Physique-chimie 8e année : Réactions chimiques, conservation de la masse et combustion
Physique-chimie, 8e année (Portugal) : Dans une réaction les atomes se réarrangent sans jamais se perdre ; comment équilibrer une équation, distinguer combustible et comburant dans une combustion, et pourquoi brûler des combustibles compte pour l'air et le climat.
Les atomes changent de partenaires
Dans une réaction chimique, les réactifs se transforment en produits : des substances nouvelles, aux propriétés différentes. Mais les atomes ne sont ni créés ni détruits, ils se réarrangent : d'anciennes liaisons se rompent, d'autres se forment. Le nombre total d'atomes de chaque élément est donc le même avant et après. Une équation chimique le montre : réactifs à gauche, produits à droite, et coefficients qui équilibrent les atomes.
Combustion : ce qui brûle et ce qui l'alimente
Une combustion est une réaction où un combustible réagit avec un comburant, presque toujours le dioxygène de l'air, en libérant de l'énergie sous forme de chaleur et de lumière. Le combustible est ce qui brûle (bois, gaz naturel, magnésium) ; le comburant est ce qui entretient la combustion (le dioxygène). Combustions de laboratoire : le carbone donne du dioxyde de carbone, C + O₂ → CO₂ ; le soufre donne du dioxyde de soufre, S + O₂ → SO₂ ; le magnésium donne de l'oxyde de magnésium, 2 Mg + O₂ → 2 MgO.
Équilibrer la combustion du méthane
Le méthane (gaz naturel) brûle dans l'air : CH₄ + O₂ → CO₂ + H₂O. Compte les atomes. À gauche : 1 C, 4 H, 2 O. À droite : 1 C, 2 H, 3 O. Équilibre avec des coefficients, jamais avec des indices : 2 H₂O donne 4 H ; la droite a alors 2 + 2 = 4 O, donc 2 O₂ à gauche. CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O. Vérifie : 1 C, 4 H et 4 O de chaque côté. Le méthane est le combustible ; le dioxygène, le comburant.
La masse ne disparaît ni n'apparaît
Une feuille de papier brûle et les cendres pèsent moins que le papier : de la masse a-t-elle disparu ? Non : les gaz (CO₂ et vapeur d'eau) se sont échappés dans l'air. Dans un récipient fermé, la masse totale avant et après est identique : c'est la loi de conservation de la masse, de Lavoisier. L'inverse trompe aussi : 2,4 g de magnésium qui brûle donnent 4,0 g de poudre blanche (oxyde de magnésium), plus lourde, car elle a pris 1,6 g de dioxygène à l'air (4,0 − 2,4 = 1,6). Règle : compte toujours les gaz.
Polluants et climat
Brûler des combustibles fossiles (essence, gazole, charbon, gaz naturel) libère du CO₂, un gaz à effet de serre : plus de CO₂ dans l'atmosphère renforce l'effet de serre et nourrit le changement climatique. Une combustion incomplète libère aussi du monoxyde de carbone, CO, toxique. Les combustibles soufrés libèrent du SO₂, cause de pluies acides, et les particules de suie nuisent à la respiration. Pour les réduire : transports en commun, efficacité énergétique, filtres et pots catalytiques, énergies renouvelables.
Teste ce que tu as appris
Dans toute réaction chimique, qu'est-ce qui reste toujours identique avant et après ?
- a) Les substances présentes
- b) Le nombre de molécules
- c) Les propriétés de la matière
- d) Le nombre d'atomes de chaque élément
Bonne réponse: d) Le nombre d'atomes de chaque élément — Exact : les atomes ne font que se réarranger, jamais créés ni détruits.
Le magnésium brûle dans le dioxygène. Quelle équation chimique équilibrée est correcte ?
- a) 2 Mg + O₂ → 2 MgO
- b) Mg + O₂ → MgO
- c) Mg + O₂ → MgO₂
- d) 2 Mg + 2 O₂ → 2 MgO
Bonne réponse: a) 2 Mg + O₂ → 2 MgO — Exact : 2 Mg et 2 O de chaque côté.
2,4 g de magnésium brûlent dans l'air et donnent 4,0 g de poudre blanche. Qu'est-ce qui explique la masse en plus ?
- a) Le chauffage a fabriqué de nouveaux atomes de magnésium
- b) 1,6 g de dioxygène de l'air se sont combinés au magnésium
- c) La loi de conservation de la masse ne vaut pas pour les combustions
Bonne réponse: b) 1,6 g de dioxygène de l'air se sont combinés au magnésium — Exact : 4,0 − 2,4 = 1,6 g. La masse se conserve quand on compte le dioxygène pris à l'air.
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