Chimie · 4ème
Combustion du butane
Écrire et équilibrer l'équation-bilan de la combustion complète et incomplète du butane, et distinguer leurs produits à partir d'observations expérimentales.
Chez Aminata, à Yamoussoukro, c'est le moment de préparer l'attiéké-poisson pour toute la famille. Sa maman allume le réchaud à gaz butane, et la flamme apparaît, bleue et bien nette. Mais un jour, la bonbonne est presque vide, et l'arrivée du gaz devient faible : la flamme change de couleur, devient jaune-orangée, et de la fumée noire noircit le fond de la marmite ! Aminata demande à son grand frère Kofi, élève en 4ème : « Pourquoi la flamme n'est plus pareille ? ». Kofi lui explique que ce n'est plus la même combustion. Toi aussi, à la fin de cette leçon, tu sauras expliquer ce mystère de cuisine avec les mots précis de la chimie !
1. Qu'est-ce que le butane ?
Le butane est un gaz combustible que l'on trouve dans les bonbonnes (bouteilles de gaz) utilisées à Abidjan, Bouaké ou Yamoussoukro pour cuisiner. C'est un hydrocarbure, c'est-à-dire une molécule formée uniquement d'atomes de carbone (C) et d'hydrogène (H).
Sa formule chimique est : C₄H₁₀
Cela veut dire que chaque molécule de butane contient 4 atomes de carbone et 10 atomes d'hydrogène.
2. La combustion : de quoi a-t-on besoin ?
Une combustion, c'est une réaction chimique entre un combustible (ici le butane) et un comburant (le dioxygène de l'air, noté O₂). Cette réaction produit de la chaleur et de la lumière (la flamme).
Il existe deux types de combustion du butane, selon la quantité de dioxygène disponible.
a) La combustion complète
Elle se produit quand il y a assez de dioxygène. La flamme est alors bleue, nette, et ne dégage pas de fumée noire.
Les produits formés sont :
- du dioxyde de carbone (CO₂)
- de la vapeur d'eau (H₂O)
Équation-bilan de la combustion complète du butane :
2 C₄H₁₀ + 13 O₂ → 8 CO₂ + 10 H₂O
Vérifions que l'équation est bien équilibrée :
- Carbone : à gauche, 2 × 4 = 8 ; à droite, 8 → ✓
- Hydrogène : à gauche, 2 × 10 = 20 ; à droite, 10 × 2 = 20 → ✓
- Oxygène : à gauche, 13 × 2 = 26 ; à droite, (8 × 2) + (10 × 1) = 16 + 10 = 26 → ✓
L'équation est équilibrée : le nombre d'atomes de chaque élément est le même de chaque côté de la flèche.
b) La combustion incomplète
Elle se produit quand il n'y a pas assez de dioxygène (par exemple quand la bonbonne est presque vide ou que l'air ne circule pas bien). La flamme devient jaune-orangée, et on observe de la fumée noire (de la suie) qui se dépose sur les marmites.
Les produits formés peuvent être :
- du monoxyde de carbone (CO), un gaz toxique et dangereux (invisible et inodore !)
- du carbone (C) sous forme de suie noire
- de la vapeur d'eau (H₂O)
Exemple d'équation-bilan de combustion incomplète (formation de monoxyde de carbone) :
2 C₄H₁₀ + 9 O₂ → 8 CO + 10 H₂O
3. Comment reconnaître le type de combustion ?
| Observation | Combustion complète | Combustion incomplète |
|---|---|---|
| Couleur de la flamme | Bleue | Jaune-orangée |
| Fumée | Absente | Noire (suie) |
| Danger | Faible | Élevé (CO toxique) |
| Dioxygène disponible | Suffisant | Insuffisant |
Comment tester la présence de CO₂ ?
On fait barboter les gaz produits dans de l'eau de chaux. Si l'eau de chaux se trouble (devient blanche laiteuse), cela prouve la présence de dioxyde de carbone.
4. Méthode pour écrire une équation-bilan de combustion
- Identifier les réactifs (butane + dioxygène) et les produits attendus.
- Écrire l'équation non équilibrée.
- Équilibrer d'abord le carbone, puis l'hydrogène, puis l'oxygène en dernier (car l'oxygène est présent dans les deux produits).
- Vérifier que le nombre total d'atomes de chaque élément est identique à gauche et à droite.
5. Pourquoi c'est important dans la vie de tous les jours ?
Une flamme jaune avec de la fumée noire signale un danger : mauvais réglage du réchaud, manque d'air, ou gaz presque épuisé. Le monoxyde de carbone (CO) peut provoquer des intoxications graves dans une cuisine mal aérée. C'est pourquoi il faut toujours cuisiner dans un endroit bien ventilé !
À retenir
- Le butane a pour formule C₄H₁₀, un hydrocarbure combustible utilisé dans les bonbonnes de gaz.
- La combustion complète (flamme bleue) produit du CO₂ et de l'H₂O quand le dioxygène est suffisant.
- La combustion incomplète (flamme jaune, suie) produit du CO toxique et/ou du carbone (C).
- Pour équilibrer une équation, compte d'abord le carbone, puis l'hydrogène, puis l'oxygène.
- L'eau de chaux qui se trouble permet de détecter la présence de dioxyde de carbone (CO₂).
Teste tes connaissances
3 exercices, du plus facile au plus difficile.
Facile
Au marché de Treichville, Fatou utilise une bonbonne de gaz pour cuisiner. Quelle est la formule chimique du butane contenu dans la bonbonne ?
Moyen
Aïcha, à Daloa, remarque que sa marmite est noircie par de la suie après la cuisson. Quel type de combustion a produit cette suie ?
Difficile
Dans l'équation de combustion incomplète 2 C₄H₁₀ + 9 O₂ → 8 CO + 10 H₂O, combien d'atomes d'hydrogène y a-t-il du côté des réactifs (à gauche) ?
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