Objectifs L élève doit être capable! d énoncer les endroits où on peut trouver l oxygène dans la nature,! de décrire les propriétés physiques et chimiques du dioxygène,! de décrire la structure des corps simples de l oxygène,! de décrire le principe de la distillation fractionnée du dioxygène,! de citer les constituants principaux de l air,! d établir l équation de la réaction de décomposition de H 2 O 2,! d établir les équations des réactions de combustion de métaux, de non-métaux et de corps organiques simples,! d établir l équation de la réaction de dissolution des produits de la combustion dans l eau,! de prédire le caractère acide ou basique de la solution obtenue par dissolution des produits de combustion dans l eau,! d expliquer la méthode de mise en évidence du dioxygène, des acides, des bases et du dioxyde de carbone. Mots clés! dioxygène! bromothymol! ozone! hydroxyde! distillation fractionnée! acide! peroxyde d hydrogène! base! combustion des métaux! eau de chaux! combustion des non-métaux! combustion complète! oxyde métallique! combustion incomplète! oxyde non-métallique 84
Oxygène et combustions 5.1. L oxygène (O) 5.1.1. État naturel L oxygène est l élément le plus abondant dans l univers après l hydrogène et l hélium. À la surface de la terre, l oxygène est l élément le plus abondant. En effet, on le trouve : a) dans l écorce terrestre L écorce terrestre est constituée d environ 50 % en masse d oxygène. L oxygène ne s y trouve pas à l état pur, mais est lié à d autres éléments pour former des minerais et des roches. Exemples de composés contenus dans l écorce terrestre SiO 2 Fe 2 O 3 CaCO 3 oxyde de silicium oxyde de fer(iii) carbonate de calcium (constituant principal du calcaire) Les éléments les plus répandus dans l'écorce terrestre (en % masse) Aluminium 7,6% Fer 4,7% Calcium 3,4% Sodium 2,5% Potassium 2,1% Magnésium 2,0% Hydrogène 0,9% Silicium 26,9% Oxygène 49,7% 85
b) dans l eau (océans) Une molécule d eau est composée d un atome d oxygène et de deux atomes d hydrogène. L oxygène constitue donc environ 89 % ( exactement 16 18) en masse de la molécule. Ainsi, l élément oxygène constitue 89 % de la masse aqueuse des océans. c) dans l atmosphère Il existe deux corps simples de l oxygène dans l atmosphère : - l air que nous respirons contient environ 21 % (en volume) de dioxygène. Une molécule de dioxygène est constituée de 2 atomes d oxygène (voir chapitre 2). # voir Info 5.1 page 103 : Détermination du pourcentage du dioxygène dans l air. - dans la stratosphère, à une altitude de 15 à 35 km, la concentration d ozone (~8 ppm 1 ) est environ 100 fois plus forte qu à proximité du sol (<< 1 ppm). Cette zone de «forte» concentration d ozone est appelée couche d ozone. Une molécule d ozone est constituée de 3 atomes d oxygène. 1 1 ppm : 1 partie par million. Pour une concentration d ozone de 1 ppm dans l air, on trouve 1 molécule d ozone pour 1 million de molécules constituant l air. 86
5.1.2. Découverte du dioxygène Le dioxygène a été découvert en 1773 par K. W. Scheele et indépendamment en 1774 par J. Priestley. Les deux chimistes ont utilisé des méthodes différentes pour découvrir le dioxygène. Karl Wilhelm Scheele (1742-1786) Joseph Priestley (1733-1804) Dès l âge de 14 ans, K.W. Scheele a fait un apprentissage de pharmacien. Sans véritable éducation scientifique, il devient un des plus grands expérimentateurs chimiques de son temps. Il était impliqué dans la découverte de nombreux corps simples tels que Mn, Ba, Mo, W et O2. À part la rédaction de nombreux manuels sur des sujets très variés (éducation, politique, religion, sciences ), J. Priestley a découvert 10 gaz, parmi lesquels on trouve le monoxyde de carbone (CO), le dioxyde de carbone (CO2), l oxyde nitreux (NO) 5.1.3. Propriétés physiques du dioxygène aux c.n.t.p. 2, le dioxygène est un gaz! incolore, inodore et insipide,! environ 1,1 fois plus lourd que l air,! de masse volumique ρ = 1,429 g/l,! très peu soluble dans l eau (7 mg ou 4,89 ml de gaz par litre d eau),! état du dioxygène -219 C -183 C solide liquide gazeux température de fusion : -219 C température d ébullition : -183 C! L oxygène liquéfié a une couleur bleu pâle. température ( C) 2 conditions normales de température et de pression: t = 0 C et p = 1013 mbar 87
