Une réaction chimique : la combustion du méthane
Pour que le gaz méthane brûle il faut que des molécules de dioxygène et des molécules de Etude d'un autre exemple : la combustion incomplète du méthane.
Chp 2 - La combustion
méthane + dioxygène ? eau + dioxyde de carbone réactifs produits. 2. Combustion incomplète. Lorsque la combustion est incomplète la flamme observée est
La combustion du butane _Doc. professeur
Réaliser décrire et schématiser la combustion du butane et/ou du méthane dans l'air. Certaines combustions incomplètes peuvent être dangereuses.
La combustion du méthane
Du test de reconnaissance du dioxyde de carbone (l'eau de chaux se trouble). Un comburant est un corps chimique qui a pour propriété de permettre la combustion.
Combustion de Combustibles
(CO2) du méthane (CH4) et de l'oxyde nitreux (N2O). la combustion incomplète des hydrocarbures présents dans les combustibles. Les émissions de méthane ...
On veut équilibrer léquation de la combustion complète du méthane
On veut équilibrer l'équation de la combustion complète du méthane : méthane (CH4) + dioxygène (O2) ? dioxyde de carbone (CO2) + eau (H2O).
Cours n°8 : La combustion du méthane et du butane
Expérience de combustion incomplète. Fumées noires issues de la combustion incomplète du gaz du briquet. Flamme éclairante et qui dégage de la fumée.
ACTIVITE N°5 combustion du methane
Que se passe-t-il lors de la combustion complète du butane ? 1. Mise en œuvre expérimentale. Nous allons dans cette activité faire bruler du butane (gaz
LES ALCANES
flamme est jaune et éclairante. Conclusion : en présence d'un défaut de dioxygène la combustion du méthane est incomplète et donne de l'eau et du carbone.
Objectifs: Noter sur le cahier de texte pour la séance prochaine Ex
II) Bilan et équation-bilan de la combustion du butane et du méthane. A) Combustion complète du butane. 1) ( B.R ): On écrit en toutes lettres les réactifs
Une réaction chimique : la combustion du méthane
Dans la réaction de combustion du méthane il y a toujours deux fois plus de molécules de dioxygène que de molécules de méthane Etude d’un autre exemple : la combustion incomplète du méthane On parle de combustion incomplète quand l’un des produits de la réaction pourrait encore brûler : c’est le cas
Leçon n°7 : La combustion du méthane et du butane
dioxygène la combustion incomplète du méthane et du butane produit de l’eaudu noir de carbone du dioxyde de carbone et un gaz mortel le monoxyde de carbone (de formule chimique CO) La poudre de carbone (le noir de carbone) n’apas brûlé par manque de dioxygène Ces particules de carbone portées à incandescence (au rouge)
14 Natural Gas Combustion - US Environmental Protection Agency
Methane emissions are highest during low-temperature combustion or incomplete combustion such as the start-up or shut-down cycle for boilers Typically conditions that favor formation of N2O also favor emissions of methane 1 4 4 Controls410 NOx Controls - Currently the two most prevalent combustion control techniques used to reduce NOx
GROUPE CONSULTATIF D’EXPERTS SUR LES OMMUNICATIONS - UNFCCC
combustion de combustibles en vue de produire de l’énergie (p ex de l’électricité et de la chaleur) Le secteur de l’énergie comprend deux activités principales liées à la combustion: 1) la combustion stationnaire et 2) la combustion liée aux transports ou combustion mobile
Cours n 8 : La combustion du méthane et du butane
Combustion incomplète Si l'air (le dioxygène) est en défaut (il n'y en a pas assez) la combustion est incomplète Il se forme du carbone et du monoxyde de carbone (ce gaz est toxique) ainsi que de l'eau La flamme est alors jaune et éclairante
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2) Explication de la combustion du méthane avec le modèle moléculaire: Comme pour la combustion du carbone construit les modèles moléculaires des réactifs de la combustion du méthane À partir de ces deux modèles moléculaires reconstruit les produits obtenus lors de la combustion du méthane
Quels sont les effets de la combustion incomplète du méthane et du butane?
