Chapitres
Le cuivre est un élément chimique qui porte le numéro 29 dans la classification périodique des éléments. Cela signifie qu'un atome de cuivre a 29 protons dans son noyau. Il a également 29 électrons en orbite autour du noyau.
Il s'agit d'un métal rougeâtre naturellement présent dans la croûte terrestre, et connu depuis l'Antiquité pour ses nombreuses propriétés. Il est notamment malléable, ductile et il conduit très bien la chaleur et l'électricité.
En raison de sa conductivité thermique élevée, il est également utilisé dans la plomberie, la construction, la fabrication de pièces de monnaie et de bijoux, ainsi que dans la fabrication d'ustensiles de cuisine.
➡️ En voici les propriétés principales :
| 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 |
L'histoire du cuivre
Premières utilisations du cuivre
Le nom cuivre provient du latin "cuprum" qui désignait Chypre. Cela provient du fait que les Romains importaient le cuivre de Chypre.
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 :
Armes
Décorations
Bijoux
Vaisselle
Argenterie
Cette période définit ce qu'on appelle l'âge du cuivre.
L'âge du cuivre
➡️ 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 Égypte, à Chypre ou encore à Troie.
Les différentes formes du cuivre
Le cuivre est un métal assez abondant en certains points de la Terre. Son clarke s'élève à 60g 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).
➡️ Par ailleurs, le cuivre peut être recyclé de manière répétée sans perdre ses propriétés.
| Forme | Description | Exemples de minéraux |
|---|---|---|
| Cuivre natif | Présent sous forme de cristaux, fils ou feuilles, parfois en recouvrement sur d'autres minéraux | Alpes (France), États-Unis, Canada, Pologne, Bolivie |
| Cuivres gris | Cuivre associé à de l'antimoine et de l'arsenic | Freibergite, tennantite, tétraédrite |
| Sulfures de cuivre | Présents dans des minéraux comme la chalcopyrite, la bornite, la covelline, etc. | Chalcopyrite, bornite, covelline, chalcocite, carrollite, germanite, stannite, kërsterite |
| Forme d'oxydes | Oxydation en ions cuivriques (Cu2+) ou cuivreux (Cu+), présents dans des minéraux comme la cuprite et la ténorite | Cuprite, ténorite |
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.
Propriétés physiques et chimiques des différentes formes du cuivre
Le cuivre est un métal rouge orangé. Il est très malléable et ductile (peut être étiré sans pour autant se rompre), presque mou.
Ses capacités en conductivité thermique et électrique sont très élevées.
Le cuivre oxydé
À l'air libre, le cuivre s'altère et on voit une couche de couleur vert-grise, appelée patine ou vert-de-gris et qui le recouvre. 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.
➡️ Le cuivre oxydé se présente sous forme de deux principaux oxydes :
L'oxyde de cuivre (Cu2O) de couleur rouge
L'oxyde de cuivre (CuO) de couleur noire
@tibfromearth Comment oxyder du cuivre? Voilà. La bizzzzz 🐝🤌 #cuivre #bronze #copper #sculpture #art #arte #vert-de-gris #design #sculptor #diy #DIY #workingpenguin @Owatrol ♬ son original - tibfromearth
Le cuivre ionique
En solution aqueuse, le cuivre se trouve principalement sous forme d'ions cuivreux (Cu^2+), qui sont généralement de couleur bleue.
Les ions cuivreux sont impliqués dans de nombreuses réactions chimiques, y compris les réactions d'oxydo-réduction.
Les isotopes du cuivre
Les 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. Deux d'entre eux sont stables :
Cu-63
Cu-65
Cu-63 et Cu-65 ont respectivement des abondances naturelles d'environ
Il existe également plusieurs isotopes radioactifs de cuivre, mais ils ont des demi-vies très courtes et ne se trouvent généralement pas en quantités significatives dans la nature.
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 utilisée sous sa forme de corps simple, et parfois en alliage avec du laiton, du zinc, du bronze ou encore de l'étain.
➡️ En voici quelques utilisations au quotidien :
| Domaine | Utilisation |
|---|---|
| Architecture | Couverture de toits, statues |
| Industrie | Conducteurs électriques, électroaimants |
| Plomberie | Tuyaux d'eau domestiques |
| Instruments de musique | Instruments à vent (clairon, trompette...) |
| Bijouterie | Alliage pour bijoux |
| Monnaie | Pièces de monnaie (centimes) |
| Usage médical | Fongicide, radiographie, radiothérapie |
Les dangers du cuivre
Écotoxicité du cuivre
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, est 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 tant que pesticide. En effet, une trop forte concentration rend les sols infertiles. On a aussi observé des intoxications au cuivre chez les moutons vivant à proximité des vignes, le cuivre étant fréquemment utilisé 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 êtres 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.
La maladie de Wilson
Un excès de cuivre causera lui aussi des complications, il provoque même assez souvent une maladie de Wilson, une maladie génétique causée par une malformation du chromosome 13, transmise des parents à l'enfant.
Elle se caractérise par des troubles hépatiques et rénaux dus à l'accumulation de cuivre dans ces organes. Le traitement implique l'utilisation de médicaments pour réduire l'absorption ou favoriser l'excrétion du cuivre.
➡️ Et si vous appreniez tout ce qu'il faut savoir des propriétés chimiques de l'élément cuivre ? À vous de jouer !
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