SCIENCES PHYSIQUES 4ème

I - Méthane et butane

Le méthane et le butane sont des gaz combustibles.
Le méthane est le principal constituant du gaz naturel distribué par canalisations, principalement dans les villes (c'est pourquoi il est aussi appelé "gaz de ville"), et utilisé à des fins domestiques : cuisinières, chauffages...
Le butane est utilisé pour les mêmes besoins mais il est distribué en bouteilles, c'est également le gaz contenu dans les briquets.
Le laboratoire de sciences physiques de notre collège est alimenté avec du gaz butane.

II - Utilisation du Bec Bunsen

Mise en marche :
- Une allumette enflammée étant présentée au dessus du petit tube de la veilleuse, on ouvre le robinet (jaune) d'arrivée du gaz.
- On tourne ensuite le robinet (noir) situé sur le bec Bunsen, afin de l'alimenter.
- On règle la flamme à l'aide de la virole.

Virole fermée	Réglage de l'entrée d'air	Virole correctement réglée

On obtient une flamme jaune, longue et éclairante.	On tourne la virole qui permet l'entrée de l'air au bas de la cheminée.	On règle la virole afin d'obtenir une flamme bleue, non bruyante

Le butane brûle mieux, la flamme est plus chaude, lorsque la virole est ouverte.
Comme les autres combustions, celle du butane a besoin de dioxygène. Le dioxygène de l'air intervient en tant que réactif.

III - Combustion complète du butane

A - Etude de la combustion
Plaçons au-dessus de la flamme un verre sec et froid :


Observation : Les parois internes du verre se recouvrent de buée.	Observation : Du sulfate de cuivre anhydre (blanc) déposé sur les parois du verre, bleuit.
Conclusion : La combustion du butane produit de l'eau.

Après nettoyage, plaçons à nouveau le verre au-dessus de la flamme, puis versons-y de l'eau de chaux.

Observation : L'eau de chaux se trouble ; nous observons un précipité blanc.

Conclusion : La combustion du butane produit également du dioxyde de carbone.

B - Bilan de la réaction chimique

	Etat initial			Etat final
	Réactifs (corps qui réagissent entre eux et disparaissent)			Produits (corps qui se forment, qui sont produits)
Noms	butane	+	dioxygène		dioxyde de carbone	+	eau

IV - Combustion complète du méthane

A - Molécule

Formule	Modèle
CH₄

B - Equation-bilan

Comme pour le butane, la combustion du méthane avec le dioxygène produit du dioxyde de carbone et de l'eau.

	Réactifs			Produits
Noms	méthane	+	dioxygène		dioxyde de carbone	+	eau
Modèles		+				+
Equation-bilan	CH₄	+	2O₂		CO₂	+	2H₂O

V - Combustions incomplètes

Quand la virole n'est pas suffisamment ouverte, il n'y a pas assez de dioxygène qui entre dans la cheminée et la flamme devient jaune et éclairante.

Si on place une soucoupe au-dessus de la flamme, celle-ci se recouvre d'un dépôt noir de carbone qui n'a pas brûlé : la combustion est incomplète.
(C'est ces particules de carbone, portées à incandescence, qui donnent à la flamme cette couleur jaune éclairante.)

Les combustions incomplètes du méthane ou du butane peuvent produire du carbone et du monoxyde de carbone. Le monoxyde de carbone est un gaz incolore, inodore et très toxique.
L'utilisation d'appareils (notamment de chauffage) dans de mauvaises conditions de sécurité (mauvais réglages, conduits d'aération bouchés, cheminées en mauvais état...) entraîne en France chaque année des dizaines de morts.