Qu’est-ce que le sulfate de cuivre ?
Il s’agit d’un sulfate de cuivre où le sulfate de cuivre (I) est constitué de cuivre monovalent et le sulfate de cuivre (II) de cuivre divalent.
La formule chimique du sulfate de cuivre (I) est Cu2SO4 et celle du sulfate de cuivre (II) est CuSO4. Lorsqu’on parle simplement de sulfate de cuivre, on utilise souvent le terme sulfate de cuivre (II). Le sulfate de cuivre (I) est une poudre incolore ou grise qui réagit facilement avec l’eau et se décompose.
Le sulfate de cuivre (II) existe sous forme anhydre et pentahydratée. L’anhydrate est un cristal blanc qui a tendance à absorber l’eau pour former le pentahydrate. Ce dernier est un cristal bleu et se présente naturellement sous forme de calculs biliaires. Industriellement, le sulfate de cuivre est obtenu en chauffant des minerais de laiton à l’air et en extrayant celui résultant avec de l’eau.
Utilisations du sulfate de cuivre
Le sulfate de cuivre a des propriétés bactéricides et est donc utilisé dans la solution de Bordeaux, un pesticide. Ces solutions sont fabriquées en mélangeant du sulfate de cuivre avec de la chaux éteinte (hydroxyde de calcium). Elles sont principalement utilisées pour la culture des arbres fruitiers et des légumes. Le Cu2+ contenu dans la solution de sulfate de cuivre a des propriétés fongicides, tandis que la chaux éteinte augmente l’adhérence aux feuilles.
Le sulfate de cuivre peut également être utilisé dans les préparations pour nourrissons car c’est un élément qui peut leur être essentiel.
Le sulfate de cuivre est également utilisé pour le placage du cuivre, les catalyseurs et les pigments.
Propriétés du sulfate de cuivre
La forme anhydre est une poudre blanche, soluble dans l’eau et hygroscopique. Elle se décompose en oxyde de cuivre (II) et en SO3 à 650 °C.
Le pentahydrate est un cristal bleu bien soluble dans l’eau, avec une solubilité de 19,2 g dans 100 g d’eau à 0 °C et de 26,3 g à 20 °C.
Structure du sulfate de cuivre
Le cristal de sulfate de cuivre pentahydraté (CuSO4-5H2O) contient cinq eaux d’hydratation, dont quatre sont relativement fortement coordonnées à Cu2+ (c’est ce qu’on appelle l’eau de coordination). De plus, SO42- est situé un peu plus loin et est faiblement coordonné à Cu2+ . La molécule d’eau hydratée restante se trouve dans l’espace entre [Cu(H2O)4]2+ et SO42- et est reliée à SO42- et à l’eau de coordination par des liaisons hydrogène, ce qui en fait une eau anionique.
Lorsque CuSO4-5H2O est chauffé, l’eau anionique ayant la force de liaison la plus faible et une molécule d’eau de coordination sont perdues pour former CuSO4-3H2O. Le SO42- est coordonné là où une molécule d’eau de coordination a été perdue, ce qui augmente la densité du cristal.
Un chauffage supplémentaire entraîne la perte de deux molécules d’eau de coordination pour former CuSO4・H2O. Par rapport à la structure de CuSO4-5H2O, CuSO4-H2O a une structure dans laquelle l’arrangement de H2O et SO42- est inversé, H2O agissant comme eau de coordination entre Cu2+ et Cu2+. C’est à la chaleur qu’il résiste le mieux à la libération.
Autres informations sur le sulfate de cuivre
1. Comment le sulfate de cuivre est-il produit ?
L’évaporation et la concentration d’une solution d’oxyde de cuivre (II) ou de carbonate de cuivre (II) dans de l’acide sulfurique permet d’obtenir le pentahydrate. Industriellement, il est produit en grandes quantités en chauffant des copeaux de cuivre dans de l’acide sulfate cuivre dilué tout en insufflant de l’air dans la solution.
Le sulfate de cuivre anhydre est obtenu par chauffage et déshydratation du pentahydrate. Il convient toutefois de faire attention au niveau de chaleur, car une surchauffe accélère la réaction et le décompose en oxyde de cuivre, en dioxyde de soufre et en oxygène.
- Déshydratation
CuSO4-5H2O → CuSO4-3H2O → CuSO4-H2O → CuSO4 - Décomposition
CuSO4 → CuSO4 + SO4 , O2
2. Informations de sécurité sur le sulfate de cuivre
Le sulfate de Cuivre est extrêmement toxique et peut provoquer une forte toxicité aiguë par inhalation ou ingestion. Chez le rat, la dose létale moyenne (DL50) par ingestion orale est de 300 mg/kg.
Chez l’homme, la gastro-entérite survient en premier, avec des symptômes tels que nausées, vomissements et hématémèse. De plus, l’empoisonnement au sulfate de cuivre est souvent associé à une anémie hémolytique, une jaunisse et des lésions des reins et du foie.