Cuivre

Le cuivre est un métal de couleur rouge orangé ductile et malléable. Il est très utilisé en électricité et électronique pour son excellente conductivité électrique, et dans la construction pour sa résistance à la corrosion.

Le cuivre fut le premier métal travaillé par l’homme. On a découvert des objets en cuivre sur le plateau iranien datant de plus de 5 000 ans avant J.-C. Des mines de cuivre natif avec des poches enserrées dans des blocs basaltiques étaient exploitées au Moyen-Orient, dans les Balkans et sur l’île de Chypre. L’âge de cuivre situé entre 3 000 et 2 000 avant J.-C, précéda l’âge de bronze (alliage de cuivre et d’étain) qui s’étendit de 2 500 à 600 avant J.-C.

Pendant la période romaine on nommait le cuivre « aes cyprium » ({métal de Chypre). D’abord moyen d’échange, il devint rapidement une monnaie frappée par les empereurs, soit de type laiton (alliage de cuivre et de zinc), soit de type bronze (alliage de cuivre et d’étain, additionné de plomb). Les objets à base de cuivre et les monnaies atteignirent une production proche de 15 000 t/an qui ne fut à nouveau atteinte qu’au début de la révolution industrielle.

Les sources de cuivre, hormis le cuivre natif, sont les sulfures (chalcopyrite : CuFeS₂, chalcosine : CuS₂) et les carbonates (azurite : Cu₃(CO₃)₂(OH)₂, d’un beau bleu foncé, malachite : Cu₂CO₃(OH)₂, d’un beau vert… malachite). Les réserves estimées étaient en 2010 de 630 Mt, localisées principalement au Chili, Pérou, Etats-Unis et en Australie et Chine. La production annuelle atteint environ 19 Mt à partir de minerais relativement dilués qui sont exploités à ciel ouvert.

Les usages du cuivre découlent de ses propriétés de conductivité électrique : σ = 60 10⁶ S.m-1 (Al : 38 10⁶ S.m^-1) et de conductivité thermique : λ = 401 w.m^-1.K^-1. Il est donc très utilisé comme conducteur de courant en basse tension et en électronique : c’est le second meilleur conducteur après l’argent. Pour le transport d’électricité à très haute tension, on lui préfère toutefois les câbles en alliage d’aluminium, plus légers, car sa densité est proche de 9.

C’est un métal qui résiste assez bien à la corrosion à l’air, mais il est attaqué par les dérivés du soufre et l’acide sulfurique. Dans les revêtements de toitures et coupoles, il adopte la couleur « vert de gris » caractéristique, qui est due à la formation d’une couche protectrice de surface constituée de carbonate et de sulfate de cuivre.

Le vert de gris était utilisé au moyen âge comme pigment et pour garder la couleur aux aliments, car le cuivre a également des propriétés antifongiques et bactériostatiques. Les vertus sanitaires du métal sont encore reconnues à l’heure actuelle : on estime par exemple que son utilisation massive pour la distribution de l’eau sanitaire limite les risques de contamination de ces réseaux.

Ses propriétés antisalissure et de résistance à la corrosion le font utiliser en milieu marin pour l’accastillage, les hélices. On pense que la partie immergée des navires en bois de Christophe Colomb était doublée de cuivre.

Les alliages de cuivre : laiton (Cu-Zn) et bronze (Cu-Sn) sont toujours très utilisés en mécanique et en décoration. La pièce de 1 euro a son centre en cupro-nickel (75 % Cu, 25 % Ni), la couronne, plus jaune, est en maillechort (75 % Cu, 20 % Zn, 5 % Ni).

La production mondiale a atteint en 2010 19 Mt/an, dont environ 7 Mt de production secondaire et de recyclage (re-fusion). La demande reste proche de 18 Mt/an et induit une tension sur le marché avec un prix proche de 7 000 €/t, qui devrait encore grimper en 2011 jusqu’à 7 800 €/t. Les fabricants d’équipements électriques et, indirectement, la SNCF sont victimes de cette (haute) tension, car les prix s’envolent ainsi que les câbles du réseau ferré qui ont occasionné à l’opérateur national 30 M € de pertes et 6 000 h de retard !

La pensée du jour
«Cette année, le signe extérieur de richesse c’est d’avoir une gouttière en cuivre»

Sources
– http://fr.wikipedia.org/wiki/Cuivre
– http://en.wikipedia.org/wiki/Copper
– www.cuivre.org/
– www.copper.org/
– www.futura-sciences.com/fr/doc/t/geologie/d/le-cuivre-premier-metal-travaille-parlhomme_779/c3/221/p2/