Conclusion : Quand il n’y a pas assez de dioxygène, la combustion incomplète du méthane et du butane produit de l’eau,du noir de carbone, du dioxyde de carbone et un gaz mortel, le monoxyde de carbone (de formule chimique CO). La poudre de carbone (le noir de carbone) n’apas brûlé, par manque de dioxygène.
Comment fonctionne la réaction de combustion?
•Conclusion : La réaction de combustion produit de la vapeur d’eau. Elle produit aussi du dioxyde de carbone. Résumons : Le méthane (ou le butane) réagit avec le dioxygène contenu dans l’air. Lorsqu’ily a assez de dioxygène, la combustion est complète (flamme bleue).
Quels sont les réactifs de la combustion du carbone dans le dioxygène ?
La combustion du carbone dans le dioxygène produit du dioxyde de carbone. Les réactifs de cette combustion sont le carbone et le dioxygène. Le produit est le dioxyde de carbone. Le bilan de cette combustion s’écrit : carbone + dioxygène ? dioxyde de carbone Il se traduit : le carbone réagit avec le dioxygène pour former du dioxyde de carbone
Quels sont les effets du dioxygène sur la combustion?
Si la quantité de dioxygène est insuffisante, la combustion devient incomplète et produit du monoxyde de carbone. ?Le monoxyde de carbone est un gaz incolore et inodore. Il se fixe sur les globules rouges et empêche le dioxygène que nous avons inspiré d’être délivré à nos cellules.
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1EIE/TEIE
PASCAL ASMUSSEN LES ALCANES 1/5
LES ALCANES
1. Tétravalence du carbone
1.1. Rappel
L'atome de carbone a 6 électronsC12
6Modèle de Lewis : C
L'atome de carbone peut avoir 4 liaisons covalentes simplesLes atomes voisins forment alors un tétraèdre autour de l'atome de carbone qui est dit tétragonal.
1.2. Représentation perspective conventionnelle
Dans la molécule de méthane CH
4, l'atome de
carbone est situé au centre d'un tétraèdre régulier.Pour représenter sur un plan une structure
tridimensionnelle, il faut utiliser des notations conventionnelles ayant une signification spatiale telles celles de la représentation perspective. C H PrivH Priv H PrivH PrivPar convention, on représente :
• par un trait plein (-) , les liaisons situées dans le plan de figure, la valeur de l'angle entre ces liaisons
étant respectée ;
• par un trait pointillé (----) ou par un triangle allongé hachuré ( ), une liaison dirigée vers
l'arrière du plan de figure ; • par un triangle allongé plein ( ), une liaison dirigée vers l'avant du plan de figure.1.3. Les hydrocarbures
Les hydrocarbures sont des composés organiques ne contenant que les éléments hydrogène et carbone.
Leur formule brute est C
xHy.2. Les alcanes
2.1. Définition
Les alcanes sont des hydrocarbures de formule brute C nH2n+2. Tous leurs atomes de carbone sont tétragonaux. Le méthane CH4 est le plus simple des alcanes.
2.2. L'éthane : la liaison simple C - C
L'éthane, de formule brute C
2H6, est un alcane. La structure de la molécule d'éthane fait apparaître
• une liaison covalente simple entre les atomes de carbone tétragonaux ; • des liaisons covalences simples entre les atomes de carbone et les atomes d'hydrogène.Formule semi-développée :
H3C¾CH3 ou CH3 ¾ CH3
Formule développée :
C H PrivH Priv HPrivC H
Priv H PrivH Priv1EIE/TEIE
PASCAL ASMUSSEN LES ALCANES 2/5 Le groupe- CH3 s'appelle un groupe méthyle.Les deux groupes méthyle - CH3 peuvent tourner l'un par rapport à l'autre, l'axe de rotation étant l'axe
de la liaison C - C. Nous obtenons ainsi une infinité de dispositions spatiales de la molécule d'éthane.
