon, et un peu de dioxyde de carbone). Il contient aussi de la vapeur d’eau, en quantité variable selon le temps qu’il fait.
L’air est-il un corps pur ?
Non : l’air contient plusieurs gaz différents, c’est un mélange. Comme on ne distingue pas ses constituants, c’est un mélange homogène.
Comment calculer le volume de dioxygène contenu dans un volume d’air ?
On multiplie le volume d’air par 21, puis on divise par 100. Par exemple, dans 50 L d’air : 50 × 21 ÷ 100 = 10,5 L de dioxygène.
Comment lire un diagramme circulaire de la composition de l’air ?
Le disque entier représente 100 % de l’air. Le plus grand secteur, un peu plus des trois quarts du disque, est celui du diazote ; celui du dioxygène occupe environ un cinquième ; celui des autres gaz n’est qu’un trait très fin.
Quels gaz de l’air contribuent à l’effet de serre ?
Surtout la vapeur d’eau, le dioxyde de carbone et le méthane, pourtant présents en très petite quantité. Le diazote, le dioxygène et l’argon n’y contribuent pratiquement pas. Les activités humaines rejettent de plus en plus de dioxyde de carbone et de méthane, ce qui renforce l’effet de serre et réchauffe la Terre.
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