Chapitre 7

Chapitre 7 :
CARBONE ET RESSOURCES ORGANIQUES
S4F
I) Introduction à la chimie organique :
Jusqu'au début du XIXème siècle, les savants pensaient que la "force vitale"
était nécessaire pour réaliser la synthèse de composés tels que le glucose,
l'amidon, la cellulose, les graisses ... à partir de produits minéraux (comme
le dioxyde de carbone CO2, l'eau H2O, l'ammoniac NH3).
Nous appellerons chimie organique, la chimie des composés du carbone,
que ceux-ci existent à l'état naturel ou aient été préparés par synthèse au
laboratoire.
Chapitre 7 :
CARBONE ET RESSOURCES ORGANIQUES
S4F
II) L’élément carbone dans les composés organiques :
1) Pyrolyse du bois :
a) Expérience :
Le bois est un mélange de substances complexes d'origine végétale.
A l’aide d’un bec Bunsen, on chauffe de la sciure de bois contenue dans un
tube à essai.
Après quelques minutes de chauffage intense,
le bois se décompose en un certain nombre de
substances nouvelles :
- un gaz que l'on peut enflammer, le dihydrogène H2
- d’autres gaz qui, en se décomposant, donnent
essentiellement du dioxyde de carbone CO2
(qui trouble l’eau de chaux) et de l'eau H2O (qui
se condense sur les parois de l’erlenmeyer.
- des liquides huileux complexes qui, vaporisés au
départ, se condensent dans l'erlenmeyer.
- un solide divisé noir dans le tube à essai, c’est du
charbon de bois formé d'atomes de carbone C.
Chapitre 7 :
CARBONE ET RESSOURCES ORGANIQUES
S4F
II) L’élément carbone dans les composés organiques :
1) Pyrolyse du bois :
b) Conclusion :
On sait que la combustion du bois produit du dioxyde de carbone CO2.
L'apparition de dioxyde de carbone et de charbon par pyrolyse, ou la
formation de dioxyde de carbone par combustion, prouvent la présence de
l'élément carbone dans le bois.
Chapitre 7 :
CARBONE ET RESSOURCES ORGANIQUES
S4F
II) L’élément carbone dans les composés organiques :
2) Autres exemples :
a) Combustibles traditionnels :
Les gaz de chauffage (méthane, propane, butane, ...), les combustibles
liquides (alcool, essence, fuel ...), les combustibles solides (charbon, bois)
donnent du dioxyde de carbone lors de leur combustion complète dans le
dioxygène de l'air.
Chapitre 7 :
CARBONE ET RESSOURCES ORGANIQUES
S4F
II) L’élément carbone dans les composés organiques :
2) Autres exemples :
b) Les aliments :
La calcination accidentelle d'aliments (pomme, pain, viande) se traduit par
l'apparition de charbon.
Dans les organismes vivants, les aliments sont l'objet de dégradations
lentes catalysées par des enzymes. Ces réactions chimiques, qui apportent
l'énergie nécessaire à l'organisme, produisent du dioxyde de carbone.
Chapitre 7 :
CARBONE ET RESSOURCES ORGANIQUES
S4F
II) L’élément carbone dans les composés organiques :
3) Origine du carbone :
Le carbone présent dans les tissus des organismes vivants ainsi que dans
les combustibles fossiles provient du dioxyde de carbone de l'atmosphère.
Le carbone est incorporé dans les êtres vivants grâce :
- à la synthèse chlorophyllienne : l’énergie fournie par le Soleil est utilisée
par les feuilles vertes. Grâce à l'action catalytique de la chlorophylle, des
produits de synthèse s'élaborent à partir de H2O, CO2 et N du sol. Cette
synthèse de produits organiques (sucres, amidon, bois, etc.) permet
d'emmagasiner de l'énergie sous forme chimique.
- à la digestion : chez les animaux une partie des produits de la digestion
sert à l'élaboration de la "matière animale". Il s'agit d'une synthèse qui
aboutit à la formation de nouveaux composés (lipides, protides).
- au cycle du carbone : la combustion ou la décomposition de composés
organiques restitue à l'atmosphère le carbone qui y avait été prélevé :
c’est le cycle du carbone.
Chapitre 7 :
CARBONE ET RESSOURCES ORGANIQUES
S4F
II) L’élément carbone dans les composés organiques :
3) Origine du carbone :
Le carbone présent dans les tissus des organismes vivants ainsi que dans
les combustibles fossiles provient du dioxyde de carbone de l'atmosphère.
Chapitre 7 :
CARBONE ET RESSOURCES ORGANIQUES
S4F
III) Le pétrole :
1) Origine du pétrole :
Formation du pétrole
Le pétrole s’est formé à partir des constituants des organismes et des
micro-organismes marins dans la plupart des cas.
- Les produits de décomposition anaérobie (en l'absence d'air) de ces
constituants mélangés aux sédiments se transforment en kérogènes et
s’accumulent au cours des âges (plusieurs millions d'années) dans les
pores et les fissures des roches perméables : roche mère.
- Sous la pression de nouveaux sédiments et de mouvements
tectoniques, les matériaux kérogènes se fragmentent et se transforment
en hydrocarbures en libérant l’oxygène O et l’azote N qu’ils contenaient.
Les hydrocarbures, plus légers et plus fluides que les kérogènes,
migrent vers des roches poreuses : roche réservoir.
- La migration des hydrocarbures vers la surface peut être limité par la
présence de roches imperméables : roche toit.
Chapitre 7 :
CARBONE ET RESSOURCES ORGANIQUES
III) Le pétrole :
2) Distillation et raffinage :
Raffinage du pétrole
Le raffinage est l'ensemble des opérations
conduisant du pétrole "brut" initial à des
mélanges plus simples ou à des produits
purs qui sont utilisés directement ou servent
de matières premières à l’industrie chimique.
La première phase du raffinage est la
distillation fractionnée.
S4F