Cuivre
> NUMÉRO ATOMIQUE 29
> MASSE ATOMIQUE 63,55u
Groupe
11
Famille
Métaux de transition
État physique naturel
Solide
Étymologie
De cyprium, grec ancien désignant l’île de Chypre – surnommée "l’île aux mille mines", le nom a évolué en cuprum (latin) pour devenir cuivre en français.
Découverte
Son utilisation remonte au moins au Ve millénaire avant notre ère.
Propriétés et généralités
Métal de couleur rouge-brun, ductile, malléable qui possède des propriétés exceptionnelles en matière de conductivités thermique et électrique – les plus élevées juste après l’argent. Le cuivre est notamment résistant à la corrosion atmosphérique et marine. Il peut prendre, en s’altérant superficiellement, une couleur caractéristique vert-de-gris, une patine de sulfate de cuivre justement très résistante à la corrosion. Le cuivre, l’or et le césium (jaune), et l’osmium (bleu), sont les seuls métaux n’étant pas gris ou argenté à l’état pur. Le cuivre serait le plus ancien métal utilisé par l’homme – dès le Ve millénaire avant notre ère: c’est l’un des rares étaux à se trouver à l’état « natif », soit à l’état naturel. Aujourd’hui, les plus gros producteurs de cuivre sont le Chili (pour près d’un tiers de la production mondiale), la Chine, le Pérou et les États-Unis.
Utilisations
Ses propriétés (conductivités, résistance à la corrosion, recyclabilité) en font un métal apprécié pour l’orfèvrerie, en bijouterie, pour la fabrication d’ustensiles de cuisine, dans la composition de certains alliages anciens et modernes (comme le laiton, certains bronzes, ou l’airain), pour la confection de matériel de conduction électrique ou encore en électronique ou les télécommunications (réseaux câblés, batteries, microprocesseurs, radiateurs pour ordinateur). Pour l’anecdote, la Statue de la Liberté comporte 81,29 tonnes de cuivre. C’est aussi un oligo-élément vital pour les organismes vivants et qui participe au bon fonctionnement de nombreuses fonctions physiologiques, comme la spermatogenèse. Il est également utilisé pour inhiber le processus contraceptif chez la femme sous forme de stérilet.
Certains composés du cuivre ont des applications biomédicales. Le sulfate de cuivre, par exemple, est utilisé comme fongicide, pour limiter la prolifération d’algues dans les étangs et piscines domestiques ou encore, en viticulture, pour lutter contre le mildiou. Plus généralement, on lui reconnaît des propriétés antibactériennes et antiseptiques; l’utilisation de surfaces de contact en cuivre, comme les poignées de porte, en milieu hospitalier est actuellement à l’étude pour diminuer le risque de transmission de maladies nosocomiales.
Quoi de neuf dans les labos ?
En étudiant des roches riches en matière organique déposées au fond des océans il y a 2,66 à 2,1 milliards d’années, une équipe internationale de chercheurs avec la contribution de deux équipes françaises de Poitiers (Institut de Chimie des Milieux et Matériaux de Poitiers; Université de Poitiers, CNRS) et de Brest (Laboratoire Domaines océaniques; Université de Bretagne Occidentale-CNRS) montre que les variations des teneurs des isotopes du cuivre ont enregistré l’oxygénation de l’atmosphère et les changements de nutriments dans les océans qui se sont produits entre 2,4 et 2,1 milliards d’années.
Certaines plantes sont capables d’extraire les métaux lourds contenus dans le sol et permettent aussi de récupérer des métaux parfois aussi précieux que toxiques. Car ces « hyperaccumulatrices » ont un super-pouvoir: elles sont capables de stocker dans leurs feuilles les métaux lourds… Il ne reste alors plus qu’à les récupérer, grâce à un traitement thermique et chimique 100% écologique.
Les chimistes cherchent à réaliser des molécules de plus en plus complexes comme par exemple des rotaxanes, machines moléculaires qui présentent un mouvement que l’on peut contrôler. Pour cela, ils font le plus souvent appel à une réaction dite de cyclo-addition, qui permet de générer des systèmes complexes, par assemblage successif de plusieurs fragments moléculaires.
En Équateur, le développement des activités pétrolières et la déforestation associée, notamment dans la région nord amazonienne, entraînent des effets délétères sur les écosystèmes mais aussi sur la santé des populations, en raison surtout des conditions de vie, souvent précaires, propres à l’Amazonie. Les populations sont donc exposées par inhalation, ingestion et contact dermique à un cocktail de polluants dont des métaux lourds. Des chercheurs ont pu distinguer les pollutions issues de phénomènes naturels (comme les volcans), de l’agriculture et de l’exploitation pétrolière.
Deux nouvelles études menées par des équipes internationales où sont impliqués l’Institut de physique nucléaire d’Orsay (IPNO, CNRS/Université Paris-Sud), le Centre de sciences nucléaires et de sciences de la matière (CSNSM, CNRS/Université Paris-Sud) et l’Institut pluridisciplinaire Hubert Curien (IPHC, CNRS/Université de Strasbourg), indiquent que le nickel-78 est probablement un noyau doublement magique. Cette découverte éclaire notre connaissance de la structure de ce noyau très riche en neutrons intervenant notamment dans la nucléosynthèse stellaire.