cuivre

Cuivre (cuprum) est un élément chimique de la Tableau périodique des éléments, qui a le symbole Cu et le numéro atomique 29. Le cuivre est un non allotropique métal à structure cristalline cubique à faces centrées, de couleur rouge. Il a une bonne conductivité thermique, malléabilité à froid et à chaud, ainsi qu'une bonne résistance à la corrosion.

Propriétés du cuivre

Certaines autres propriétés mécaniques

Limite d'élasticité – 60 MPa
Limite de résistance – 220 MPa (relativement mou)
Ductilité – 50 %
Contraction – 70 %

Résistance à la corrosion

La bonne résistance du cuivre à la corrosion est due à deux facteurs :

un potentiel électrochimique positif standard +0,34 V,
les effets d'oxydes et d'autres composés qui se forment à sa surface.

Contre la corrosion atmosphérique, le cuivre est protégé par la patine – une couche d'hydrocarbonates de cuivre. Il a également une bonne résistance dans les solutions d'acides non oxydants (acide chlorhydrique, acide fluorhydrique), si ceux-ci ne sont pas aérés. Le chlore chlore, ammoniac et les composés de soufre agissent négativement sur le cuivre.

Maladie hydrogène du cuivre

Si le cuivre contient une teneur en oxygène supérieure à 0,03 % oxygène, il est sujet à la fissuration. À des températures supérieures à 400 °C, l' hydrogène diffuse de l'atmosphère gazeuse dans le cuivre et réagit selon l'équation :

Cu₂O + H₂ → 2 Cu + H₂O

Vapeur d'eau provoque des pressions internes dans le cuivre, causant des fissures et des cavités.

Utilisation du cuivre

Le cuivre est utilisé à des fins techniques sous forme de métal pur (environ 55 % de la production), ainsi que sous forme de alliage avec divers éléments (le reste). Jusqu'à 75 % des produits en cuivre sont utilisés dans l'électrotechnique, suivis par la mécanique, l'alimentation et l'industrie chimique. Il est utilisé, par exemple, pour la fabrication de fils, de feuilles, de tuyaux et de pièces monnaie, dans l'agriculture pour le traitement des maladies des plantes, pour la protection du bois, de la peau et des tissus. En raison de sa haute conductivité électrique et thermique, il est également utilisé comme métabolite. Le sulfate, le carbonate, le cyanure, l'oxyde et le sulfure de cuivre, des sels courants, sont utilisés comme fongicide, composant dans la céramique et la pyrotechnie, pour le revêtement électrolytique ainsi que pour d'autres applications industrielles. Les alliages de cuivre, le bronze et le laiton, sont utilisés pour la fabrication d'instruments et d'outils dans divers secteurs.

Cuivre technique

le cuivre brut contient seulement 94 à 97 % de Cu,
le cuivre sidérurgique peut atteindre une pureté de 99,85 % de Cu, produit par raffinage pyrométallurgique du cuivre brut ,
le cuivre électrique ou cathodique atteint jusqu'à 99,95 % de Cu, produit par raffinage électrolytique,
le cuivre le plus pur, avec une teneur allant jusqu'à 99,999 % de Cu, est produit par raffinage sous vide à partir de cuivre cathodique,
pour le soudage , on utilise du cuivre désoxydé, résistant à la maladie hydrogène

Alliages de cuivre

Les alliages de cuivre forment deux groupes principaux :

les laitons – alliages de cuivre avec du zinc comme élément principal,
les bronzes – alliages de cuivre avec de l'étain, de l'aluminium, du plomb comme éléments principaux.

Composés de cuivre

Les composés les plus courants sont l'oxyde de cuivre(I), l'oxyde de cuivre(II) et le sulfure de cuivre(I). Il fait partie des minerais (par exemple la chalcopyrite CuFeS₂, la chalcosine Cu₂S, la cuprite Cu₂O et la malachite CuOH₂.CuCO₃).

Importance biologique

Le cuivre est un élément essentiel pour toutes les plantes supérieures et les animaux. Après l'absorption dans le système digestif , il se lie à l'albumine et est transporté vers le foie. Dans le sang , il se lie à une protéine plasmatique la céruloplasmine.

Il fait partie de divers enzymes, sous forme de centres de cuivre dans la cytochrome-C oxydase et dans la superoxyde dismutase (contient du cuivre et du zinc). En plus de son rôle dans les enzymes, le cuivre est utilisé dans le transport biologique d' électrons. Les protéines bleues en cuivre, qui participent au transport d'électrons, comprennent par exemple l'azurine et la plastocyanine. Le nom « cuivre bleu » provient de la couleur bleue intense due au transfert de charge du ligand au métal (ligand-to-metal charge transfer – LMCT), la bande d'absorption du complexe est autour de 600 nm.

Probablement le zinc et le cuivre se concurrencent lors de l'absorption dans le tractus digestif, donc un régime riche en l'un de ces minéraux peut entraîner un manque de l'autre. Dose journalière recommandée de cuivre pour les adultes en bonne santé est de 0,9 mg/jour.

Toxicité

Tous les composés de cuivre, sauf indication contraire, doivent être considérés comme toxiques. La dose létale de sulfate de cuivre(I) pour l'homme est d'environ 7 à 10 grammes^[1]. Le cuivre est le troisième élément trace le plus abondant dans l'organisme après le zinc et le fer. La concentration recommandée dans l'eau potable pour les humains varie selon la source, mais tend à se stabiliser entre 1,5 et 2 mg/L. Apport alimentaire de référence: la limite supérieure tolérable de consommation de cuivre alimentaire pour les adultes provenant de toutes les sources est de 10 mg/jour.

Une part importante de la toxicité du cuivre provient de sa capacité à accepter et à donner des électrons lors des changements d'état d'oxydation. Cela catalyse la formation d'ions radicaux très réactifs, tels que le radical hydroxyle d'une manière similaire à la réaction de Fenton. Cette activité catalytique est utilisée par les enzymes avec lesquelles le cuivre est normalement associé et est donc toxique uniquement lorsqu'il est séparé et non médiatisé. Cette augmentation de la quantité de radicaux libres non médiatisés est appelée stress oxydatif et est l'objet d'une recherche active dans diverses maladies, où le cuivre peut jouer un rôle important, mais mineur par rapport à la toxicité aiguë.