LES TRANSFORMATIONS CHIMIQUES

Définitions

Une transformation chimique est un phénomène au cours duquel des substances réagissent ensemble pour donner des nouvelles substances. Ce qu’on appelle précisément une réaction chimique.

Au cours d’une transformation chimique, -lorsqu’il y a dégagement de chaleur, elle est exothermique.
-lorsqu’il y a consommation de chaleur, elle est endothermique.
-lorsqu’il n’y a pas de variation de température, elle est athermique.
  Au cours d’une transformation chimiques certains corps disparaissent ; ce sont de réactifs et des nouveaux corps apparaissent : ce sont des produits.
NB : Ce n’est pas une transformation physique (où la nature de la matière ne change pas, comme fondre de la glace).
 

Exemples de réactions chimiques: les combustions

Définitions

La combustion est une réaction chimique entre un comburant et un combustible. Elle produit de l’énergie (chaleur et lumière) : les réactions de combustion sont exothermiques.

Combustible- Comburant

Un combustible est toute substance qui peut bruler en présence d’un comburant. Exemple : pétrole, bois, gaz
. Un comburant est une substance qui permet la combustion d’un combustible. Exemple : Le dioxygène de l’air (O₂) est le comburant le plus fréquent. Sans lui, la plupart des combustions ne peuvent pas avoir lieu.

Combustions complètes - combustions incomplètes

Une combustion complète produit le dioxyde de carbone et de l’eau et se manifeste par une flamme bleue.  :la combustion du butane sur un réchaud à gaz bien réglé donne une flamme bleue. Une combustion incomplète produit le dioxyde de carbone, de l’eau et se manifeste par une flamme jaune. Exemple :la combustion du charbon de bois noircit les fonds des marmites : il y a dépôt de carbone (fumée noire).

Combustions vives - combustions lentes

Les combustions vives sont rapides, avec flamme et chaleur.

Exemples : brulage de papier ou de plastique.

Les combustions lentes sont sans flammes, souvent invisibles.

Exemples : oxydation du fer (formation de la rouille).

Combustion de la bougie

Expérience

Laissons bruler une bougie a l’air libre.

Ensuite, introduisons une bougie allumée dans un bocal en verre fermé.

Observations et interprétations :

a-A l’air libre, la bougie brule jusqu’à la disparition de la mèche alors que dans le bocal rempli d’air, la bougie s’éteint spontanément au bout de 20s. La bougie a besoin de l’oxygène de l’air pour bruler, c’est le comburant.

b- Lorsqu’on approche la main, on sent de la chaleur. La combustion de la bougie est exothermique.

c-Pendant la combustion de la bougie, on observe de la buée sur la paroi du bocal en verre. La combustion de la bougie produit de l’eau.

d-Pendant la combustion de la bougie, on observe de la fumée. Lors de la combustion de la bougie, il y a un dépôt de carbone, donc de combustion est incomplète. 

e- La vapeur issue de la combustion d’une bougie trouble l’eau de chaux.

         Le combustible est constitué de la cire et de la mèche.

Conclusion La combustion de la bougie est une transformation chimique au cours de laquelle la bougie réagit avec le dioxygène pour donner du dioxyde de carbone, de l’eau et du carbone. Réactifs : bougie, dioxygène Produits : dioxyde de carbone, eau et carbone. Réaction chimique : Bougie +dioxygène → dioxyde de carbone+ eau + carbone Il y a dépôt de carbone, donc la combustion de la bougie est incomplète. Il y dégagement de la chaleur, donc la combustion de la bougie est exothermique. Test du dioxyde de carbone formé : le dioxyde de carbone réagit avec l’eau de chaux pour donner un précipité de carbonate de calcium. On dit que le dioxyde de carbone trouble l’eau de chaux.

Combustion du soufre

Expérience

On déclenche la combustion du soufre dans l’air en l’exposant au feu. On introduit la flamme dans un tube à essai, contenant une solution de permanganate de potassium et du dioxygène de l’air.

