La combustion d'un hydrocarbure
A) Le principe
Les molécules d’hydrocarbures sont composées exclusivement d’atomes de carbone (C) et d’hydrogène (H). Leur formule brute est CnH2n+2 (où n est un entier naturel).
Exemples
Le méthane : CH4.
L’éthane : C2H6.
Le propane : C3H8.
Le butane : C4H10.
La combustion complète d’un hydrocarbure (CnH2n+2) dans le dioxygène (O2) forme de l’eau (H2O) et dégage du dioxyde de carbone (CO2) :
hydrocarbure + dioxygène → eau + dioxyde de carbone.
Lorsque la quantité de dioxygène est insuffisante, on parle de combustion incomplète. En plus de l’eau et du dioxyde de carbone, des résidus de combustion sont alors formés, tels que du monoxyde de carbone (CO), des particules de carbone (C), des hydrocarbures et des composés organiques volatils (COV).
Attention
Le monoxyde de carbone est un gaz incolore, inodore et mortel.
On peut reconnaître le type de combustion à la flamme qu’elle produit : la flamme d’une combustion complète est bleue, celle d’une combustion incomplète est jaune.
La combustion d’un hydrocarbure dégage également de l’énergie (thermique).
B) Les équations de combustion
Pour équilibrer une équation en chimie, on doit retrouver le même nombre d’atomes du côté des réactifs (à gauche) que du côté des produits (à droite).
L’équation de la combustion incomplète du méthane (CH4) est :
CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O.
L’équation de la combustion incomplète du méthane (CH4) est :
4 CH4 + 6 O2 → CO2 + C + 8 H2O + 2CO
D’une manière générale, la combustion complète des hydrocarbures est de la forme :
2 CnH2n+2 + (3n + 1) O2 → 2n CO2 + (2n + 2) + H2O
Quantité de matière et quantité de chaleur
A) Le calcul des masses des produits formés
La quantité de matière n contenue dans un produit est déterminée par la formule (voir chapitre 21 pour les définitions de la mole et de la masse molaire) :
B) L’énergie thermique libérée lors d’une combustion
La quantité de chaleur émise lors d’une combustion est donnée par la formule :