Le phénomène vu sur le modèle moléculaire correspond à la réalité : à température ordinaire, la molécule
d'éthane passe continuellement d'une disposition, ou conformation, à une autre. Ce résultat est général
Dans les hydrocarbures, il y a libre rotation autour des liaisons simples C - C.2.3. La chaîne carbonée des alcanes
Remplaçons l'un des atomes d'hydrogène du modèle moléculaire de l'éthane par un groupe méthyle - CH3 ;
nous obtenons ainsi celui de la molécule de propane C3H8. En répétant celte opération, nous construisons
une série de composés : les alcanes.Les alcanes sont des hydrocarbures à chaîne carbonée dite saturée : toutes les liaisons C - C sont simples.
Pour la formule brute C4H10 , deux possibilités apparaissent :• un alcane à chaîne carbonée non ramifiée, dite aussi chaîne linéaire : le butane
H3C ¾ CH2 ¾ CH2 ¾ CH3
• un alcane à chaîne carbonée ramifiée : le méthylpropaneCH3CH CH3
CH 3Ces deux alcanes ont même formule brute C4H10 , mais leurs structures sont différentes : ce sont des
isomères de constitution. Comme ils ne diffèrent que par l'enchaînement de leurs atomes de carbone,
cette isomérie de constitution est appelée isomérie de chaîne.Des isomères de constitution ont même formule brute, mais des formules développées différentes. Ils ont
des propriétés physiques et chimiques différentes. Voir ci-dessous. Formule brute noms des isomères température d'ébullition butane -0,5 C 4H10 méthylpropane -10 pentane 36 méthylbutane 25 C 5H12 diméthylpropane 92.4. Formules développées et semi-développées
La formule brute étant insuffisante pour représenter deux isomères de constitution, on est amené à
utiliser des formules plus précises.• Dans une formule développée, toutes les liaisons sont représentées par des tirets. Notons que cette
formule, dite plane, ne représente pas la disposition spatiale des atomes : elle indique simplement quels
sont les atomes directement liés les uns aux autres. Pour préciser la disposition spatiale des atomes, il faut
utiliser la représentation en perspective.1EIE/TEIE
PASCAL ASMUSSEN LES ALCANES 3/5 • Dans une formule semi-développée, seules les liaisons carbone-carbone sont représentées par un tiret,
simple ou double selon la nature de la liaison. Les liaisons carbone-hydrogène ne sont pas représentées,
mais les atomes d'hydrogène sont, dans la formule, directement accolés aux atomes auxquels ils sont liés
2.5. Nomenclature des alcanes
La nomenclature des composés chimiques obéit à des règles définies par l'Union Internationale de Chimie
Pure et Appliquée (U.IC.P.A.).
· Alcanes à chaîne carbonée non ramifiéeLes quatre premiers alcanes (1 < n < 4) portent des noms consacrés par l'usage : méthane, éthane, propane,
butane. Les noms des alcanes linéaires suivants (n > 5) sont constitués d'un préfixe qui indique le nombre
d'atomes de carbone de la chaîne (gent-, hex-, hept-, oct-...) suivi de la terminaison -ane caractéristique
des alcanes.· groupes alkyles non ramifiés :
En retirant un atome d'hydrogène à un atome de carbone terminal d'un alcane linéaire, on obtient un
groupe alkyle dont le nom s'obtient en remplaçant la terminaison -ane de l'alcane par la terminaison -yle.
Exemple : méthyle - CH3 ; éthyle - CH2 - CH3 ou - C2H5. en généralisant CnH2n+2 peut s'écrire CnH2n+1 - HGroupe alkyle symbolisé par R -
Exemple : Groupe méthyle - CH
3 ; Groupe éthyle - CH2 - CH3 ou - C2H5. Groupe propyle : - C3H7
Un alcane peut donc s'écrire R - H
· alcane à chaîne carbonée ramifiéeLa chaîne carbonée la plus longue est appelée chaîne principale. Son nombre d'atomes de carbone
détermine le nom de l'alcane. Afin de pouvoir situer les ramifications, on numérote la chaîne principale de
façon à ce que le numéro du premier atome de carbone portant une ramification soit le plus petit possible.