Observations et interprétations :

Dans l’air le soufre brûle avec une petite flamme bleu vif. Dans le dioxygène le soufre brûle avec une flamme bleue plus vive.

 Le tube devient chaud car il y a eu un dégagement de la chaleur.

  Quand on place le produit obtenu dans l’eau, on voit l’apparition de la fumée blanche

 Le gaz formé décolore la solution de permanganate de potassium : c’est le dioxyde de soufre.

Conclusion:

Au cours de la combustion du soufre, le soufre disparait et il apparait du dioxyde de soufre.

Réactifs : soufre, dioxygène (comburant)

Produits : dioxyde de soufre. Réaction chimique : Soufre + dioxygène → dioxyde de soufre

Pas de dépôt de carbone, donc la combustion est complète.

Il y dégagement de la chaleur, donc la réaction est exothermique est exothermique.

Test du dioxyde de soufre formé : Le dioxyde de soufre est un gaz qui se présente sous forme de fumée blanche qui fait suffoquer et qui irrite les yeux. Ce gaz est mis en évidence par le fait qu’il décolore la solution violette du permanganate de potassium.

Combustion du butane dans l’air

Expérience

Allumer un réchaud à gaz.

Régler la molette afin que l’arrivée de butane soit assez faible pour avoir suffisamment de dioxygène pour assurer une bonne combustion ; Placer votre main avec précaution à quelques dizaines de cm au-dessus de la flamme ;

Placer ensuite au-dessus de la flamme un tube à essais sec ;

Verser de l’eau de chaux dans ce tube à essais après avoir recueilli les gaz produits lors de la combustion.

 Observations et interprétation :

 a. la couleur de la flamme lors de la combustion complète du butane dans le dioxygène est bleue On dit alors que la combustion est complète car l’air est en quantité suffisante.

 b. La combustion du butane dégage de la chaleur.

c. Pendant la combustion, On observe de la buée sur la paroi du tube à essais. La combustion du butane produit de l’eau.

d. Un second produit gazeux est mis en évidence par le test à l’eau de chaux. Il s’agit du dioxyde de carbone.

Conclusion

La combustion complète du butane est une transformation chimique au cours de laquelle le butane réagit avec le dioxygène pour donner du dioxyde de carbone et de l’eau.

Réactifs : butane, dioxygène

Produits : dioxyde de carbone, eau

Réaction chimique :

Butane +dioxygène → dioxyde de carbone+ eau

NB: Le dioxygène est la substance qui entretient les combustions. Sa présence rend la combustion très vive, complète alors que son insuffisance conduit à une combustion incomplète.

Dangers des combustions

Voici les principaux dangers liés aux combustions :

1. Émanation de gaz toxiques :

   - Monoxyde de carbone : incolore, inodore, très toxique. Il peut entraîner des maux de tête, des nausées, voire la mort par asphyxie.

   - Dioxyde de soufre ou oxydes d’azote : irritants pour les voies respiratoires.

2. Production de particules fines :

   - Nocives pour les poumons, elles aggravent l’asthme, les allergies et les maladies cardiovasculaires.

3. Émissions de gaz à effet de serre :

   - dioxyde de carbone : contribue au réchauffement climatique.

   - Méthane ou autres gaz selon la combustion : encore plus puissants que le dioxyde de carbone.

4. Risque d’incendie :

   - Une combustion mal contrôlée peut provoquer des incendies domestiques, industriels ou forestiers.

5. Explosions :

   - Certains mélanges air-combustible peuvent être explosifs (gaz, vapeurs de carburant...).

6. Pollution de l’air :

   - La combustion du bois, charbon, carburant émet des polluants qui détériorent la qualité de l’air ambiant.

EXERCICES

EXERCICE I : Identifier les transformations chimiques

Pour chaque situation ci-dessous, dis s’il s’agit d’une transformation chimique ou physique. Justifie ta réponse.

