CUIVRE

Propriétés du cuivre

Les propriétés du cuivre sont données dans le tableau 1.

Propriétés physiques et mécaniques

Le cuivre cristallise dans le système cubique à faces centrées (a = 0,366 nm). C'est, après l'argent, le meilleur conducteur de la chaleur et de l'électricité, mais cette conductivité est très affectée par les éventuelles impuretés (phosphore, arsenic et aluminium notamment). Les atomes étrangers déforment le réseau et rendent plus difficile le transport des électrons.

Les caractéristiques mécaniques du métal pur sont moyennes ; elles le situent loin derrière l'acier, mais avant les métaux mous (zinc, plomb, étain). Sa dureté est 3 dans l'échelle de Mohs, la résistance à la traction est faible et l'allongement important. Les propriétés mécaniques du cuivre sont assez favorables à la mise en forme à chaud et à froid.

Le cuivre et ses alliages présentent cette intéressante particularité que leurs caractéristiques mécaniques s'améliorent lorsque la température baisse. De là leur utilisation comme matériaux cryotechniques dans l'industrie des gaz liquéfiés.

Du côté des hautes températures, au contraire, ils présentent deux inconvénients : la résistance à l'oxydation décroît avec la température et les caractéristiques mécaniques diminuent dès 200 ⁰C pour le cuivre pur. Les cupronickels et les cupro-aluminiums sont, parmi les alliages de cuivre, ceux qui résistent le mieux aux températures élevées. Pour ces alliages, la température limite est de l'ordre de 400 à 500 ⁰C selon le temps qu'ils demeurent à ces températures. Lorsqu'il faut associer résistance à la température et conductivité électrique, par exemple, on peut utiliser des matériaux composites.

Propriétés chimiques

Le cuivre précède l'argent et l'or dans le sous-groupe b de la première colonne du tableau périodique des éléments. Neuvième des dix éléments de transition compris entre le calcium et le gallium, il est le premier à posséder une sous-couche 3 d complète. L'arrangement des électrons implique que le cuivre est normalement monovalent, et les sels cuivreux ressemblent en effet aux sels d'argent, auxquels ils sont souvent mêlés dans la nature. L'oxyde, le sulfure et les halogénures cuivreux ont une structure covalente prédominante. Ils cristallisent dans le système cubique du type de celui de la blende. Les halogénures sont facilement fusibles et sont semi-conducteurs. L'ion Cu⁺ est incolore et diamagnétique. En raison de son rayon important (0,091 nm), il ne donne pas d'hydrates et ses complexes sont peu stables. D'une façon générale, les sels cuivreux sont instables en solution en raison de l'équilibre :

Les sels cuivriques anhydres cristallisés sont diversement colorés, mais la solution ammoniacale d'un sel cuivrique est toujours d'un beau bleu foncé, coloration caractéristique des ions [Cu (NH₃)_n]²⁺ ; les hydrates ont une couleur bleue ou verte. Très stables, les complexes cuivriques (hydrates, ammines) sont tous paramagnétiques lorsqu'ils ont un électron célibataire et ont une structure dsp².

Métal noble, le cuivre, à l'inverse du fer, du zinc et du plomb, ne déplace pas l'hydrogène de ses solutions, et n'est donc pas soluble dans les hydracides. Il est soluble, en revanche, dans les acides oxydants (acide nitrique, acide sulfurique concentré et chaud). L'ammoniaque le dissout également en donnant une solution bleue connue sous le nom de « liqueur de Schweitzer ».

Le cuivre résiste bien à la corrosion atmosphérique et marine ; une longue exposition entraîne la formation d'une fine couche de carbonate basique d'un beau vert. C'est la patine de certains toits.

Propriétés biochimiques

Le cuivre est, comme le fer, un élément indispensable à de nombreux processus vitaux.[...]

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Écrit par

C.I.C.L.A. : Centre d'information cuivre, laitons, alliages
Jean-Louis VIGNES : professeur d'université à l'I.U.F.M. de Créteil, chercheur au Centre d'études de chimie métallurgique (C.N.R.S.)

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Classification

Pour citer cet article

C.I.C.L.A. et Jean-Louis VIGNES. CUIVRE [en ligne]. In Encyclopædia Universalis. Disponible sur : (consulté le )

C.I.C.L.A. & VIGNES, J.. CUIVRE. Encyclopædia Universalis. (consulté le )

C.I.C.L.A. et VIGNES, Jean-Louis. « CUIVRE ». Encyclopædia Universalis. Consulté le .

C.I.C.L.A., et VIGNES, Jean-Louis. « CUIVRE ». Encyclopædia Universalis [en ligne], (consulté le )

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Autres références

ALCYNES
- Écrit par Jacques METZGER
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Les métaux de transition, principalement le cuivre et l' argent, engendrent des dérivés métalliques. Cette substitution a déjà lieu pour le cuivre divisé, avec dégagement d'hydrogène ; elle se fait plus facilement en présence de chlorure cuivreux solide, en suspension dans l'eau, mais elle n'est...
ALLIAGES
- Écrit par Jean-Claude GACHON
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La figure concerne le système cuivre (Cu)- tungstène (W). L'axe des abscisses représente la teneur de l'alliage en tungstène exprimée en atomes pour cent ou en poids pour cent ; la première échelle est utilisée dans les laboratoires de recherche tandis que la seconde est celle des industriels, qui préparent...
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Ce faciès, aussi mal défini que mal délimité géographiquement, est caractérisé par l'utilisation du cuivre natif provenant du bassin du lac Supérieur, surtout dans le Wisconsin. Des objets martelés dans ce cuivre imitent les formes des outils en ardoise polie de l'Archaïque laurentien et de l'Archaïque...
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