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LES ALCANES ET LEUR COMBUSTION

I.  Les hydrocarbures

Les hydrocarbures sont des produits extraits du pétrole (essence, gazoil, huile, etc).

Un hydrocarbure est un composé dont la molécule est formée uniquement d’atomes de carbone et d’hydrogène.On les appelles aussi des carbures d’hydrogène.

Exemple

-Le benzène C6H6

-L’acétylène C2H2

-L’éthylène C2H4

-Le pentane C5H12

 
La combustion des hydrocarbures dans le dioxygène produit de l’eau et du dioxyde de carbone.

Exemple

C2H4 + 3O2$\longrightarrow$ 2CO2 + 2H2O
C6H6 + $\frac{15}{2}$O2 $\longrightarrow$ 6CO2 + 3H2O

II.  Les alcanes

Les alcanes forment une famille des hydrocarbures.

A.  Le méthane

C’est le plus simple des alcanes .Sa molécule comprend un atome de carbone et quatre atomes d’hydrogène.

Sa formule brute est: $CH_4$.

Sa formule developpée est :
Sa representation spatiale est:


Chaque tiret entre les atomes represente une liaison chimique .

Le carbone est liée à 4 atomes : Il est tétravalent.

B.  L’éthane

La molécule d’éthane comprend 2 atomes de carbone et 6 atomes d’hydrogène.

sa formule brute est C2H6

Sa formule développée est :

C.  Le propane

La molécule du propane comprend 3 atomes de carbone et 8 atomes d’hydrogène.

Sa formule brute est: $C_3H_8$

Sa formule développée est :



D.  Le butane

La molécule du butane comprend 4 atomes de carbone et 10 atomes d’hydrogène.

sa formule brute est C4H10

Sa formule développée à :

- chaine linéaire est :



son nom est le n-butane ou butane normale.

- chaine ramifiée est :



Son nom est l’isobutane.

Le butane normal et l’isobutane ont la même formule brute $C_4H_1$$_0$ mais des formules développées différentes : ce sont des isomères.

Définition

Des isomères sont des corps ayant la même formule brute mais des formules développées différentes.

E.  Généralisation

Les alcanes sont des hydrocarbures saturés dont la formule générale de la molécule est CnH2n+2 avec n  nombre d’atomes de carbone et 2n+2 nombre d’atome d’hydrogène.
n+(2n+2)=3n+2= nombre total d’atomes dans la molécule.
Les alcanes ont un nom qui se termine en 'ane'.
Exemple : Le pentane est formée de 5 atomes de carbone, La formule brute est C5H12.

III.  Combustion complète des alcanes : Equation bilan

Tous les alcanes sont des corps combustibles, ils brûlent dans l’air en consommant du dioxygène (O2) et en produisant de la vapeur d’eau (H2O) et du Dioxyde de carbone (CO2).

D’une façon générale ont peut écrire l’équation de la combustion complète d’un alcane sous forme :

Cn H2n+2 + ($\frac{3n+1}{2}$)O2 $\longrightarrow$ nCO2 + (n+1) H2O


NB : Pour ne pas avoir de fraction on multiplie toute l’équation par 2

2CnH2n+2 + (3n+1)O2$\longrightarrow$ 2nCO2 + 2(n+1) H2O


Exemple pour n=5, on a :

2C5H12 + 16O2$\longrightarrow$ 10CO2 + 12H2O

NB : Lorsque la combustion d’un alcane est complète la flamme est bleue.

Quelque exemples d’alcanes

Nombre n de carbone Formule Nom
n=1 CH4 Méthane
n=2 C2H6 Ethane
n=3 C3H8 Propane
n=4 C4H10 Butane
n=5 C5H12 Pentane
n=6 C6H14 Hexane
n=7 C7H16 Heptane
n=8 C8H18 Octane
n=9 C9H20 Nonane
n=10 C10H22 décane