Collège · 12 min

Brûler des hydrocarbures : signes d’une transformation chimique

Brûler tour à tour méthane, éthylène, acétylène et benzène ; comparer la flamme et les produits de chaque combustible.

Objectif

Reconnaître la combustion comme changement chimique : nouvelles substances ( $\ce{CO2}$ , $\ce{H2O}$ , suie) et couleur de flamme liée au taux de carbone.

Matériel et réactifs

Quatre échantillons d’hydrocarbures gazeux et une arrivée d’oxygène (virtuels) ; un nuancier de flammes.

Procédure

Sélectionner $\ce{CH4}$ et l’allumer. Noter la couleur de la flamme et ce qui sort dans les gaz.
Passer à $\ce{C2H4}$ puis $\ce{C2H2}$ . Observer la flamme s’éclairer et les premières suies.
Terminer par $\ce{C6H6}$ et classer les quatre combustibles selon l’abondance de suie.
Pour chaque combustible, vérifier la conservation : tout C passe dans $\ce{CO2}$ , tout H dans $\ce{H2O}$ si l’oxygène est en excès.

À observer

$\ce{CH4}$ brûle d’une flamme bleue nette ; les combustibles plus riches en carbone donnent des flammes éclairantes puis fuligineuses — $\ce{C6H6}$ est le pire.
Les quatre combustions complètes donnent les mêmes produits, $\ce{CO2}$ et $\ce{H2O}$ — le signe du changement chimique est l’apparition de substances nouvelles.

Explication

Un hydrocarbure ne contient que C et H : la combustion complète dans un excès de $\ce{O2}$ donne toujours $\ce{CO2}$ + $\ce{H2O}$ : $\ce{CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O}$ , $\ce{C6H6 + 15/2 O2 -> 6CO2 + 3H2O}$ . Si l’oxygène manque localement, le carbone sort en suie (C) et $\ce{CO}$ — la lueur jaune est la suie incandescente. Le %C massique passe de 75 % ( $\ce{CH4}$ ) à 92 % ( $\ce{C6H6}$ ) : la flamme du benzène est la plus fuligineuse.

Histoire de l’expérience

Dans les années 1770, Lavoisier a montré que brûler est une combinaison avec l’oxygène, non une perte de « phlogistique » — la combustion des hydrocarbures, pesée avec soin, conserve toujours la masse.

Chimistes associés

Antoine Lavoisier

Sujets liés

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Expérience virtuelle : un modèle simplifié pour construire l’intuition. Elle ne remplace ni le travail réel en laboratoire ni la formation à la sécurité ; ne la reproduisez pas chez vous sans encadrement.