Chapitres
Le cuivre est un élément chimique qui porte le numéro 29 dans la classification périodique des éléments. 
| Informations générales | |
|---|---|
| Symbole | Cu |
| Numéro atomique | 29 |
| Famille | Métal de transition |
| Groupe | 11 |
| Période | 4 |
| Bloc | d |
| Masse volumique | 8,96 g.cm-3 |
| Dureté | 3 |
| Couleur | Rouge |
| Propriétés atomiques | |
| Masse atomique | 63 u |
| Rayon atomique | 135 pm |
| Configuration électronique | [Ar] 4s1 3d10 |
| Électrons par niveau d'énergie | 2 | 8 | 18 | 1 |
| Oxyde | Faiblement basique |
| Propriétés physiques | |
| État ordinaire | Solide |
| Point de fusion | 1084,62 °C |
| Point d'ébullition | 2562 °C |
Définitions
- Numéro atomique : Le numéro atomique d'un atome représente le nombre de protons de ce dernier
- Famille : L'UICPA (Union internationale de chimie pure et appliquée) a regroupé en 10 familles les éléments chimiques qui présentent des propriétés physiques et chimiques semblables
- Groupe : Chaque groupe correspond aux éléments chimiques présents dans une même colonne du tableau périodique des éléments
- Période : Chaque période correspond aux éléments chimiques présents dans une même ligne du tableau périodique des éléments. Ils partagent également le même nombre de couches électroniques. On en compte 7 au maximum
- Bloc : Les éléments périodiques sont classés par bloc selon leurs propriétés et selon les couches électroniques jusqu’auxquelles elles sont remplies
- Dureté : La dureté d'un matériau représente la résistance qu'il oppose à la pénétration. On peut la mesurer selon plusieurs méthodes : la méthode par pénétration, la méthode par rayage ou encore la méthode par rebondissement
- Point de fusion : Le point de fusion correspond à un moment de pression et de température à partir duquel l'élément chimique fond, passant ainsi de l'état solide à l'état liquide
- Point d'ébullition : Le point d'ébullition correspond à un moment de pression et de température à partir duquel l'élément chimique bout, passant ainsi de l'état liquide à l'état gazeux
Rappel : La classification périodique des éléments, aussi appelée tableau de Mendeleïev, du nom de son créateur. C'est un chimiste russe qui en 1869 créa un tableau dont le but était de regrouper tous les éléments chimiques connus par points communs (groupes et familles par exemple). Il a souvent été ajusté et mis à jour depuis cette époque. Sa dernière révision date de 2016 par l'UICPA (Union internationale de chimie pure et appliquée), une ONG suisse qui a pour but l'évolution de la physique-chimie. Le tableau périodique compte à ce jour 118 éléments. L’UICPA, l’Union Internationale de Chimie Pure et Appliquée est une organisation non gouvernementale ayant son siège à Zurich, en Suisse. Créée en 1919, elle s’intéresse au progrès de la chimie, de la chimie physique et de la biochimie. Ses membres sont les différentes sociétés nationales de chimie et elle est membre du Conseil International pour la Science. L’UICPA est une autorité reconnue dans le développement des règles à adopter pour la nomenclature, les symboles et autres terminologie des éléments chimiques et leurs dérivé via son Comité Interdivisionnel de la Nomenclature et des Symboles. Ce comité fixe la nomenclature de l’UICPA.
L'histoire du cuivre
Étymologie
Le nom cuivre provient du latin "cuprum" qui désignait Chypre. Cela provient du fait que les Romains importaient le cuivre de Chypre.
Premières utilisations
Le cuivre a été le tout premier métal utilisé par l'homme dès 5000 avant J.-C. En effet, c'est l'un des rares métaux à se trouver pur à l'état natif, avec l'or. C'est pourquoi il a tout de suite commencé à s'instaurer la métallurgie du cuivre. Il avait plusieurs utilisations. En voici quelques unes :
- Armes,
- Décorations,
- Bijoux,
- Vaisselle,
- Argenterie.
Cette période définit ce qu'on appelle l'âge du cuivre. 
