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.
Un hydrocarbure est un corps composé formé uniquement de carbone et d'hydrogène. Sa formule générale s'écrit CxHy (x et y entiers).
Quelques hydrocarbures
| Nom | Formule | Où le trouve-t-on ? | Usage |
|---|---|---|---|
| méthane | CH4 | gaz naturel (gaz de ville) | chauffage, cuisine, électricité |
| propane | C3H8 | gaz de bouteille | chauffage, cuisine |
| butane | C4H10 | gaz de bouteille, briquets | cuisine, chauffe-eau |
| octane | C8H18 | essence | carburant des moteurs |
| éthylène (éthène) | C2H4 | tiré du pétrole | fabrication des matières plastiques |
| acétylène (éthyne) | C2H2 | fabriqué à partir du pétrole | soudure au chalumeau |
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.
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).
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.
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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