1. Le sucre se dissout dans l’eau. 

2. Une bougie brûle. 

3. Le lait devient caillé. 

4. La glace fond. 

5. Le fer rouille. 

6. Le vinaigre est versé sur du bicarbonate : des bulles se forment.

 

EXERCICE II : Transformation physique ou chimique ?

Lis chaque situation et indique s’il s’agit d’une transformation physique ou chimique. Justifie ta réponse.

1. Une feuille de papier est déchirée. 

2. Du vinaigre est mélangé à de l’huile. 

3. Une pomme laissée à l’air noircit. 

4. Le sel se dissout dans l’eau. 

5. Le bois brûle dans une cheminée. 

6. Un glaçon est placé dans un verre à température ambiante. 

7. Du jus de citron est versé sur un morceau de métal et provoque une effervescence.

 

EXERCICE III: Combustion lente ou vive ?

 Pour chaque situation ci-dessous, indique s’il s’agit d’une combustion lente ou d’une combustion vive. Justifie ta réponse.

 

1. On allume une allumette et une flamme apparaît immédiatement. 

2. Une barre de fer rouille lentement à l’air libre. 

3. Un feu de bois brûle dans un foyer. 

4. Une pomme coupée devient brune après quelques heures. 

5. Du gaz explose en présence d’une étincelle. 

6. Une bougie reste allumée pendant plusieurs heures. 

7. Un tas de compost chauffe lentement en se décomposant.

 

EXERCICE IV :

On allume une bougie dans un bocal, puis on referme le bocal. Quelques minutes plus tard, la flamme s’éteint.

Questions : 

1. Quelle est la transformation observée ? 

2. Quel est le comburant dans cette expérience ? 

3. Pourquoi la flamme s’éteint-elle ?

 

EXERCICE V : Identifier les produits d'une combustion

Lorsqu’on fait brûler du carbone dans le dioxygène, on observe la formation d’un gaz incolore appelé dioxyde de carbone.

Questions :

1. Quel est le combustible ? 

2. Quel est le comburant ? 

3. Quel est le produit de la combustion ? 

4. S'agit-il d'une combustion complète ou incomplète ? Pourquoi ? 

5. Écris l’équation simplifiée de la combustion du carbone.

 

EXERCICES VI : Combustion incomplète du butane

On fait brûler du butane dans une atmosphère pauvre en dioxygène. On observe la formation de monoxyde de carbone et de la vapeur d’eau.

Questions :

1. Est-ce une combustion complète ou incomplète ? Justifie. 

2. Quels sont les produits de la combustion ? 

3. Pourquoi le monoxyde de carbone est-il dangereux ? 

4. Écris l’équation simplifiée de cette combustion incomplète.

 

EXERCICE VII: Identifier les dangers des combustions

 Lis attentivement les affirmations ci-dessous et coche celles qui sont vraies.

1. La combustion peut produire des gaz invisibles mais toxiques. 

2. Le dioxyde de carbone est un gaz à effet de serre. 

3. Le monoxyde de carbone est sans danger s’il est respiré en faible quantité. 

4. Une combustion mal contrôlée peut provoquer un incendie. 

5. Les combustions n’ont aucun impact sur l’environnement. 

6. Les particules fines peuvent être dangereuses pour les poumons. 

7. Le dioxygène est un déchet produit lors d’une combustion.

 

EXERCICE VIII : Texte à trous

Complète les phrases avec les mots suivants : 

Monoxyde de carbone, incendie, dioxyde de carbone, toxique, poumons, effet de serre

1. Une combustion incomplète peut produire du ___, un gaz très ___. 

2. Le ___ est un gaz qui contribue à l’___. 

3. Les fumées d’une combustion contiennent des particules dangereuses pour les ____. 

4. Une étincelle près d’un carburant peut provoquer un ____.