L'âge du cuive
L'âge de cuivre est une période historique qui intervient après la Préhistoire et avant l'âge du bronze. En Europe, on définit que cette période s'est déroulée entre -2500 et -1800 ans avant J.-C. L'influence de cet artisanat viendrait de la mer Égée située entre la Grèce et la Turquie actuelles. On remarque aussi cet artisanat du cuivre sur d'autres continents, comme en Egypte, à Chypre ou encore à Troie.
Présence à l’état naturel
Cuivre natif
Le cuivre est un métal assez abondant en certains points de la Terre. Son clarke s'élève à 60 g par tonne.
Le clarke d’un élément chimique définit sa présence moyenne dans la croûte terrestre . Il s’exprime sous la forme d’une fraction massique en pourcentage, ppm (partie par million), ou ppb (partie par milliard)
Il peut se trouver à l'état natif sous forme parfois de cristaux et plus régulièrement de fils, de feuilles et encore en recouvrement sur des minéraux. Il apparaît dans des espèces minérales telles que les basaltes, les grès et les schistes. On retrouve ces gisements naturels en plusieurs points de la Terre à savoir :
- En France (dans les Alpes notamment),
- Aux Etats-Unis,
- Au Canada,
- En Pologne,
- En Bolivie.
Cuivres gris
On trouve aussi du cuivre associé à de l'antimoine et de l'arsenic, c'est ce que l'on appelle des cuivres gris. Ils sont sont présents dans la freibergite, la tennantite ou encore la tétraédrite
Sulfures de cuivre
On peut aussi trouver le cuivre à l'état naturel sous forme de sulfures, dans les minéraux suivants :
- La chalcopyrite,
- La bornite,
- La covelline,
- La chalcocite,
- La carrollite,
- La germanite,
- La stannite,
- La kërsterite.
En chimie, un sulfure est un composé chimique où le soufre, sous sa forme S-2, donc en état d'oxydation -2, est associé à un autre élément chimique ou un de ses radicaux
Forme d'oxydes
Le cuivre s'oxyde sous la forme d'ions cuivriques de formule Cu2+ ou d'ions cuivreux de formule Cu+. On les retrouve dans les minéraux suivants : la cuprite et la ténorite.
Gisements
Il existe des mines de cuivre à ciel ouvert, où il se trouve sous la forme de sulfures en grande partie. Ses mines se trouvent en divers points du globe comme au Mexique, aux Etats-Unis, au Chili et au Pérou par exemple.
Propriétés physiques et chimiques des différentes formes du cuivre
Un corps est dit ductile quand il peut être étiré sans pour autant se rompre
A l'air libre, il s'altère et on voit une couche de couleur vert-grise, appelée patine ou vert-de-gris et qui recouvre le cuivre. C'est le dioxyde de carbone et non l'air qui oxyde le cuivre. La plupart des acides attaquent le cuivre. Il se dissout parfaitement dans l'acide nitrique.
Isotopes
Des isotopes sont des atomes qui possèdent le même nombre de protons mais un nombre différent de neutrons
Le cuivre possède 29 isotopes connus, leur nombre de masse allant de 52 à 80.
Le nombre de masse d’un atome est le nombre de nucléons qu’il contient. Il s’agit donc de la somme du nombre de protons et du nombre de protons qui constituent le noyau de l’atome
Ses deux isotopes les plus stables sont le cuivre 63 et le cuivre 65, ceux que l'on trouve dans la nature. Son radioisotope le plus stable a une durée de demie-vie de 61 heures et son plus instable a une durée de demie-vie de 75 ns.
La production de cuivre
Environ 40 % du cuivre provient de cuivre recyclé. Le reste est produit à partir des extractions ayant eu lieu dans les mines de cuivre. On compte à plus de 18 millions le nombre de tonnes de cuivre produites par an. A la cadence d'extraction actuelle, on considère que les ressources de la Terre suffiraient à poursuivre son exploitation pendant 5 millions d'années.
