Cuivre
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Général | |||||||||||||||||||||||||||||||
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Nom, Symbole, Numéro | Cuivre, Cu, 29 | ||||||||||||||||||||||||||||||
Série chimique | métaux de transition | ||||||||||||||||||||||||||||||
Groupe, Période, Bloc | 11, 4, d | ||||||||||||||||||||||||||||||
Masse volumique, Dureté | 8920 kg/m³, 3 | ||||||||||||||||||||||||||||||
Couleur | Cuivré, métallique |
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Propriétés atomiques | |||||||||||||||||||||||||||||||
Masse atomique | 63.536 u | ||||||||||||||||||||||||||||||
Rayon atomique (calc) | 135 (145) pm | ||||||||||||||||||||||||||||||
Rayon de covalence | 138 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||
Rayon de van der Waals | 140 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||
Configuration électronique | [Ar]3d10 4s1 | ||||||||||||||||||||||||||||||
Électrons par niveau d'énergie | 2, 8, 18, 1 | ||||||||||||||||||||||||||||||
États d'oxydation (Oxyde) | 2,1 (faiblement basique) | ||||||||||||||||||||||||||||||
Structure cristalline | Cubique face centrée | ||||||||||||||||||||||||||||||
Propriétés physiques | |||||||||||||||||||||||||||||||
État de la matière | solide | ||||||||||||||||||||||||||||||
Température de fusion | 1357.6 K (1084.6°C) | ||||||||||||||||||||||||||||||
Température de vaporisation | 2840 K | ||||||||||||||||||||||||||||||
Volume molaire | 7.11 ×10-6 m³/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||
Énergie de vaporisation | 300.3 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||
Énergie de fusion | 13.05 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||
Pression de la vapeur | 0.0505 Pa à 1358 K | ||||||||||||||||||||||||||||||
Vélocité du son | 3570 m/s à 293.15 K | ||||||||||||||||||||||||||||||
Divers | |||||||||||||||||||||||||||||||
Électronégativité | 1.9 (Échelle de Pauling) | ||||||||||||||||||||||||||||||
Capacité calorique spécifique | 380 J/(kg*K) | ||||||||||||||||||||||||||||||
Conductivité électrique | 59.6 106 (S/m) | ||||||||||||||||||||||||||||||
Conductivité thermique | 401 W/(m*K) | ||||||||||||||||||||||||||||||
Coefficient de dilatation linéaire | 1.7 10-5 °C-1 | ||||||||||||||||||||||||||||||
1er Potentiel d'ionisation | 745.5 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||
2e Potentiel d'ionisation | 1957.9 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||
3e Potentiel d'ionisation | 3555 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||
4e Potentiel d'ionisation | 5536 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||
Isotopes les plus stables | |||||||||||||||||||||||||||||||
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Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire. |
Le cuivre est un élément chimique de symbole Cu et de numéro atomique 29.
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[modifier] Caractéristiques
Métal de couleur rougeâtre, il possède une haute conductivité thermique et électrique (à température ambiante, le seul métal pur ayant une meilleure conductivité électrique est l'argent). Le cuivre pourrait bien être le premier métal à avoir été utilisé, étant donné que des pièces datant de 8700 avant J.-C. ont été trouvées.
- Dureté : 3.5-4.5
- Densité : 8.93
- Clivage : absent
- Fracture : écailleuse
- Couleur de la poudre : rouge métallisé
- Éclat : métallique
- Fluorescence : aucune
- Classe : élément
- Système cristallin : cubique
[modifier] Minerai de cuivre
Le cuivre est un des rares métaux qui existe à l'état natif. Ce fait d'ailleurs expliquant probablement qu'il fut le premier métal utilisé par les hommes. L'occurrence du cuivre natif est cependant assez faible. On le trouve le plus fréquemment sous forme de sulfure ou de sulfo-sel.
[modifier] Sulfures
- La chalcopyrite : Cu2S, Fe2S3
- La bornite : 3Cu2S, Fe2S3
- La covelline : CuS
- La chalcocite : Cu2S
Souvent utilisé pour faire des instruments de cuisines et parfois certains sous vêtements peuvent avoir des fibres de cuivre véritables
[modifier] Sulfo-sel
- l’énargite 3Cu2S, As2S5
[modifier] Oxydes
- Mélancolise ou ténorite CuO
- Oxyde cuivreux ou Cuprite : Cu2O
[modifier] Carbonates
[modifier] Silicates
- Chrysocolle : SiO4Cu,2 H2O
[modifier] Sulfate et chlorure
- Brochantite : Cu4(SO4)(OH) 6
- Atacamite : Cu2Cl(OH) 3
[modifier] Propriétés biologiques et écotoxiques
Le cuivre, à très faible dose est un oligo-élément indispensable à la vie. Il est notamment nécessaire à la formation de l'hémoglobine et remplace même le fer pour le transport du sang chez une espèce de moustique, le chironome plumeux qui lui doit sa teinte verdâtre. Chez l'homme et les mammifères, régulé par le foie, le cuivre intervient dans la fonction immunitaire (démontré chez le rat) et contre le stress oxydant. Il est stocké, excrété via la bile ou distribué vers les organes.
Bien que le porc n'en ait pas besoin de plus de 6 à 6 mg/kg d'aliment (NRC, 1998), du cuivre et ajouté à son alimentation car il s'est montré être un puissant facteur de croissance s'il est associé à une supplémentation en Zinc (à 150 à 250 ppm de Cu en post-sevrage dans l'alimentation des porcelets, soit 30 fois leur besoin normal est une pratique courante, qui explique l'augmentation de la charge de cuivre polluante des lisiers. Le mouton serait lui tué par le cuivre dès 15 mg de Cu par Kg d'aliment ; la mort survenant après une phase hémolytique lorsque le taux de Cu foie dépasse 350 à 1000 ppm de matière sèche (selon Bremner 1998, Underwood et Suttle 1999). Le mouton semble être le mammifère le plus sensible, parmi ceux dont les réactions au cuivre ont été étudiée.