5.1.4. Propriétés chimiques du dioxygène! Comme le dioxygène est un gaz incolore, inodore et insipide, il faut le mettre en évidence par une méthode indirecte: le gaz dioxygène rallume un tison en incandescence (figure cicontre).! Le dioxygène est un gaz comburant 3 ; il entretient des combustions, mais il n est pas inflammable 4.! Le dioxygène est particulièrement réactif à des températures élevées. 5.1.5. Préparation du dioxygène a) dans l industrie Le dioxygène est obtenu principalement par distillation fractionnée de l air liquide. 1 ère étape : Liquéfaction de l air L air est refroidi à une température d environ 200 C. À cette température les constituants principaux de l air se trouvent à l état liquide (il faut enlever le dioxyde de carbone et l eau de l air, car ils sont à l état solide à ces températures et risqueraient de boucher les tuyaux de l installation de refroidissement). Une température aussi basse est obtenue en trois étapes qui sont répétées plusieurs fois : - compression de l air, ce qui provoque un échauffement, - refroidissement de l air comprimé, - dilatation de l air comprimé provoquant une chute de température supplémentaire. 2 e étape : Distillation de l air L air liquide, de couleur bleuâtre, est un mélange constitué essentiellement de diazote et de dioxygène. Chauffé par l air ambiant, l air bout dans le becher. Une bougie placée audessus du liquide bouillant s éteint : le diazote, plus volatil que le dioxygène, s échappe en premier. Le liquide bleu qui reste au fond du becher rallume un tison en incandescence : c est du dioxygène. 3 comburant : brandfördernd 4 inflammable : brennbar ininflammable : nicht brennbar 88
Constituants principaux de l air nom du composé formule chimique % volume température d ébullition 5 diazote N 2 ~ 78-195,8 C dioxygène O 2 ~ 21-182,9 C argonides He, Ne, Ar, Kr ~ 1 dioxyde de carbone CO 2 0,033-78,5 C 6 Par échauffement progressif, les différents constituants de l air entrent en ébullition et se séparent du mélange. Le dioxygène est livré dans des bouteilles en acier, sous forme comprimée. Sous l effet de la haute pression régnant dans ces bouteilles, le dioxygène s y trouve à l état liquide. b) au laboratoire Décomposition du peroxyde d hydrogène (H2O2) Dans un erlenmeyer introduisons du peroxyde d hydrogène (liquide incolore) en solution aqueuse à la concentration de 10 %. À température ambiante, H 2 O 2 se décompose lentement selon l équation suivante : 2 HO 2 HO + O peroxyde d'hydrogène 2 2 2 2 eau! dioxygène Cette réaction est tellement lente, qu il est impossible de démontrer la production de dioxygène par un tison en incandescence. 5 les températures d ébullition sont données à pression atmosphérique normale 6 à pression atmosphérique normale, le dioxyde de carbone passe directement de l état solide à l état gazeux (sublimation) et inversement (resublimation). 89
