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Cuivre

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APPELLATIONS

Numéro du CAS: 7440-50-8
Nom dans le registre: Cuivre 
Nom de la substance: Cuivre  
Synonymes, noms commerciaux: Cuprum 
Nom(s) anglais: Copper
Nom(s) allemand(s): Kupfer
Description générale: Métal mou et ductile, de couleur rouge caractéristique.

PROPRIETES PHYSICO-CHIMIQUES

Formule brute: Cu
Masse atomique relative: 63,55 g
Masse volumique: 8,9 g/cm3 à 20°C
Point d'ébullition: 2580°C
Point de fusion: 1083°C
Tension de vapeur: 0 mbar à 20°C, 0,073 Pa à 1083°C, 0,133 Pa à 1870°C
Solubilité: Le métal n'est attaqué directement que par des acides oxydants (acide nitrique, acide sulfurique concentré à chaud).

PROPRIETES PHYSICO-CHIMIQUES DE CERTAINS COMPOSES

N° CAS: 7758-99-8 1317-39-1
Nom de la substance: Sulphate de cuivre(II)  Oxyde de cuivre (I) 
Synonymes, noms    
commerciaux: Vitriol bleu, vitriol de cuivre Oxyde cuivreux 
Nom(s) anglais: Copper(II) sulfate pentahydrate Copper(I)-oxide
Nom(s) allemand(s): Kupfersulfat - Pentahydrat Kupfer (I) - oxid,
Kupferoxid    
Description générale: Poudre cristalline bleu clair. Poudre cristalline de couleur
    jaune - rouge selon la préparation et
    la taille des particules.
Formule brute: CuSO4 · 5H2O Cu2O
Masse atomique relative: 249,61 g 143,09 g
Masse volumique: 2,285 g/cm3 5,8-6,2 g/cm3
Point d'ébullition: Non distillable Décomposition au-dessus de
    1800°C
Point de fusion: Décomposition (au-dessus de  
  88°C: avec élimination  
  consécutive de l'eau) 1235°C
Tension de vapeur: 0 Pa 0 Pa
Solubilité: Dans l'eau: 148 g/l à 0°C  
  231 g/l à 25°C  
  335 g/l à 50°C;  
  le méthanol: 156 g/l  
  l'éthanol: insoluble. Dans l'eau: pratiquement insoluble;
    dans l'acide sulfurique/nitrique dilué:
    désagrégation en sels de cuivre (II) solubles
    Insoluble dans la plupart des solvants
    organiques.

ORIGINE ET UTILISATIONS

Utilisations:
Le cuivre  est utilisé comme conducteur dans l'industrie électrotechnique; pour les conduites de chauffage et de réfrigération, comme matériau pour contenants, comme composant d'alliages; sous forme de son composé Cu2O comme laque anti-corrosive pour embarcations, du composé CuSO4 comme fongicide et algicide, sous forme de "bouillie bordelaise" contre le mildiou et de laix de chaux contre le phylloxéra, et comme engrais sous forme de CuSO4 5 H2O ou Cu2O.

Origine/fabrication:
Le cuivre  existe dans la nature à l'état pur et dans des minerais de chalcopyrite (CuFeS2), de chalcosine (Cu2S) et de cuprite (Cu2O). A l'heure actuelle, le cuivre est généralement purifié par raffinage électrolytique. La méthode d'électrolyse par voie sèche n'est plus utilisée qu'à raison de 10% environ. Le cuivre provenant de minerais sulfureux est généralement séparé par flottation.

Chiffres de production:
En 1986: 513 millions t (production mondiale) [FISCHER, 1989]

TOXICITE

Homme: 700-2100 m g/g tissu hépatique sec=mortel sel. SORBE, 1986
Mammifères:    
Rat DL50 159 mg/kg, v. orale, (carbonate de Cu) sel. DVGW, 1988
Rat DL50 140 mg/kg, v. orale, (chlorure de Cu) sel. DVGW, 1988
Rat DL50 470 mg/kg, v. orale, (oxyde de Cu) sel. DVGW, 1988
Rat DL50 300 mg/kg, v. orale, (sulphate de Cu) sel. DVGW, 1988
Organismes aquatiques:    
Daphnie DL 0,8 mg/l (18 h), (sulphate de Cu) sel. DVGW, 1988
Truite DL 0,8 mg/l (2-3 d), (sulphate de Cu) sel. DVGW, 1988
Algues bleues 0,03 mg/l Cu2+ = lésions, (sulphate de Cu) sel. DVGW, 1988
Algues vertes 1,1 mg/l Cu2+ = lésions, (sulphate de Cu) sel. DVGW, 1988

Le cuivre est très toxique pour les poissons, la concentration active étant fonction des propriétés de l'eau. L'effet toxique est encore renforcé par le cadmium, le zinc et le mercure.

