Chimie · 1ère AnnéeThème 4 : Chimie organique · Chapitre 1

Les hydrocarbures

Objectifs

À la fin de ce chapitre, vous saurez :
• montrer que le gaz et l'essence contiennent du carbone et de l'hydrogène ;
• définir un hydrocarbure et reconnaître sa formule CxHy ;
• citer les sources d'hydrocarbures : pétrole et gaz naturel ;
• distinguer combustion complète et incomplète et écrire leurs équations ;
• citer les intérêts et les dangers des combustions (monoxyde de carbone, effet de serre).
Prérequis : corps simple et composé, formules ; réaction chimique, combustion ; équation équilibrée ; n = m / M, V = n × Vm.

Situation de départ

Le gaz de la cuisine, l'essence de la voiture, le gasoil des camions, la cire d'une bougie : tous ces combustibles viennent du pétrole ou du gaz naturel, comme ceux des gisements d'El Borma ou de Miskar en Tunisie.
Qu'ont-ils en commun ? Et pourquoi le fond des casseroles noircit-il parfois sur le feu ?

I. Qu'est-ce qu'un hydrocarbure ?

1. Du carbone et de l'hydrogène

Au-dessus d'une flamme de gaz mal réglée, ou d'une soucoupe d'essence qui brûle, un verre à pied froid et sec se couvre de buée et d'un dépôt noir de carbone (la suie).
• Le carbone ne peut venir que du combustible : il contient l'élément carbone.
• L'eau H2O contient de l'hydrogène : son oxygène peut venir de l'air, mais son hydrogène vient du combustible, qui contient donc l'élément hydrogène.

Définition

Un hydrocarbure est un corps composé formé uniquement de carbone et d'hydrogène. Sa formule générale s'écrit CxHy (x et y entiers).

© Mohamed — mimba-educ.com | MB-E744FBF6QUELQUES HYDROCARBURESméthaneCH4gaz natureléthaneC2H6gaz naturelpropaneC3H8gaz de bouteillebutaneC4H10carbonehydrogène© Mohamed — mimba-educ.com
Fig. 1 : modèles moléculaires de quelques hydrocarbures : chaque atome de carbone (gris) est lié à quatre atomes.

Quelques hydrocarbures

NomFormuleOù le trouve-t-on ?Usage
méthaneCH4gaz naturel (gaz de ville)chauffage, cuisine, électricité
propaneC3H8gaz de bouteillechauffage, cuisine
butaneC4H10gaz de bouteille, briquetscuisine, chauffe-eau
octaneC8H18essencecarburant des moteurs
éthylène (éthène)C2H4tiré du pétrolefabrication des matières plastiques
acétylène (éthyne)C2H2fabriqué à partir du pétrolesoudure au chalumeau
Attention

Un corps qui contient aussi d'autres éléments n'est pas un hydrocarbure : l'éthanol C2H6O (l'alcool) contient de l'oxygène, le sucre aussi.

II. Les sources d'hydrocarbures

1. Le pétrole

Le pétrole brut est un mélange de centaines de composés, presque tous des hydrocarbures. Dans une raffinerie, on le chauffe vers 400 °C et on le sépare par distillation fractionnée : les vapeurs montent dans une haute colonne, de plus en plus froide vers le haut ; chaque constituant se condense à l'étage qui correspond à sa température d'ébullition.

Animation
À retenir

On obtient, du haut vers le bas de la colonne : des gaz (méthane, propane, butane), des liquides (essences, kérosène des avions, gazole, fiouls) et des produits pâteux ou solides (paraffines, bitume des routes).

© Mohamed — mimba-educ.com | MB-E744FBF6GAZ OU LIQUIDE À 20 °C ?-150-100-50050100θ (°C)CH4méthane : -162 °CC2H6éthane : -89 °CC3H8propane : -42 °CC4H10butane : -0,5 °CC5H12pentane : 36 °CC6H14hexane : 69 °CC8H18octane : 126 °C20 °Cliquidesà 20 °Cgazà 20 °C© Mohamed — mimba-educ.com
Fig. 2 : plus une molécule contient d'atomes de carbone, plus sa température d'ébullition est élevée ; à 20 °C, les hydrocarbures jusqu'au butane sont gazeux.

2. Le gaz naturel

Le gaz naturel est extrait de gisements souterrains ; il contient surtout du méthane (70 à 95 % selon les gisements), avec un peu d'éthane, de propane et de butane. En Tunisie, il est produit notamment au large de Sfax (Miskar) et dans le Sud, et il arrive aussi d'Algérie par gazoduc.

Des ressources non renouvelables

Pétrole et gaz naturel se sont formés en des millions d'années à partir de restes d'êtres vivants : on les consomme bien plus vite qu'ils ne se forment. Ce sont des ressources non renouvelables.

III. La combustion des hydrocarbures

1. Combustion incomplète et combustion complète

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