Danger des explosions : mélange stoechiométrique O2/butane

Sur les expériences et manipulations, buts, pertinence, déroulement, explication scientifique, organisation pratique et trucs et astuces... Pour les documents pédagogiques, merci de les placer dans la section du niveau concerné.

Danger des explosions : mélange stoechiométrique O2/butane

Messagede Aranel53 » 25 Sep 2011, 14:15

33tom33 a écrit:Bonjour à tous, voici 2 expériences amusantes qui ne sont un peu en marge du programme mais qui plaisent tellement aux élèves que je prends le temps de les faire.

En quatrième, à la fin de la leçon sur la combustion des alcanes.
à l'aide d'un cristallisoir et d'une éprouvette, je recueille le gaz d'un briquet que je mélange avec du dioxygène dans les proportions stoechiométriques.
à l'aide d'une seringue et d'un tuyau, je prelève ce mélange.
dans un verre à pied, je mets de l'eau et du liquide vaiselle, je mélange pour obtenir des bulles.
ensuite j'injecte au fond du verre, le mélange gazeux qui va etre emprisonné dans les bulles de savon.
j'approche une flamme et boum !
voila ce qui peut arriver dans une maison lorsqu'on oubli de fermer le gaz.

Merci de me dire ce que vous en pensez
à bientot


L'autre manipulation pour la 5e, est présentée ici : viewtopic.php?f=43&t=1598
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Re: Danger des explosions : mélange stoechiométrique O2/buta

Messagede Aranel53 » 25 Sep 2011, 14:32

C'est une manipulation que je faisais quand l'ancien programme de 4e était en vigueur et j'étais bien triste que ça ait disparu. Quelle ne fut ma joie lorsque dans la dernière version du nouveau programme, le danger des explosions est revenu ! Donc on peut se lâcher sur cette expérience et même on "doit" la faire puisque c'est au programme. Bon, on n'est pas obligé hein...

Je donne ma version de l'expérience :

Cette expérience, faite dans des conditions non optimisées est très dangereuse ! (Ne jamais la faire dans un bécher en verre à moitié rempli par exemple).

-Je préconise d'utiliser un bécher en plastique, qui ne posera pas de problème même s'il se brise.
-Remplir quasiment à ras bord le bécher en plastique (ou le verre à pied) avec du liquide vaisselle mélangé à un peu d'eau. (tester auparavant les proportions qui permettent de faire les meilleures bulles). Mettre tout ça dans une assiette car ça déborde un peu.
-Ensuite, remplir le corps d'une petite seringue d'un mélange stoechiométrique dioxygène/butane par déplacement d'eau (comme expliqué précédemment), boucher avec le doigt.
-Vider la seringue au sein du liquide vaisselle, beaucoup de gaz va s'échapper mais de belles bulles restent à la surface et ne demandent qu'à être allumées...

Attention, si les proportions sont bien obtenues, on fait vibrer les vitres... vraiment... :P

Comme les bulles sont à la surface du liquide et que le récipient est plein à ras-bord rien ne fait obstacle à la déflagration et la manipulation est sans danger. Seules de petites gouttes de produit vaisselle sont projetées.


Je commence par faire réfléchir les élèves sur ce qui va se passer si je ne mets que du butane. Les élèves imaginent tous une explosion. On fait alors les bulles de butane, que l'on allume. Déception complète malgré le stress de celui qui s'y colle : une flammèche orange apparaît et de la fumée noire est visible.
On reconnaît une combustion incomplète et on explique pourquoi il n'y a pas assez de dioxygène à proximité... (le concept d'explosion sort de la tête des élèves).
Ensuite, je demande ce qu'il faudrait faire pour que ça brûle mieux, ajouter du comburant c'est à dire du dioxygène pur vient rapidement.

Et là on fait l'expérience décrite plus haut. Et les élèves sont très surpris par la différence de comportement des bulles avec si peu de dioxygène rajouté... :mrgreen:

J'espère un jour avoir assez de matériel et d'expérience et de confiance pour le faire faire à chaque table, avec la meilleure note à la plus belle explosion...
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Re: Danger des explosions : mélange stoechiométrique air/but

Messagede r_one2 » 26 Sep 2011, 11:08

quelle est le protocole pour obtenir les proportions ?
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Re: Danger des explosions : mélange stoechiométrique O2/buta

Messagede Aranel53 » 26 Sep 2011, 12:51

Pour les proportions eau/liquide vaisselle, il faut tester... Je mets "un peu" d'eau dans du liquide vaisselle pur... Mais avoir un bidon de mélange spécial "bulles de savon" est peut être une bonne solution pour limiter les pertes de gaz lors de la formation des bulles.

Ensuite, pour la proportion O2/butane, on écrit l'équation et on regarde les coefficients, certains élèves comprennent vite, d'autres pas mais bon, on arrive à la quantité de gaz et de dioxygène à mettre dans la seringue. Le problème vient du fait que suivant les marques de briquets, vous avez du butane, du propane, ou un beau mélange de tout ça avec en plus du méthane, donc il faut faire les calculs avec les trois, tester les trois proportions et adapter un peu ensuite en fonction des résultats.
Il vaut mieux de toutes façons être un peu en excès en dioxygène.
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Re: Danger des explosions : mélange stoechiométrique O2/buta

Messagede ssarcia » 11 Juin 2012, 16:09

Moi aussi j'aime bien cette manip! Je ne l'ai pas faite depuis longtemps!
Sauf que je le fais par déplacement d'eau dans un petit flacon en plastique de 30 à 50 ml et je présente directement une flamme devant le flacon. Par contre, le mélange est au pifaumètre, je respecte grossomodo les proportions et... boum! Je n'ai jamais eu de problèmes liés aux proportions.