Pour accélérer la réaction, on ajoute dans l erlenmeyer de l oxyde de manganèse(iv) (MnO 2 ). Avec un tison en incandescence qui se rallume, on démontre la production de dioxygène lors de la réaction. 2 2 MnO2 HO HO + O 2 2 2 2 peroxyde d'hydrogène eau! dioxygène L oxyde de manganèse joue le rôle de catalyseur. Remarque Le catalyseur utilisé lors d une réaction est généralement indiqué en écrivant sa formule chimique au-dessus de la flèche de réaction. # voir Info 5.2 page 104 : Catalyseurs 5.1.6. Utilisations du dioxygène Le dioxygène! entretient la vie animale et végétale,! est utilisé dans la fabrication de l acier,! trouve une application dans la soudure au chalumeau oxyacéthylénique (utilisation d oxygène et d acétylène),! sous forme liquide constitue une partie du «carburant» des fusées. 5.2. Les combustions Dans une réaction de combustion, un des réactifs est en principe le dioxygène. Le bois peut seulement brûler à cause du dioxygène dans l air. Les réactions de combustion se déroulant dans le dioxygène pur sont généralement plus vives que dans l air. # voir aussi Info 5.3 page 108: Combattre le feu 90
Nous allons observer les réactions entre différents métaux/nonmétaux et le dioxygène, contenus dans un cylindre. Les combustibles 7 (métaux ou non-métaux) sont chauffés dans la flamme du brûleur Bunsen avant d être introduits dans le cylindre. La réaction de combustion se déroule dans le cylindre. En introduisant de l eau dans le cylindre, le produit de la réaction s y dissout. Quelques gouttes de l indicateur coloré bromothymol sont ajoutées à la solution aqueuse. Remarque Le bromothymol est un indicateur coloré qui indique la présence d un acide ou d une base en solution aqueuse. En présence d un acide, le bromothymol prend la couleur jaune, tandis qu en présence d une base, le bromothymol est bleu. # Acides et bases : voir chapitre 7 bromothymol en milieu acide basique 5.2.1. Combustion des métaux a) Combustion du magnésium (i) Combustion Le magnésium brûle avec une flamme blanche éblouissante ; la réaction dégage de la chaleur 8. Le produit de la réaction est l oxyde de magnésium, un solide blanc (voir aussi Info 2.2 page 53) oxyde de magnésium 7 combustible : qui a la propriété de brûler (Brennstoff) 8 dans les équations chimiques, un dégagement de chaleur est indiqué par la notation - Q derrière l équation. Une réaction pendant laquelle de la chaleur est dégagée est dite exothermique. 91
2Mg + O 2 MgO -Q 2 magnésium dioxygène oxyde de magnésium Attention : Ne pas oublier d établir la formule de l oxyde par la méthode du chiasme (voir chapitre 3). Mg 2 O 2 Mg O 2 2 MgO (ii) Dissolution dans l eau L oxyde de magnésium réagit avec l eau selon l équation suivante: ( ) MgO + H2O Mg OH 2 Mg hydroxyde oxyde de magnésium eau de magnésium 2 OH 1 Mg(OH) 2 Introduit dans la solution d hydroxyde de magnésium, le bromothymol prend la couleur bleue. La solution aqueuse d hydroxyde de magnésium a donc un caractère basique. b) Combustion du sodium (i) Combustion Le sodium brûle avec une flamme orange. Le produit de la réaction est l oxyde de sodium, un solide blanc. 4Na + O 2Na O 2 2 sodium dioxygène oxyde de sodium -Q Na 1 O 2 Na 2 O 92
(ii) Dissolution dans l eau L oxyde de sodium réagit avec l eau selon l équation suivante: Na O + H O 2 NaOH 2 2 oxyde de sodium eau hydroxyde de sodium Na 1 OH 1 NaOH Conclusions Introduit dans la solution d hydroxyde de sodium, le bromothymol prend la couleur bleue. La solution aqueuse d hydroxyde de sodium a donc un caractère basique. Les métaux brûlent dans le dioxygène en formant un oxyde métallique. métal + dioxygène oxyde métallique Les oxydes métalliques forment des solutions aqueuses basiques : oxyde métallique + eau hydroxyde métallique basique 93
5.2.2. Combustion des non-métaux a) Combustion du carbone (i) Combustion avant la réaction au cours de la réaction Dans l oxygène pur, l incandescence du carbone est plus vive que dans l air. Le produit de la réaction est le dioxyde de carbone, un gaz incolore. C + O CO 2 2 carbone dioxygène dioxyde de carbone -Q (ii) Dissolution dans l eau En introduisant de l eau de chaux 9 dans le cylindre, celle-ci se trouble. Le cylindre contient donc du dioxyde de carbone (CO 2 ). En introduisant de l eau (au lieu d eau de chaux) dans le cylindre, le dioxyde de carbone réagit avec l eau selon l équation suivante: CO + H O H CO3 H 2 2 2 dioxyde de carbone eau acide carbonique 1 CO 3 2 H 2 CO 3 9 L eau de chaux est une solution d hydroxyde de calcium : Ca(OH) 2. En présence de dioxyde de carbone (CO 2 ), l eau de chaux se trouble. L eau de chaux est donc un réactif qui permet de démontrer la présence de CO 2. Équation : ( ) Ca OH + CO CaCO + H O 2 2 3 hydroxyde dioxyde carbonate de calcium de carbone de calcium 2 eau 94