Le nom complet de l'alcane est constitué des noms des ramifications alkyles précédés de leur indice de
position et suivis du nom de l'alcane linéaire de même chaîne principale.Dans les noms composés, on élide le -e final des ramifications et, si plusieurs d'entre elles sont identiques,
leur nombre est indiqué à l'aide d'un préfixe di, tri, tétra...CH3CH2CHCH2CH3
CH2 CH CH3CH3654
3 2 16 atomes de carbone : hexane
2 ramifications : 1 groupe méthyle en 2ème position
1 groupe éthyle en 4ème position
Nom de l'alcane : 4-éthyl-2-méthylhexane
Autres exemples :
CH3CCHCH3
CH31432CH3
CH3CH3CH2CHCH2CH3
CH2CH3 CH3654321
CHCH2CH
CH3871EIE/TEIE
PASCAL ASMUSSEN LES ALCANES 4/5 3. Les réactions de combustions Lors d'une réaction de combustion, il y a destruction des liaisons C- H et C- C.3.1. Combustion complète
La combustion est complète lorsqu'on est en excès d'oxygène.Expérience : Combustion du méthane
Le trou à la base de la cheminée est entrouvert, la flamme comporte un cône bleu surmonté d'une zone pâle.Écrivons l'équation-bilan de réaction.
CH4 + 2 O2 ¾® CO2 + 2 H20
Conclusion : en présence d'un excès de dioxygène, la combustion du méthane est complète et donne de l'eau et du dioxyde de carbone. Alcane + dioxygène ¾® dioxyde de carbone + eau
La réaction est exothermique. On définit le pouvoir calorifique comme étant la quantité de chaleur dégagée
par la combustion de 1 m3 de gaz mesuré dans les conditions normales de température et de pression.
La quantité de chaleur dégagée est de l'ordre de 37 000 kJ/m3.Combustion explosive
Si l'on place exactement un volume de méthane et deux volumes de dioxygène, la réaction est explosive.
Ceci peut se produire dans les mines où il y a des poches de méthane, une étincelle suffit pour provoquer la
réaction : c'est le coup de grisou souvent meurtrier.Généralisation
Lors d'une réaction complète, nous pouvons écrire l'équation-bilan suivante C nH2n+2 + (3n + 1) 2 O2 ¾® n CO2 + (n + 1) H2O
Application : écrire la réaction de combustion complète du propane et du butane. H2O et CO2
1EIE/TEIE
PASCAL ASMUSSEN LES ALCANES 5/5 3.2. Combustion incomplèteExpérience :
Le trou à la base de la cheminée est bouché par la virole, la flamme est jaune et éclairante.Conclusion : en présence d'un défaut de dioxygène, la combustion du méthane est incomplète et donne de l'eau et du carbone. CH
4 + O2 ¾® C + 2 H20
Alcane + dioxygène ¾® carbone + eau
Equation générale :
C nH2n+2 + n+1 2 O2 ¾® n C + (n + 1) H2O
4. Les réactions de substitution
Elles consistent à remplacer un atome d'hydrogène dans la molécule 'un alcane par un autre atome ou par
un groupe d'atomes. Il y a rupture des liaisons C -H et remplacement progressif des atomes d'hydrogène par des atomes d'éléments halogènes : Chlore, Brome...Les dérivés halogènes des alcanes sont des produits de base de nombreuses synthèses, ce sont aussi de
bons solvants.Exemples :
(1) : CH4 + Cl2 ¾® CH3Cl + HCl chlorométhane (gaz)
(2) : CH3Cl + Cl2 ¾® CH2Cl2 + HCl dichlorométhane (gaz)
(3) : CH3Cl2 + Cl2 ¾® CHCl3 + HCl trichlorométhane ou chloroforme (liquide)
(4) : CHCl3 + Cl2 ¾® CCl4 + HCl tétrachlorométhane (liquide) tétrachlorure de carbone
(1) : Synthèse des caoutchoucs, résines..(3) et (4) : solvants, préparation des dérivés fluorés (les fréons), gaz propulseur, fluide caloporteur.
H2O et C
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