Qu’est-ce que l’oxyde de cuivre ?
L’oxyde de cuivre est, comme son nom l’indique, le résultat de l’oxydation du cuivre.
Il existe deux types d’oxyde de cuivre : l’oxyde de cuivre (I) et l’oxyde de cuivre (II). L’oxyde de cuivre (I) est obtenu par réduction d’une solution aqueuse avec la solution de Fehling. L’oxyde de cuivre (II), quant à lui, peut être obtenu en chauffant au rouge des morceaux de cuivre dans l’air.
Utilisations de l’oxyde de cuivre
1. Oxyde de cuivre (I)
L’oxyde de cuivre (I) est utilisé pour les redresseurs, les pigments rouges et les glaçures rouges, les matières premières pour les fongicides et les pesticides, ainsi que pour les peintures de fond de navire et d’eau de mer, les peintures antisalissures pour les filets de pêche et le pigment rouge pour le verre. Les peintures à l’oxyde de cuivre (I) sont appliquées sur le fond des navires pour empêcher les bernacles d’adhérer au fond du navire, réduisant ainsi la consommation de carburant.
Traditionnellement, on utilisait des composés organiques d’étain hautement toxiques, mais depuis quelques années, on utilise des peintures de fond de navire à base d’oxyde de cuivre (I) qui sont respectueuses de l’environnement. Il est également utilisé comme catalyseur pour les cellules photoélectriques, la stérilisation des semences, la production de résines synthétiques et d’enzymes.
2. Oxyde de cuivre (II)
L’oxyde de cuivre (II) est utilisé comme agent oxydant puissant dans les réactifs, les catalyseurs et les pigments pour l’analyse des éléments organiques et l’analyse des gaz, ainsi que dans les glaçures céramiques et les colorants vert-bleu pour le verre. Il est particulièrement connu comme matière première du bleu de phtalocyanine, un pigment bleu au pouvoir colorant particulièrement clair et puissant.
Il est également utilisé dans les dispositifs à semi-conducteurs et les produits chimiques de placage. Il est également utilisé dans la fabrication de peintures, de rayonne, de sels de cuivre, de polis pour verre optique, de produits agrochimiques et comme matière première pour les produits de préservation du bois. Lorsque des céramiques sont cuites par réduction avec une glaçure contenant de l’oxyde de cuivre (II), l’oxyde de cuivre (II) est réduit en oxyde de cuivre (I), ce qui donne une couleur rouge.
Caractéristiques de l’oxyde de cuivre
1. Oxyde de cuivre (I)
L’oxyde de cuivre (I), également connu sous le nom d’oxyde cuivreux, d’oxyde de cuivre rouge ou de sous-oxyde de cuivre, est une poudre rouge dont la formule chimique est Cu2O. Il est stable lorsque l’air est sec, mais s’oxyde progressivement en oxyde de cuivre (II) lorsque l’humidité est élevée.
Il a un poids moléculaire de 143,08, une densité de 5,88, un point de fusion de 1 235°C, un point d’ébullition de 1 800°C et perd de l’oxygène au point d’ébullition. Il est soluble dans l’acide chlorhydrique, l’eau de chlorure d’ammonium et l’eau ammoniacale, mais pas dans l’eau ni dans l’alcool.
2. Oxyde de cuivre (II)
L’oxyde de cuivre (II), également connu sous le nom d’oxyde de cuivre noir, est une poudre ou un grain noir dont la formule chimique est CuO. On le trouve dans les minerais naturels de cuivre noir. Lorsque la poudre de cuivre est chauffée dans de l’oxygène, de l’oxyde de cuivre (II) se forme, ce qui donne une poudre noire amorphe.
Il a un poids moléculaire de 79,55, une densité de 6,31, un point de fusion de 1 026°C et est soluble dans l’acide chlorhydrique, l’eau de chlorure d’ammonium et l’eau d’ammoniaque. Il est également soluble dans les solutions alcalines d’hydroxyde et les solutions aqueuses sont de couleur bleue. Il n’est pas nécessaire dans l’eau ou l’alcool.
