Le Butane: Gaz ou Liquide?

            Quand je secoue une bouteille de Butane, j'entends clapoter le liquide à l'intérieur. Quand je regarde un briquet jetable, avec un modèle transparent, je vois un liquide ayant l'aspect de l'eau à l'intérieur. Si j'appuie sur le petit levier, sans faire d'étincelle, du gaz s'échappe avec un petit sifflement. Bon, faudrait savoir, ce Butane est liquide ou gazeux?

            Comme la plupart des matériaux purs, il peut exister dans chacun des trois états, suivant sa température ou sa pression. Par exemple, pour le Butane justement, si la pression est celle du niveau de la mer, il passe du liquide au gaz à tout près de 0°C... Dans la bouteille, il est simplement assez comprimé, pour que les molécules très proches les une des autres parviennent à s'accrocher faiblement: c'est alors un liquide. Voyez aussi ce qui se passe pour l'Azote liquide.

            Voici une petite expérience spectaculaire à faire. Mais attention, plutôt à l'air libre, sans trop de monde autour de soi et avec des vêtements non inflammables...

            Prenez une petite bouteille de Butane de camping, retournez la, et ouvrez son robinet, son bec au-dessus d'un tube à essais. Du gaz s'échappe alors, puis quelques gouttes de liquide. Emplissez-en votre tube d'un demi centimètre.

Après avoir ventilé autour du tube, afin de chasser le gaz échappé, approchez une allumette du sommet du tube. Le Butane donne une petite flamme orange. Le bord du tube ne chauffe quasiment pas, étant sous la flamme. Le Butane liquide du fond est en ébullition... à 0°C! le gaz monte, lentement, plus dense que l'air, il est simplement aspiré par la flamme. Le bas du tube se couvre de buée, la vapeur d'eau se condense sur cette paroi très froide, et peut même givrer.

Notre bougie un peu spéciale est même réglable. Il suffit de chauffer le fond dans le creux de notre main: l'évaporation se fait alors plus intense, la flamme grandit. La combustion est dite incomplète, les atomes de carbone du Butane forment de petites particules de suie, qui brillent dans la flamme avec cette couleur orange. Si la combustion était complète, tout le carbone se combinerait au Dioxygène de l'air pour donner du Dioxyde de carbone, invisible. La flamme serait bleue sombre, et très chaude. Observez la jolie conduction de la lumière de la flamme, dans le liquide contenu dans le tube..

Ceci dit, si le Butane est en ébullition à 0°C, pourquoi l'eau bout-elle aussi tard, à 100°C?

Une molécule de Butane (C4H10)	Une molécule d'eau H2O

                En effet, les molécules d'eau sont beaucoup plus petites que celles de Butane, on pourrait s'attendre à ce qu'il soit plus facile d'extraire de petites molécules du liquide que de plus grosses, non?

En fait, les atomes d'Oxygène aiment plus les électrons que ceux de Carbone. Ils ont ainsi tendance à tirer à eux les électrons de la liaison entre eux et les Hydrogènes. Ce qui change tout! La molécule d'eau devient alors polarisée, avec un côté (Oxygène) négatif, et des côtés (Hydrogènes) positifs. Elles forment alors, dans l'eau liquide des liaisons électriques, comme si elles se donnaient la main...

                Les molécules d'eau sont ainsi assez difficile à séparer les une des autres, pour les faire passer à l'état gazeux: cela demande beaucoup plus d'énergie que pour le Butane, qui lui est déjà gazeux à beaucoup plus basse température. C'est une chance pour la  Terre que l'eau, ce liquide si vital, soit aussi difficile à évaporer.