Introduit dans la solution aqueuse d acide carbonique, le bromothymol prend la couleur jaune. La solution aqueuse d acide carbonique a donc un caractère acide. b) Combustion du soufre (i) Combustion avant la réaction au cours de la réaction Le soufre brûle avec une flamme bleue. Le produit de la réaction est le dioxyde de soufre, un gaz incolore et suffocant. Remarque Dans le dioxyde de soufre, S a la valence 4. S O S O 2 4 4 2 SO 2 S + O SO -Q 2 2 soufre dioxygène dioxyde de soufre (ii) Dissolution dans l eau Le dioxyde de soufre réagit avec l eau selon l équation suivante: SO + H O H SO H 3 2 2 2 dioxyde de soufre eau acide sulfureux 1 SO 3 2 H 2 SO 3 95
Introduit dans la solution aqueuse d acide sulfureux, le bromothymol prend la couleur jaune. La solution aqueuse d acide sulfureux a donc un caractère acide. Conclusions Les non-métaux brûlent dans le dioxygène en formant un oxyde non-métallique. non-métal + dioxygène oxyde non-métallique Les oxydes non-métalliques forment des solutions aqueuses acides: oxyde non-métallique + eau acide # voir exercice 5.1 page 102 5.2.3. Combustion de substances organiques 10 A. Combustion complète b) Combustion complète du méthane Dans la flamme du brûleur Bunsen, il y a combustion du méthane (CH 4 ) appelé gaz naturel. Expérience 1 Allumons le brûleur, puis tenons un verre à pied au-dessus de la flamme. Des gouttelettes d eau se déposent sur la paroi froide du verre. Lors de la combustion du méthane, il y a donc production d eau (H 2 O). gouttes d'eau condensées sur la paroi du verre 10 Chimie organique : voir aussi chapitre 8 96
Expérience 2 Introduisons du méthane dans un cylindre en verre, puis allumons le gaz. Le gaz brûle du haut vers le bas. Après la fin de la combustion, introduisons de l eau de chaux dans le cylindre et agitons le cylindre. L eau de chaux se trouble ; lors de la combustion du méthane, il y a production de dioxyde de carbone (CO 2 ). Équation de la combustion complète CH + 2 O CO + 2 HO -Q 4 2 2 2 dioxyde de méthane dioxygène eau carbone c) Combustion complète de l hexane L hexane (C 6 H 14, un constituant de l essence) est un liquide organique incolore. De même que pour le méthane, il y a production de dioxyde de carbone et d eau lors de la combustion complète de l hexane. Équation de la combustion complète 2 CH + 19 O 12 CO + 14 H O 6 14 2 2 2 dioxyde de hexane dioxygène eau carbone -Q Conclusion Les produits de la réaction de combustion complète d un composé organique sont le dioxyde de carbone (CO 2 ) et l eau (H 2 O). composé organique + x O 2 y CO 2 + z H 2 O 97
Combustion incomplète a) Combustion incomplète du méthane Lors de la combustion du gaz méthane, une partie des molécules de méthane ne subissent pas la combustion complète ; mais une autre réaction appelée combustion incomplète. Raccordons un tube en verre effilé au tuyau attaché au robinet du gaz naturel (méthane), et allumons le gaz. Tenons une capsule en porcelaine au-dessus du tube en verre. Le fond de la capsule se couvre progressivement d un dépôt noir. Combustion du méthane Lors de la combustion incomplète, le carbone du méthane ne réagit pas pour donner du CO 2, mais il y a production de carbone élémentaire (C) et d eau. Équation de la combustion incomplète CH + O C + 2 HO -Q 4 2 2 méthane dioxygène carbone eau b) combustion incomplète de l hexane L hexane est un liquide incolore Combustion de l hexane Carbone déposé sur la capsule en porcelaine De même que le méthane, l hexane peut subir une combustion incomplète. Vu que cette molécule contient six atomes de carbone, le noircissement de la capsule se fait beaucoup plus rapidement. 98