Mais je n'oserai pas la faire faire aux élèves... ne serait-ce que pour le bruit que produiraient 12 binômes! La chef rappliquerait vite fait bien fait dans ma salle!
Au final, on l'a filmé avec un collègue et on le diffuse avec les hauts-parleurs à bloc!
Et dans le même genre, électrolyse de l'eau... du tonnerre! Mais bon où le caser dans le programme?
Qui ne tente rien, n'a rien!
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Re: Danger des explosions : mélange stoechiométrique O2/buta

Messagede Aranel53 » 13 Juin 2012, 10:23

Tiers c'est marrant ça, je viens de la faire faire à des élèves. Au détour d'une sortie scolaire je me suis retrouvé avec seulement huit élèves et du coup j'ai osé. On a fait quatre groupes de deux, avec un rappel avant sur les combustions (C'était des 3e).

Vu que le matériel est sorti, je fais des photos dès que possible pour ceux qui veulent se tenter.

Par contre, autant avec les bulles on ne risque rien, autant avec un récipient fermé, je ne m'y risquerais pas...
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Re: Danger des explosions : mélange stoechiométrique O2/buta

Messagede r_one2 » 13 Juin 2012, 17:07

J'ai exactement suivi le protocole d'Aranel et quel succès !!
Tout d'abord avec des bulles de savons remplies uniquement de butane, et oui les élèves pensent tous à l'explosion plutôt que l'incendie, ils sont alors très surpris, c'est le moins qu'on puisse dire, par le mélange avec l'O2.
Il m'est arrivé de le faire, porte ouverte, avec une classe au moment où, par hasard, de l'intercours des autres classes (travailler en 1H30, décale nos horaires) si bien que les élèves de 3e (mes anciens 4e) sont venus me demander pourquoi il n'y avaient pas eu le droit l'an passé !!!
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Re: Danger des explosions : mélange stoechiométrique O2/buta

Messagede Aranel53 » 15 Juin 2012, 13:10

Voilà le photo-reportage sur la manip que je fais faire aux élèves maintenant, sur le danger des explosions :


calculs-proportions.JPG


Explosions-materiel.JPG


Explosions-matériel-réactifs.JPG


Explosions-manip1.JPG


Explosions-manip2.JPG


Explosions-manip3.JPG


Explosions-manip4.JPG


Explosions-manip5.JPG


Explosions-manip6.JPG


Explosions-manip7.JPG


Explosions-manip8.JPG



Et là on a un très beau "paf !"
Explosions-manip9.JPG


Par contre, si on fait l'expérience avec seulement du butane, il se produit une longue flamme orange qui prouve que la réaction se fait lentement et mal. On voit de la fumée noire qui prouve la combustion incomplète.
Explosions-manip10.JPG


J'essaie de monter tout ça et de le mettre sur dailymotion car j'ai fait des vidéos des flammes et de l'explosion.
Vous n’avez pas les permissions nécessaires pour voir les fichiers joints à ce message.
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Re: Danger des explosions : mélange stoechiométrique O2/buta

Messagede squonk » 15 Juin 2012, 14:45

Bonjour,
J'évite de mettre un mélange explosif dans un récipient en verre.
Le collègue qui m'a précédé a eu un accident avec cette expérience ;des élèves ont été blessés au visage par des morceaux de verre.

Je préfère utiliser le mélange combustible/comburant H2/O2 dans une bouteille en plastique. Les proportions stoechiométriques sont plus faciles à obtenir qu'avec le butane.

Devant les élèves, je transvase ce mélange par déplacement d'eau dans une petite bouteille en PET coupée au 2/3 (environ 25 cL) que je place
à l'envers sur deux électrodes reliées à un allume-gaz piezoélectrique, je peux ainsi déclencher l'explosion à distance.
Quand je fais cette expérience, je mets des bouchons auriculaires pour éviter que mes oreilles ne sifflent ;)

Aranel53 :Message édité, citation inutile
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Re: Danger des explosions : mélange stoechiométrique O2/buta

Messagede Aranel53 » 15 Juin 2012, 15:51

En effet, comme j'ai déjà dit plus haut, cette manipulation peut être TRÈS DANGEREUSE ! Même dans un récipient en plastique je ne la trouve pas suffisamment "safe" et je la déconseille. Un collègue qui la faisait faire aux élèves a eu soucis une fois avec un récipient plastique qui s'est retrouvé en mille morceaux.

Je trouve que 250 mL c'est un peu excessif comme explosion... quelques millilitres suffisent.

Ensuite, je n'ai pas de dihydrogène en bouteilles et du coup je reste dans la combustion de combustibles carbonés en 4e (l'électrolyse ne rentrant pas vraiment dans les programmes en collège sauf si on a vraiment trop de temps en 3e).

Mais leur faire trouver le gaz qu'on leur donne entre du dihydrogène (ou du méthane) et du butane, c'est une idée. Je vais voir si j'arrive à faire une belle situation avec ça.
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