Le cuivre est aussi - à dose plus élevée et sous ses formes oxydée (vert-de-gris, oxyde cuivreux) - un puissant poison pour l'Homme, comme - à des doses parfois infimes - pour de nombreux organismes (algues, mousses, microorganismes marins, champignons microscopiques). Ce fait connu depuis l'antiquité a justifié son utilisation comme pesticide (ex : Bouillie bordelaise) ou comme biocide, notamment dans les antifoulings.
Ses vertus bactéricides et antifongiques et sa ductilité ont aussi, comme pour le plomb (qui est lui bien plus toxique) justifié son utilisation dans les canalisations d'eau et dans certains pays pour les toitures et gouttières (ni mousse ni plantes s'y installent, mais l'eau s'y charge de cuivre). Le cuivre a été utilisé pour les cuves et tuyauteries de fabrication de la bière et distillation d'alcool, pour les marmites à confiture et pour la fabrication de fromages à pâte cuite. Sa résistance à la corrosion et sa toxicité empêchant la prolifération et la fixation d'algues et d'organismes marins a encouragé ses usages dans la marine, sous forme de cuivre ou plus souvent de laiton (clous, hublots, serrures, charnières, etc). Les sels de cuivre, comme le sulfate ou l'oxychlorure, présentent des propriétés fongicides mises à profit pour la viticulture et l'agriculture. Un simple fil de cuivre tendu sur le faite d'une toiture tue toules les mousses et algues qui pourraient y pousser, bien que la pluie ne s'y charge que d'une quantité infime de molécules de cuivre.
L'oxyde cuivreux des peintures antifouling récentes, pour certaines volontairement érodables pour libérer plus longtemps leurs biocides, tuent les bernacles et bien d'autres espèces dès leur stade larvaire, mais en relâchant du cuivre qui contamine à cette occasion les eaux environnantes. Le cuivre utilisé sur les vignes n'étant pas dégradable, il finit par s'accumuler dans les points bas où il atteint des taux préoccupant dans le sol et l'eau pouvant localement provoquer la mort d'animaux qui y sont sensibles, comme le mouton.
[modifier] Toxicologie
Le Cuivre est un oligo élément pour l'Homme, mais Holland et White ont montré expérimentalement, in vitro, en 1988 que le cuivre provoque une immobilisation non réversible du sperme in vitro ( suite à inhalation provoquée chez des rats males d'un aérosol de chlorure de cuivre). Des changements histomorphologiques, et dans la mobilité du sperme son observés corrélativement à une modification du poids des testicules et des taux d'hormones sexuelles après 4 mois d'exposition à 19,6 mg/m3 de cuivre (Gabuchyan, 1987). Les auteurs remarquent que cette toxicité pourrait expliquer l'efficacité contraceptive des stérilets en cuivre. Pour en savoir plus, voir le rapport INERIS sur le cuivre
[modifier] Applications en construction mécanique et électrique
- Le cuivre est couramment utilisé en laboratoire comme cible dans les tubes à rayons X pour la diffraction sur poudres. La raie Kα du cuivre a pour longueur d'onde moyenne 1,54182 Å.
Le cuivre est rarement utilisé pur, sauf pour les conducteurs électriques et dans le cas où l'on souhaite une grande conductivité thermique. Les alliages de cuivre, par contre, sont très largement utilisés dans de nombreux domaines.
- pièces de frottement et d'usure : voir l'article tribologie
- pièces devant résister à la corrosion,
- ...
[modifier] Symbolique
Les noces de cuivre symbolisent les 32 ans de mariage dans le folklore français.
Traditionnellement, le cuivre est associé à la planète Vénus. Les alchimistes utilisaient le symbole ♀ pour le représenter. C'est donc un métal associé à la féminité, la jeunesse et l'amour. Des miroirs anciens, symbole de narcissisme, étaient fait de cuivre.
[modifier] Économie
En 2004, la production mondiale de cuivre est de 16,015 millions de tonnes. Les principaux producteurs sont le Chili (37,3 %), les États-Unis (8 %, dont 62 % en Arizona), le Pérou (7,1 %) et l'Indonésie (5,7 %). En Europe, le principal producteur est la Pologne avec 585 000 tonnes/an.
En avril 2006, le cours du cuivre est à environ 6300 euros/tonne, en forte hausse par rapport à 2005, due principalement à une forte demande asiatique. Sur les 8 premiers mois de l'année 2006, la hausse s'est montée à 69 %.
Le premier consommateur de cuivre est la Chine, qui absorbe 22 % de la production mondiale (3 Mt).
La production mondiale de cuivre secondaire à partir du recyclage s'est élevée à 2 Mt en 2005, soit 13 % de la production totale de ce métal.
[modifier] Voir aussi
[modifier] Liens internes
- Les cuivres en tant qu'instruments de musique
- Âge du cuivre
- Âge du bronze
- Cuivre (musique)
- Alliages de cuivre
- Laiton (allié au zinc)
- Bronze (allié à l'étain)
- Cuproaluminium (allié à l'aluminium)
- Cupronickel (allié au nickel)
- Maillechort (allié au nickel et au zinc)
- Zamak (alliage de zinc, aluminium et magnésium auquel le cuivre est parfois associé)
[modifier] Lien externe
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