Équation de la combustion incomplète 2 CH + 7 O 12 C + 14 HO -Q 6 14 2 2 hexane dioxygène carbone eau Conclusion Les produits de la réaction de combustion incomplète d un composé organique sont le carbone (C) et l eau (H 2 O). composé organique + x O 2 y C + z H 2 O # voir exercice 5.2 page 102 99
? Questions de cours 1. L oxygène existe dans l atmosphère sous forme de deux corps simples. Indiquer les noms et dessiner la structure moléculaire de ces deux corps simples. 2. Écrire l équation de la décomposition du peroxyde d hydrogène. Indiquer le nom et la formule chimique du catalyseur utilisé dans cette réaction. Expliquer l utilité de ce catalyseur. 3. Quelle est la couleur du bromothymol! en solution acide?! en solution basique? 4. Indiquer les noms généraux des produits résultant des réactions suivantes : métal + dioxygène oxyde métallique + eau non-métal + dioxygène oxyde non-métallique + eau 5. Écrire les équations générales des combustions complète et incomplète d un composé organique. 6. Écrire les équations de combustion des métaux et des non-métaux suivants dans le dioxygène. Écrire ensuite les équations des réactions de dissociation des produits obtenus dans l eau. Nommer tous les produits des réactions. a) magnésium b) sodium c) carbone d) soufre 7. Écrire les équations des réactions de combustion complète et incomplète des composés organiques suivants : a) méthane b) hexane 8. Par quel réactif peut-on démontrer la présence du dioxyde de carbone? Décrire l expérience. 100
Questions de compréhension? 9. Quel est l état du dioxygène aux températures suivantes :! -190 C! -250 C? 10. Expliquer comment le dioxygène peut être mis en évidence. Pourquoi le dioxygène de l air ne peut-il pas être mis en évidence de cette façon? 11. Indiquer l ordre dans lequel les corps suivants entrent en ébullition lors de la distillation fractionnée de l air :! CO 2 (t éb = -78,5 C)! O 2 (t éb = -182,9 C)! N 2 (t éb = -195,8 C) 12. Indiquer une utilisation du bromothymol. 13. Nommer les principaux éléments constituant les composés organiques. 14. D où vient le dioxygène nécessaire à la combustion des composés organiques? Vrai ou faux Cochez les affirmations exactes : Le dioxygène est un gaz bleuâtre. Le dioxygène est plus dense que l air. Les poissons respirent du dioxygène dissous dans l eau. Le dioxygène liquide a un aspect identique à l eau, c est-à-dire il est incolore. Le dioxygène est un gaz comburant. Le dioxygène est un gaz combustible. En chauffant le dioxygène avec un brûleur Bunsen, il commence à brûler. On peut éteindre un feu en empêchant le dioxygène d atteindre le feu. La compression d un gaz provoque une chute de température. Les constituants principaux de l air sont le diazote et le dioxygène. En chauffant l air liquide, le dioxygène s échappe en premier à cause de sa température d ébullition plus basse. 101
? Exercice 5.1 Écrire les équations de la combustion des éléments suivants : a) lithium b) calcium c) silicium d) phosphore le produit de la réaction est un composé de phosphore (V) On introduit les produits résultant des réactions de combustion (a), (b) et (d) dans l eau. Écrire l équation correspondant à la réaction et identifier le caractère acide-base de la solution résultante. Remarque En introduisant le produit résultant de la combustion du phosphore (exemple d) dans l eau, on obtient l acide phosphorique (H 3 PO 4 ). Exercice 5.2 Écrire les équations de combustion complète et incomplète des composés organiques suivants : a) éthane C 2 H 6 b) propane C 3 H 8 c) octane C 8 H 18 d) éthène C 2 H 4 e) éther C 2 H 6 O 102
