L’oxygène peut se combiner avec le cuivre peut se combiner de différentes manières pour former deux types de composés : l’oxyde de cuivre (I), qui est normalement une poudre rougeâtre, et l’oxyde de cuivre (II), qui est généralement une poudre noire. Ils se présentent naturellement sous forme de minéraux sous forme cristalline. Les deux formes d’oxyde de cuivre sont utilisées dans la production de pigments, mais elles ont un certain nombre d’autres utilisations différentes.
Il existe deux oxydes de cuivre car il peut se lier à des non-métaux en donnant un ou deux électrons. L’oxygène forme des composés avec les métaux en gagnant deux électrons, il peut donc accepter un électron de chacun des deux atomes de cuivre – formant de l’oxyde de cuivre (I) – ou deux électrons d’un atome – formant de l’oxyde de cuivre (II). Les nombres I et II représentent le nombre d’électrons que le métal a fourni ; c’est ce qu’on appelle son indice d’oxydation. Les formules chimiques de ces composés sont respectivement Cu2O et CuO.
Oxyde de cuivre (I)
Occurrence et production
Ce composé, également connu sous le nom d’oxyde cuivreux, se produit naturellement dans certaines parties du monde sous le nom de cuprite minérale. Cependant, la plupart des composés utilisés dans l’industrie ont été fabriqués. Il peut être produit industriellement en chauffant le cuivre métallique à une température élevée, par l’électrolyse de solutions salines à l’aide d’électrodes en cuivre et en mélangeant d’autres composés du cuivre avec un agent réducteur. Certains sucres, tels que le glucose, agissent comme agents réducteurs et cette réaction, dans laquelle Cu2O se forme sous la forme d’une poudre rouge vif, est un test de laboratoire très sensible pour ces types de sucres.
Propriétés
Le Cu2O est une poudre rouge ou un matériau cristallin qui fond à 2250 1232 °F (XNUMX XNUMX °C). Il a tendance à s’oxyder lentement en oxyde de cuivre (II) dans l’air humide. Bien qu’il ne se dissolve pas dans l’eau ou les solvants organiques, il réagit avec des acides forts tels que l’acide chlorhydrique, nitrique et sulfurique pour former des sels. Il réagira également avec des alcalis forts, tels que l’hydroxyde de sodium et de potassium, pour former des composés appelés cuprates.
Les usages
Ce composé a été l’un des premiers semi-conducteurs à être découvert. Il démontre également l’effet photoélectrique, où l’exposition à la lumière fait circuler un courant électrique. Pour cette raison, il est utilisé dans les cellules photoélectriques et les détecteurs de lumière. Un matériau céramique fabriqué à partir de celui-ci agit comme un supraconducteur à des températures relativement élevées. Les supraconducteurs qui ne nécessitent pas de refroidissement extrême pour fonctionner sont toujours un domaine de recherche active.
L’une des principales utilisations de l’oxyde de cuivre(I) est l’agriculture. C’est un ingrédient dans de nombreux fongicides utilisés pour protéger une grande variété de plantes cultivées contre les maladies fongiques. Le composé est également le composant actif de nombreuses peintures antisalissures, qui sont utilisées pour protéger les navires et les structures sous-marines contre les incrustations de plantes et d’animaux marins. Il est également utilisé comme pigment dans la fabrication de certains types de verre et dans les émaux céramiques, leur donnant une couleur rouge, et comme catalyseur dans certains procédés chimiques.
Effets environnementaux
Les utilisations pesticides de Cu2O ont suscité des inquiétudes quant à ses effets sur l’environnement. Les composés solubles du cuivre dérivés de ces produits sont toxiques pour certaines formes de vie aquatique. On pense que c’est plus un problème dans l’eau douce, où les composés peuvent s’accumuler à partir des fongicides lavés des plantes. La présence de sel dans l’eau tend à réduire l’absorption des métaux par la vie marine.
Oxyde de cuivre(II)
Occurrence, production et propriétés
Ce composé – également connu sous le nom d’oxyde cuivrique (CuO) – se présente naturellement sous forme de ténorite minérale noire ou grise. Comme Cu2O, il peut être fabriqué en chauffant du cuivre, mais à une température plus basse. Cette méthode donne cependant une forme impure et il est préférable de la préparer en chauffant certains composés du cuivre contenant de l’oxygène, tels que le carbonate, l’hydroxyde ou le nitrate. C’est un solide noir qui fond au-dessus de 2192°F (1200°C). À cette température, il perd un peu d’oxygène, laissant de petites quantités d’oxyde de cuivre(I). Comme l’autre forme, l’oxyde de cuivre (II) est insoluble dans la plupart des solvants, mais réagit avec les acides, formant des sels.
Les usages
CuO est parfois ajouté aux glaçures d’argile comme pigment. Plusieurs couleurs, dont le rouge, le bleu et le vert, peuvent en être dérivées, selon la façon dont elle est utilisée. C’est un précurseur dans la production d’hydroxyde de cuprammonium, qui est utilisé dans la fabrication de rayonne. Parfois, le composé est ajouté en petites quantités à l’alimentation animale pour se protéger contre une carence en cuivre. Il est également utilisé comme abrasif pour polir les lentilles et autres composants optiques.
Effets sur la santé
Bien que le cuivre soit un élément essentiel pour les mammifères, bon nombre de ses composés, y compris les deux formes d’oxyde de cuivre, sont toxiques à presque toutes les doses. En cas d’inhalation, l’oxyde de cuivre(I) peut provoquer un essoufflement, une toux et des lésions des voies respiratoires. L’ingestion de ce composé peut provoquer une irritation du tractus gastro-intestinal, des vomissements, des douleurs à l’estomac et de la diarrhée. L’oxyde de cuivre (II) peut provoquer des symptômes similaires en cas d’ingestion, ainsi que des problèmes de vision et une décoloration de la peau. Les deux composés peuvent provoquer la fièvre des fondeurs, une affection qui produit des symptômes pseudo-grippaux et constitue un danger dans les professions impliquant un fort échauffement des structures ou des fils en cuivre.