Autres informations sur l’oxyde de cuivre
1. Oxyde de cuivre et réduction
Les principes d’oxydation et de réduction du cuivre et de l’oxyde de cuivre peuvent être vérifiés par l’expérience. Lorsque la poudre de cuivre est chauffée à l’aide d’un brûleur à gaz, par exemple, elle devient un solide noir. Il s’agit de l’oxyde de cuivre (II) CuO. Lorsque le cuivre est chauffé, il réagit avec l’oxygène de l’air pour former l’oxyde de cuivre. Le cuivre perd alors toutes ses propriétés, telles que son éclat métallique et sa conductivité électrique et thermique.
L’oxyde de cuivre peut alors être retransformé en son cuivre d’origine par réduction. Il existe plusieurs méthodes, mais celle qui utilise le carbone consiste à placer de l’oxyde de cuivre et de la poudre de carbone dans un tube à essai et à le chauffer à l’aide d’un brûleur à gaz pour faire apparaître du cuivre à l’éclat métallique. Le carbone se combine à l’oxygène de l’oxyde de cuivre pour former du dioxyde de carbone, laissant apparaître le cuivre.
Dans la méthode à l’hydrogène, un tube à essai est rempli d’hydrogène et de l’oxyde de cuivre chauffé à haute température y est placé, ce qui permet d’obtenir un cuivre brillant. L’hydrogène se combine à l’oxygène de l’oxyde de cuivre pour former de l’eau, laissant le cuivre. De petites gouttelettes d’eau peuvent être observées sur la paroi intérieure de l’éprouvette. L’affinage du cuivre est une technologie industrielle qui utilise la réaction de réduction de l’oxyde de cuivre. Le minerai de cuivre contient de nombreuses impuretés, il est donc fondu au moyen d’un processus de réduction.
2. Méthodes de production de l’oxyde de cuivre
Oxyde de cuivre (I)
- Méthode de l’électrolyse
Lorsque des plaques de cuivre munies d’électrodes positives et négatives sont électrolysées dans une saumure à 50 °C, il se forme du chlorure cuivreux du côté de la cathode, qui est transformé en oxyde de cuivre (I) par l’hydroxyde de sodium produit du côté de la cathode. - Procédés chimiques
L’Oxyde de cuivre (I) est également formé en ajoutant un agent réducteur et une solution alcaline telle qu’une solution d’hydroxyde de sodium à une solution de chlorure de cuivre (II) contenant du sel.
Oxyde de cuivre (II)
- Méthode d’oxydation thermique
L’oxyde de cuivre (II) est obtenu en chauffant l’oxyde de cuivre (I), le tréfilage de cuivre ou la poudre de cuivre à 400-600°C dans un lit fluidisé ou un lit mobile, en l’oxydant, en le broyant et en le classant. - Procédés chimiques
Les composés de cuivre tels que le chlorure de cuivre, le sulfate de cuivre et le nitrate de cuivre sont décomposés par chauffage à plus de 500°C, puis broyés et classés. - Procédé humide direct
Des solutions de composés de cuivre tels que le chlorure de cuivre(II), le sulfate de cuivre(II) et le nitrate de cuivre(II) sont chauffées à 80-100°C et rendues très alcalines par une solution alcaline pour produire de l’oxyde de cuivre, qui est ensuite lavé, séché et broyé. - Procédé indirect par voie humide
Les solutions de composés de cuivre tels que le chlorure de cuivre, le sulfate de cuivre et le nitrate de cuivre sont amenées à une température proche de la température ambiante et neutralisées par une solution alcaline pour produire de l’hydroxyde de cuivre ou du carbonate de cuivre, qui est ensuite décomposé en le chauffant à plus de 500°C, puis broyé et classé.