i Info 5.1 Pourcentage du dioxygène dans l air Sous une cloche en verre, on pose une capsule en porcelaine contenant du phosphore blanc sur l eau contenue dans une vanne ($). On allume le phosphore blanc en le touchant avec une baguette de verre chauffée. Sitôt qu il brûle, on bouche l ouverture de la cloche (%). $ % & Après un certain temps, la réaction de combustion du phosphore s arrête ; tout le dioxygène contenu sous la cloche a été utilisé. Après refroidissement des gaz contenus sous la cloche, on constate que le niveau de l eau est monté d environ 1/5 (=20 %) (&). 20 % du gaz contenu initialement dans la cloche ont donc disparu. Lors de la combustion du phosphore, le dioxygène réagit avec le phosphore pour produire un solide blanc : l oxyde de phosphore(v). 4P + 5 O2 2PO 2 5 phosphore dioxygène oxyde de phosphore(v) L oxyde de phosphore(v) qui se dégage de la capsule lors de la réaction se dissout dans l eau et n occupe donc plus de place sous la cloche. PO + 3 HO 2 HPO 2 5 2 3 4 oxyde de phosphore(v) eau acide phosphorique Si on introduit une bougie allumée dans les gaz restants, elle s éteint tout de suite ; ces gaz n entretiennent donc pas la combustion. Par conséquent, le dioxygène occupe environ 20 % du volume gazeux de l air. (Résultat précis : 21 %) 103
i Info 5.2 Catalyseurs Le mot catalyse, action du catalyseur, vient du grec katalysis qui signifie «dissolution» ou «décomposition». Les catalyseurs sont des composés chimiques qui sont capables d accélérer une réaction chimique, mais qui sont retrouvés inchangés après la réaction. Puisque le catalyseur n est pas consommé lors de la réaction, une très petite quantité est généralement suffisante pour accélérer la réaction en question. Ainsi, le même catalyseur est utilisé plusieurs fois de suite lors d une réaction chimique. Mode de fonctionnement des catalyseurs La plupart des réactions chimiques, même exothermiques nécessitent une énergie d activation. L énergie d activation d une réaction chimique est l énergie nécessaire pour faire démarrer cette réaction. Exemples! une allumette ne commence à brûler qu après qu on lui a fourni de l énergie en la frottant sur la boîte d allumettes ;! un mélange de dihydrogène et de dioxygène ne réagit qu au contact d une flamme ou d une étincelle qui fournit l énergie d activation ;! dans le moteur d une voiture, l essence explose en présence d une étincelle qui lui fournit l énergie nécessaire. Dans le réservoir l essence ne réagit pas spontanément avec le dioxygène ambiant. 104
énergie d'activation avec catalyseur énergie d'activation i Info 5.2 (suite) Si on utilise les réactifs A et B, le produit final de la réaction est le produit AB. Équation de la réaction : A + B AB énergie réactifs A + B produit AB progression de la réaction énergie de réaction Dans une réaction exothermique, l énergie totale des produits est inférieure à l énergie totale des réactifs. Par conséquent, les produits de la réaction sont plus stables que les réactifs. Le catalyseur diminue l énergie d activation de la réaction en subdivisant la réaction en plusieurs étapes dont chacune a une énergie d activation plus basse que la réaction sans catalyseur. Il en résulte que la réaction avec catalyseur se déroule plus rapidement que la réaction sans catalyseur. En considérant la même réaction entre les réactifs A et B, en présence du catalyseur C, la réaction se déroule en deux étapes : Étape 1 : Réaction entre le réactif A et le catalyseur C : A + C AC Étape 2 : Réaction entre le réactif B et AC : B + AC AB + C Ainsi le catalyseur C de la réaction est régénéré. énergie AC + B progression de la réaction réactifs énergie A + B de réaction + catalyseur C produit AB + catalyseur C 105