Les différentes utilisations du cuivre
Le cuivre est le troisième métal le plus utilisé au monde après le fer et l'aluminium. Presque la totalité du cuivre est utilisé sous sa forme de corps simple, et parfois en alliages avec du laiton, du zinc, du bronze ou encore de l'étain.
En architecture
Le cuivre a longtemps été utilisé en architecture, comme matériau de couverture étanche. Il était souvent utilisé dans la confection des toitures en forme de dôme. Il est entré dans la composition de nombreuses statues, dont la plus célèbre est la statue de la Liberté, aux Etats-Unis.
Dans l'industrie
Le cuivre est utilisé en industrie pour la réalisation de conducteurs électriques, grâce à sa forte conductivité. Par exemple, il est utilisé pour les éléctroaimants, les commutateurs et les relais électriques.
Une utilisation aussi domestique
Une des utilisations majeures du cuivre est celle en plomberie. En effet, la totalité des tuyaux d'eau de nos maisons sont fait d'un alliage de cuivre. On le retrouve aussi dans des instruments de musique. Une famille d'instruments à vent porte même le nom de "cuivres". En voici quelques-uns :
- Le clairon,
- Le baryton,
- La contrebasse à vent,
- La trompette,
- Le tuba,
- Le cor,
- La trompette.
Le cuivre est aussi utilisé en bijouterie, allié à d'autres métaux. Pour finir, le cuivre et présent dans tous nos porte-monnaies. En effet, les pièces de centimes sont constituées de cuivre, ce qui leur donne leur couleur rouge-orangée. 
Usage médical
On utilise le sulfate de cuivre II (voir notre article détaillé ici) comme fongicide afin de stopper le développement des algues dans les piscines et bassins domestiques. On utilise des isotopes radioactifs du cuivre, comme le cuivre 64 en radiographie car il fonctionne comme marqueur radioactif. Son action peut aussi être appliquée en radiothérapie pour le traitement du cancer.
Dangers
Écotoxicité
On dit d’un objet qu’il est écotoxique lorsqu’il est toxique pour l’environnement, c’est-à-dire polluant
Le cuivre sous ses formes ioniques et écotoxique dès de très petites concentrations pour les organismes aquatiques, les mousses et les lichens. Il a donc des propriétés antifongiques, bactéricides et algicides. Il faut être attentif à sa concentration lors de son utilisation en temps que pesticide puisqu'une trop forte concentration rends les sols infertiles. On a aussi observé des intoxications au cuivre chez les moutons vivant à proximité des vignes, le cuivre étant utilisé fréquemment dans ses exploitations.
Les dangers du cuivre pour l'Homme
En cas d'absorption trop élevée de cuivre ou de l'un de ses dérivés (oxyde, vert de gris, etc.), il est possible d'avoir une intoxication au cuivre. Cette dernière peut se manifester par de violents vomissements et mettre en danger la vie du sujet. Cependant, le cuivre reste un élément essentiel aux être vivants. En effet, c'est un oligo-élément indispensable à la vie. Il sert à produire l'hémoglobine contenue dans le sang et renforce le système immunitaire. Un déficit en cuivre se caractérisera par des problèmes sanguins. Un excès de cuivre causera lui aussi des complications, il provoque même assez souvent une maladie de Wilson.
Maladie de Wilson
La maladie de Wilson est une maladie génétique. Elle se transmet des parents à l'enfant et est causée par une malformation au niveau du chromosome 13. Elle se caractérise par des problèmes de foie et de reins. En effet, le corps n'élimine pas correctement le cuivre qui s'accumule dans ces organes, causant de graves complications. Le traitement consiste à soit prendre des médicaments qui diminuent l'absorption du cuivre dans le corps ou alors des médicaments qui favorisent l'excrétion du cuivre, dans les urines notamment. Dans tous les cas, il est recommandé aux patients d'adopter un régime pauvre en cuivre et de bannir ces aliments :
- Fruits de mer,
- Foie de veau ou de génisse,
- Chocolat,
- Cacahuètes,
- Champignons.
Et si vous appreniez tout ce qu'il faut savoir des propriétés chimiques de l'élément cuivre ?
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