LA COMBUSTION DES METAUX

 

définition : Une combustion est une réaction chimique au cours de laquelle un corps réagit avec le dioxygène O2 en dégageant une quantité importante de chaleur en un bref instant.

 

I - COMBUSTION DE QUELQUES METAUX A L'ETAT DIVISE DANS L'AIR (21 % de O2 et 78 % de diazote N2)

1°) Influence de l'état de division sur la combustion

 
Les étincelles produites sous la voiture de F1 sont des particules de métal arrachées lors du contact avec la piste et qui brûlent dans l'air.
Les ustensiles de cuisine sont constitués de métaux à l'état compact. Ils ne brûlent donc pas dans une flamme.

Dans les feux d'artifice, on utilise des poudres de différents métaux pour obtenir des étincelles colorées.

 
Oxycoupage : le fer chauffé au chalumeau brûle sous l'action d'un jet de dioxygène.

 

Les métaux brûlent beaucoup plus facilement lorsqu'ils sont à l'état divisé (= en poudre) que lorsqu'ils sont à l'état compact ( = en gros morceau). A l'état divisé, la surface de contact avec le dioxygène O2 de l'air est très importante.

 

2°) Expériences de combustion et équations-bilans :
A chaud, la poudre de cuivre Cu brûle dans l'air avec une flamme verte. Il se forme une poudre noire d'oxyde de cuivre.

A chaud, la poudre d'aluminium Al brûle dans l'air. Il se forme une poudre blanche d'oxyde d'aluminium.

 

A chaud, les poudres métalliques brûlent dans le O2 de l'air en produisant soit des étincelles, soit des flammes colorées ; il se forme alors des oxydes métalliques.

 

cuivre + dioxygène --> oxyde de cuivre

2 Cu + O2 --> 2 CuO

ou : Cu + 1/2 O2 --> 2 CuO

 

Cristaux d'un minerai de cuivre, la malachite, formé essentiellement d'oxyde de cuivre.

 

Peu de métaux existent à l'état pur dans la nature. On les trouve à l'état combiné dans les minerais. Certains minerais sont formés d'oxydes qui permettent d'obtenir le métal.

 

zinc + dioxygène --> oxyde de zinc

2 Zn + O2 --> 2 ZnO

ou : Zn + 1/2 O2 --> ZnO

aluminium + dioxygène --> oxyde d'aluminium

4 Al + 3 O2 --> 2 Al203

ou : 2 Al + 3/2 O2 --> Al2O3

 

Le cornidon est une variété d'oxyde d'aluminium (= alumine) de formule Al2O3 :
a ) Teinté de rouge par un oxyde de chrome, c'est le rubis.
b ) Teinté de bleu par des oxydes de fer et de titane, c'est le saphir.
 

 

fer + dioxygène --> oxyde magnétique de fer

3 Fe + 2 O2 --> Fe3O4

 

Expérience de combustion d'un fil de fer dans du dioxygène pur (100 % de O2)

 

 

II - LA CONSERVATION DE LA MASSE

 

Lors d'une réaction chimique, les atomes se réarrangent, mais ne disparaissent pas. L'équation-bilan doit donc être équilibrée : les mêmes atomes figurent en même nombre dans les réactifs et les produits.

La conservation des atomes entraîne la conservation de la masse. En

1 777, Lavoisier montra que :

Au cours d'une réaction chimique, la masse des réactifs disparus est égale à la masse des produits formés.

Il affirma : "Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme" .

 

Exercices interactifs sur la conservation de la masse :

exercice n°1 , exercice n°2