i Info 5.2 (suite) Remarque Chaque réaction catalysée nécessite un catalyseur bien déterminé, spécifique à cette réaction. Le pot catalytique Dans les voitures, le pot catalytique est constitué d un corps en céramique dans lequel se trouvent de nombreux minuscules canaux dont les parois sont poreuses. Ces canaux sont recouverts d un alliage de platine et de rhodium qui joue le rôle de catalyseur dans le sens chimique. NOx CH x y CO N2 HO 2 CO 2 Le rôle du pot catalytique est d accélérer les réactions de transformation de produits toxiques (tels que le monoxyde de carbone (CO), les différents oxydes d azote (NO x ), et les hydrocarbures non brûlés C x H y en produits non toxiques comme le dioxyde de carbone (CO 2 ), le diazote (N 2 ) et l eau (H 2 O)). Remarque Ces mêmes réactions se déroulent sans catalyseur, mais elles sont tellement lentes que les produits toxiques s échappent de la voiture et polluent l environnement. 106
i Info 5.2 (suite) Les enzymes, des catalyseurs biologiques De nombreuses réactions biochimiques sont catalysées par des enzymes (protéines qui jouent le rôle de catalyseur). L amylase est une enzyme qui intervient dans la transformation de l'amidon en glucose. Cette enzyme est trouvée dans la salive, le suc pancréatique de l homme, ainsi que dans divers micro-organismes et végétaux. Exemple : Synthèse de l éthanol (alcool buvable) à partir du glucose La fermentation du glucose se déroule en présence de levure (organisme unicellulaire) dont les enzymes jouent le rôle de catalyseur pour cette réaction. Équation de la réaction CH O 2CHOH + 2CO levure 6 12 6 2 5 2 dioxyde de glucose éthanol carbone 107
i Info 5.3 Extinction d un feu Combattre le feu Chaque été des feux ravagent de grandes surfaces forestières. Souvent une cigarette jetée ou une étincelle sont à l origine de ces feux. Analysons les méthodes utilisées pour l extinction des feux. L extinction de tout feu doit obéir à l une au moins des trois règles suivantes : 1. Les combustibles doivent être évacués de la zone enflammée. Ainsi on peut maîtriser les feux de bois en perçant des laies (Schneisen); dans un dépôt, les marchandises sont souvent stockées de façon à ce que la propagation du feu soit retardée. 2. Le foyer d incendie doit être refroidi à une température inférieure à la température d inflammation des combustibles. En utilisant de l eau, celle-ci s évapore et retire de la chaleur au foyer d incendie qui se refroidit de cette façon. 3. La présence de dioxygène étant nécessaire pour tout feu, on doit empêcher celui-ci d atteindre le foyer. Pour éteindre un petit feu dans une friteuse ou une marmite, il suffit généralement d étouffer le feu à l aide d un couvercle. 108
i Info 5.3 (suite) Attention! Ne jamais essayer d éteindre un feu de graisse, d huile ou d essence à l aide d eau. L eau, ayant une densité supérieure à ces composés, va se mettre en dessous des substances en feu et s évaporer. Lors de l évaporation, elle entraîne des gouttes de graisse (d huile ou d essence) enflammées de façon à ce que le feu se propage davantage. Dans le cas où une personne est en flammes, on utilise une couverture pour couper l arrivée du dioxygène au foyer du feu. Extincteurs La plupart des extincteurs de feu agissent selon les règles 2 et 3. On distingue les types d extincteurs suivants:! extincteur à eau L eau contenue dans ce type d extincteurs permet d abaisser la température du foyer d incendie en dessous du point d inflammation. Souvent ce type d extincteur contient un agent moussant, ce qui permet de couvrir le foyer par une mousse qui coupe l accès du dioxygène.! extincteur au dioxyde de carbone La dilatation que subit le gaz dioxyde de carbone en sortant de l extincteur en provoque une chute de température. À part un refroidissement du foyer d incendie, le dioxyde de carbone permet de tenir le dioxygène à l écart du foyer.! extincteur à poudre Ces extincteurs contiennent un mélange de sels en poudre qui sont éjectés de l extincteur par un gaz propulseur. La poudre couvre le foyer d incendie et le protège ainsi d une nouvelle arrivée de dioxygène. 109