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cuivre

(latin populaire coprium, du latin classique aes cyprium, bronze de Chypre)

Métal de couleur rouge-brun. (Élément chimique de symbole Cu.)

  • Numéro atomique : 29
  • Masse atomique : 63,54
  • Masse volumique (à 20 °C) : 8,9 g/cm3
  • Température de fusion : 1 083,4 °C

Le cuivre est, après l'argent, le meilleur conducteur de la chaleur et de l'électricité. Il présente une faible réactivité chimique, n'étant attaqué que par l'acide nitrique et l'acide sulfurique à chaud. À l'air, il se recouvre d'une couche toxique de carbonate basique, appelé vert-de-gris. L'ion cuivreux (I) est monovalent ; l'ion cuivrique (II), divalent. L'oxyde cuivreux Cu2O sert à colorer les verres en rouge ; le chlorure cuivreux CuCl, poudre blanche insoluble dans l'eau, est, en solution dans l'ammoniaque, le réactif de l'acétylène. L'oxyde cuivrique CuO, noir, sert à colorer les verres en vert ; le sulfate de cuivre CuSO4 est bleu à l'état hydraté, blanc à l'état anhydre. Il est employé en teinture, en électrométallurgie, en galvanoplastie et en agriculture (bouillies cupriques pour la vigne).

En médecine, le cuivre est utilisé comme antiseptique cutané. Le plus souvent, il est associé au sulfate de zinc dans la formule de Dalibour.

Métallurgie du cuivre

Les minerais oxydés (cuprite, azurite, malachite) sont moins répandus que les minerais sulfurés (chalcopyrite, chalcosine, bornite), qui se trouvent surtout aux États-Unis, en Russie et au Chili. Le traitement des minerais se fait essentiellement par voie sèche, au water-jacket ou au four à réverbère, après un grillage oxydant. L'addition de fondant permet d'éliminer la gangue sous forme de scories. Après la fusion, il reste une matte, enrichie à environ 40 % de cuivre ; un convertissage permet d'obtenir le cuivre brut (cuivre blister). L'affinage par voie sèche au four à réverbère donne un cuivre titrant au moins 99,5 % de métal pur. L'affinage électrolytique, par électrolyse d'anodes en cuivre brut dans une solution de sulfate de cuivre acide, donne sur la cathode un dépôt de cuivre dont la pureté dépasse 99,95 %.

Utilisation du cuivre et de ses alliages

Le cuivre pur est utilisé pour son excellente conductivité électrique (câbles, appareillage électrique), sa conductibilité thermique (chaudières, échangeurs) et sa bonne tenue à la corrosion atmosphérique (canalisations). L'addition du cuivre à d'autres éléments métalliques diminue les conductibilités thermique et électrique, mais améliore les caractéristiques mécaniques ou de résistance à la corrosion. Les principaux alliages sont les laitons, les bronzes, les cuproaluminiums, les cupronickels et les maillechorts.

Production

Utilisé depuis le xe s. avant J.-C., le cuivre a connu un développement continu depuis la révolution industrielle et singulièrement depuis le début du xxe s., passant de 495 000 tonnes en 1900 à 17 millions de tonnes en 2006, soit un accroissement moyen de 4 % par an. Actuellement la production annuelle de minerai (en métal contenu) est de l'ordre de 15 millions de tonnes. Le Chili est le premier producteur, loin devant les États-Unis, le Pérou, l'Australie et la Chine. La quantité de métal utilisée est supérieure à celle fournie par le minerai, en raison du recyclage qui rend disponible de 30 à 41 % de volume supplémentaire, selon les régions du monde. Les plus importants producteurs de cuivre raffiné sont la Chine (3,5 millions de tonnes), le Chili (2,9 millions de tonnes), le Japon (1,5 million de tonnes) et les États-Unis (1,2 million de tonnes).La Chine et les États-Unis sont les premiers importateurs et consommateurs de cuivre.

La demande étant croissante, les projets d'extraction se multiplient, notamment au Chili et au Pérou, ainsi qu'en République démocratique du Congo et en Zambie.

ARCHÉOLOGIE

Le cuivre natif a été martelé très anciennement pour la fabrication de perles, d'épingles et d'alènes (Ali Koch en Iran ou Çayönü tepesi en Anatolie). De petits objets apparaissent dans des contextes des IXe-VIIe millénaires avant notre ère. Cette période est dite chalcolithique. Les premiers indices de la fonte du cuivre sont les scories du site de Çatal Höyük en Anatolie, occupé entre 7000 et 6000 avant notre ère. Avec la fusion du cuivre, la métallurgie prend naissance. Au IVe millénaire, au Moyen-Orient, elle se développe et joue un rôle important dans la création des cités-États de Sumer (tombes royales d'Our). L'alliage avec l'étain (le bronze) est connu vers 3000 avant J.-C. Le cuivre est apparu au VIe millénaire en Turkménie, au Ve millénaire en Égypte et probablement sur les bords occidentaux de la mer Noire. Ce n'est qu'au IIIe millénaire que l'Europe occidentale le connaît. En Italie, dans le midi de la France et sur la côte orientale de la péninsule Ibérique, des lames de poignard et des perles en cuivre circulent vers 2500 avant J.-C. dans des contextes archéologiques locaux (culture de Remedello en Italie, culture des Treilles en France, culture de Los Millares en Espagne). En Amérique du Nord, le cuivre natif est également travaillé dès le IIIe millénaire avant notre ère.

MÉDECINE

Le cuivre est un oligoélément indispensable à l'organisme. Il est en effet nécessaire au bon fonctionnement de certaines enzymes, jouant notamment un rôle dans la protection contre certaines substances toxiques (radicaux libres). Les besoins quotidiens de cuivre chez l'adulte seraient de l'ordre de 1,5 à 2 milligrammes. L'accumulation de cuivre dans l'organisme s'observe dans la maladie de Wilson, une affection héréditaire qui se manifeste par des lésions du foie et du cerveau, ou encore lors d'une médication inadaptée ou d'une intoxication.