Les allumettes

1. Rappel : les conditions d'une combustion

Une combustion est une réaction chimique qui dégage de la chaleur et souvent de la lumière (une flamme). Pour qu'elle ait lieu, il faut réunir trois éléments, qu'on représente par le « triangle du feu » :

• un combustible : la substance qui brûle (bois, charbon, soufre, butane, paraffine) ;
• un comburant : la substance qui permet de brûler, le plus souvent le dioxygène (de l'air) ;
• une énergie d'activation : un peu de chaleur pour démarrer la réaction (flamme, étincelle, frottement).

Si l'un des trois manque, il n'y a pas de feu. C'est pour cela qu'on étouffe un feu avec du sable ou une couverture (plus de comburant), ou qu'on crée des pare-feu en saison sèche (plus de combustible).

2. La composition d'une allumette de sûreté

Une allumette « de sûreté » comprend trois parties.

La tête contient surtout :

• du chlorate de potassium (KClO₃) : c'est le comburant, il libère du dioxygène quand il est chauffé ;
• du soufre (ou du sulfure d'antimoine) : c'est le combustible, qui s'enflamme facilement ;
• de la colle qui lie le tout, de la poudre de verre et un colorant.

La tige (le bâtonnet) est en bois, souvent imprégné de paraffine à son extrémité : la paraffine s'enflamme facilement et transmet la flamme au bois.

Le frottoir (la bande brune sur le côté de la boîte) contient :

• du phosphore rouge, qui s'enflamme très facilement quand il est chauffé ;
• de la poudre de verre, qui rend la surface rugueuse et augmente la chaleur du frottement ;
• de la colle.

3. Que se passe-t-il quand on frotte ?

L'allumage est une suite rapide de réactions chimiques, chacune fournissant la chaleur qui déclenche la suivante.

Les principales réactions sont :

Décomposition du chlorate de potassium (il fournit le dioxygène) :

2KClO₃ → 2KCl + 3O₂

Combustion du soufre (odeur piquante du dioxyde de soufre, comme dans la leçon précédente) :

S + O₂ → SO₂

Combustion du bois : le bois contient surtout du carbone, de l'hydrogène et de l'oxygène. Sa combustion dans l'air produit principalement du dioxyde de carbone et de l'eau :

bois + dioxygène → dioxyde de carbone + eau (+ cendres)

4. Pourquoi « de sûreté » ?

Les premières allumettes (au XIXe siècle) contenaient du phosphore blanc dans la tête : elles s'allumaient en les frottant sur n'importe quelle surface, ce qui provoquait des incendies. De plus, le phosphore blanc est très toxique : les ouvriers qui fabriquaient ces allumettes tombaient gravement malades. Ces allumettes ont été abandonnées.

L'allumette de sûreté, mise au point en Suède au XIXe siècle, sépare les réactifs :

• le chlorate est sur la tête ;
• le phosphore rouge, beaucoup moins dangereux que le phosphore blanc, est sur le frottoir.

L'allumette ne peut donc s'enflammer que si l'on frotte la tête sur le frottoir de la boîte. C'est ce qu'a constaté Fatoumata : ni la tête seule sur une pierre, ni le frottoir seul ne suffisent.

Il existe aussi des allumettes « tous frottoirs », qui s'allument sur toute surface rugueuse : leur tête contient elle-même un composé du phosphore. Elles sont plus dangereuses.

5. Le feu : utile mais dangereux

Les allumettes rendent un grand service : cuisiner, s'éclairer, allumer une lampe. Mais le feu peut aussi détruire. En saison sèche, quand l'harmattan souffle, une allumette jetée dans l'herbe sèche peut provoquer un feu de brousse qui détruit les champs, les forêts et les cases.

Règles de sécurité :

• ranger les allumettes hors de portée des jeunes enfants ;
• ne jamais jeter une allumette sans l'avoir éteinte ;
• frotter l'allumette en l'éloignant de soi et loin du visage et des vêtements ;
• garder les allumettes à l'abri de l'humidité (une tête mouillée ne s'enflamme plus) et loin des sources de chaleur.