Sciences · Chimie
La combustion
Une combustion est une réaction chimique entre un combustible (bois, gaz, essence) et un comburant, le plus souvent le dioxygène de l’air. Elle libère chaleur et lumière, et produit surtout CO₂ et eau.
Mis à jour le 4 min de lecture
Feu de bois, flamme d’une gazinière, moteur de voiture, centrale thermique, bougie : la combustion est la réaction chimique qui a le plus marqué l’histoire humaine. Elle a longtemps été mal comprise ; c’est Lavoisier qui montre, dans les années 1770, qu’elle consiste en une combinaison avec l’oxygène de l’air.
Le triangle du feu
Une combustion ne démarre et ne se poursuit que si trois éléments sont réunis :
| Élément | Rôle | Exemples |
|---|---|---|
| Combustible | matière qui brûle | bois, papier, charbon, gaz naturel, essence, alcool, cire |
| Comburant | entretient la combustion | dioxygène de l’air (le plus souvent) |
| Énergie d’activation | déclenche la réaction | flamme, étincelle, chaleur, frottement |
Supprimer un seul des trois côtés éteint le feu. C’est le principe de tous les moyens d’extinction :
- retirer le combustible : couper l’arrivée de gaz, débroussailler autour des maisons ;
- priver d’oxygène : couvrir une casserole en feu avec un couvercle, utiliser une couverture anti-feu ou un extincteur à CO₂ ;
- refroidir : l’eau absorbe la chaleur en se vaporisant.
Les équations de combustion
Lors d’une combustion complète d’un composé organique (formé de carbone et d’hydrogène, parfois d’oxygène), les produits sont du dioxyde de carbone et de l'eau.
| Combustible | Équation de combustion complète |
|---|---|
| Carbone (charbon) | C + O₂ → CO₂ |
| Méthane (gaz naturel) | CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O |
| Propane | C₃H₈ + 5 O₂ → 3 CO₂ + 4 H₂O |
| Butane | 2 C₄H₁₀ + 13 O₂ → 8 CO₂ + 10 H₂O |
| Éthanol | C₂H₆O + 3 O₂ → 2 CO₂ + 3 H₂O |
| Dihydrogène | 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O |
Les atomes se conservent : il y a autant d’atomes de chaque élément de part et d’autre de la flèche (voir réaction chimique pour équilibrer une équation).
Mettre en évidence les produits
- Le dioxyde de carbone trouble l'eau de chaux.
- L'eau fait bleuir le sulfate de cuivre anhydre, poudre blanche ; on voit aussi de la buée se former sur une paroi froide placée au-dessus de la flamme.
Combustion complète et incomplète
| Combustion complète | Combustion incomplète | |
|---|---|---|
| Apport d’oxygène | suffisant | insuffisant |
| Flamme | bleue (gazinière bien réglée) | jaune-orangé, éclairante |
| Produits | CO₂ et H₂O | CO (monoxyde de carbone), C (suie), CO₂, H₂O |
| Énergie libérée | maximale | moindre |
| Danger | — | monoxyde de carbone, toxique |
La flamme jaune d’une bougie doit sa couleur aux particules de suie portées à incandescence. C’est une combustion partiellement incomplète.
L’énergie des combustions
La combustion libère l’énergie chimique stockée dans les liaisons des molécules (voir énergie). On caractérise un combustible par son pouvoir calorifique, l’énergie libérée par kilogramme brûlé.
| Combustible | Pouvoir calorifique approximatif (MJ/kg) |
|---|---|
| Bois sec | 15 à 18 |
| Charbon | 25 à 30 |
| Éthanol | 27 |
| Essence | 43 à 44 |
| Gazole | environ 43 |
| Gaz naturel (méthane) | environ 50 |
| Dihydrogène | 120 |
Ces combustions fournissent encore l’essentiel de l’énergie consommée dans le monde. Celles des combustibles fossiles (charbon, pétrole, gaz) rejettent du CO₂ stocké sous terre depuis des millions d’années : c’est la principale cause du réchauffement climatique.
Autres formes de combustion
- Les combustions vives, avec flamme, et lentes, sans flamme : la braise, la cigarette, la rouille, la respiration cellulaire (oxydation du glucose, voir respiration cellulaire).
- Les explosions : combustions extrêmement rapides d’un mélange combustible-comburant préalable (coup de grisou dans les mines, explosion de poussières dans un silo).
- Les combustions de métaux : le magnésium brûle avec une flamme blanche aveuglante, la paille de fer brûle dans le dioxygène en donnant de l’oxyde de fer.
- Les comburants autres que l’oxygène : le chlore ou le fluor peuvent aussi entretenir des combustions.
Les classes de feu
En Europe, les feux sont classés selon le combustible, ce qui détermine l’extincteur adapté (norme EN 2).
| Classe | Combustible | Exemples |
|---|---|---|
| A | solides formant des braises | bois, papier, tissu |
| B | liquides ou solides liquéfiables | essence, alcool, plastiques |
| C | gaz | butane, propane, gaz naturel |
| D | métaux | magnésium, sodium |
| F | huiles et graisses de cuisson | friteuse |
Les feux d’origine électrique ne forment pas une classe à part mais imposent un extincteur compatible.
Questions fréquentes
Quels sont les produits d’une combustion ?
Pour une combustion complète d’un hydrocarbure ou du bois : du dioxyde de carbone et de l’eau. Si l’oxygène manque, il se forme aussi du monoxyde de carbone et de la suie.
Pourquoi la flamme de gaz est-elle bleue ?
Parce que la combustion y est complète : la flamme bleue est due à l’émission lumineuse de molécules et radicaux excités. Une flamme jaune signale de la suie incandescente, donc une combustion incomplète.
Qu’est-ce que le triangle du feu ?
La réunion nécessaire d’un combustible, d’un comburant (le dioxygène) et d’une source d’énergie. Supprimer l’un des trois arrête le feu.
La combustion fait-elle disparaître la matière ?
Non. Les atomes du combustible et du dioxygène se retrouvent intégralement dans les produits, surtout dans des gaz invisibles (CO₂, vapeur d’eau). La masse totale se conserve.