Pathologie/toxicologie

Homme/mammifères: En tant qu'élément constituant de nombreuses enzymes, le cuivre est un oligo-élément essentiel. Les intoxications se produisent essentiellement par inhalation de poussières et de vapeurs de Cu. Les intoxications par ingestion sont rares, car elles provoquent des vomissements. La toxicité est liée à la fixation d'ions Cu libres sur certaines protéines et à la perturbation consécutive de leurs fonctions physiologiques. L'inhalation de poussières et de vapeurs de Cu provoque un refoulement sanguin dans les membranes nasales et mucosales, et peut entraîner une perforation de la cloison nasale. Des taux de cuivre trop importants dans l'eau potable représentent un risque particulier pour les enfants en bas âge, et peuvent même être mortels (cirrhose du foie).

Végétaux: Lésions radiculaires atteignant d'abord le plasmalemme et détruisant la structure des membranes; inhibition de la croissance des racines et formation de nombreuses radicelles brunâtres. Le cuivre s'accumule dans le rhizoderme et dans les parois cellulaires. Apparition de chloroses liées à la substitution par le cuivre du fer contenu dans les centres du métabolisme matériel. Dans un même écosystème, les plantes aquatiques absorbent trois fois plus de Cu que les plantes terrestres.

COMPORTEMENT DANS L'ENVIRONNEMENT

Milieu aquatique:
Le cuivre se dépose dans l'eau salée, ce qui explique que sa teneur y soit plus faible que dans l'eau douce. Les pluies acides augmentent la solubilité des minerais de cuivre. Des teneurs anormalement élevées de Cu dans l'eau potable à faible pH s'expliquent généralement par la corrosion des tuyauteries. Elles ont pour effet de donner à l'eau une coloration verdâtre.

Atmosphère:
Dans l'Instruction Technique sur le maintien de la pureté de l'air "TA-Luft", le cuivre figure dans la catégorie d'émission 3 (ROTH, 1989). En présence d'air humide, le cuivre se recouvre d'une patine verdâtre dite "vert-de-gris", laquelle a pour effet de protéger le métal de tout processus chimique ultérieur (corrosion).

Sols:
Le cuivre est fortement fixé par les points d'échange inorganiques, et l'augmentation du pH entraîne un processus de complexation. La solubilité du Cu dans le sol est à son niveau le plus bas à un pH de 5 à 6. Le Cu s'accumule fortement dans les couches de minéraux argileux. La teneur du sol en Cu diminue avec la profondeur du sol. Les réactions d'échange et la teneur du sol en azote sont des facteurs ayant une influence importante sur le transport passif du cuivre immobile.

Dégradation, produits de décomposition, demi-vie:
Les sels cuivriques (bivalents) constituent les dérivés du cuivre possédant la plus grande stabilité.

Chaîne alimentaire:
Les mammifères et l'homme absorbent 30% du cuivre contenu dans les aliments par voie gastrique. Sur cette quantité, 5% env. sont réellement résorbés, le reste étant éliminé par la vésicule biliaire. Une accumulation se produit dans le foie, dans le cerveau et dans les reins.

VALEURS LIMITES DE POLLUTION

Milieu Secteur Pays/ organ. Statut Valeur Cat. Remarques Source
Eau: Eau pot. CH (L) 1,5 mg/l     sel. LAU-BW, 1989
  Eau pot. CE R 0,1 mg/l   1) sel. DVGW, 1988
  Eau pot. CE R 3 mg/l     sel. LAU-BW, 1989
  Eau pot. SU (L) 0,1 mg/l     sel. LAU-BW, 1989
  Eau pot. USA (L) 1 mg/l     sel. LAU-BW, 1989
  Eau pot. OMS R 1 mg/l     sel. LAU-BW, 1989
  Eau sout. D(HH) R 0,05 mg/l   Etude sel. LAU-BW, 1989
  Eau sout. D(HH) R 0,2 mg/l   Assainissement sel. LAU-BW, 1989
  Eau sout. NL R 0,015 mg/l   Référence sel. TERRA TECH, 6/94
  Eau sout. NL L 0,075 mg/l   Intervention sel. TERRA TECH, 6/94
  Eau surf. D R 0,05 mg/l   2) B sel. DVGW, 1988
  Eau surf. D R 0,30 mg/l   3) A sel. DVGW, 1988
  Eau surf. CE R 0,02 mg/l   4) A1 sel. LAU-BW, 1989
  Eau surf. CE R 0,05 mg/l   4) A1 sel. LAU-BW, 1989
  Eau surf. CE R 0,05 mg/l   5) A2 sel. LAU-BW, 1989
  Eau surf. CE R 1 mg/l   6) A3 sel. LAU-BW, 1989
  Eau surf. CE R 0,04 mg/l   Eaux salmonid. sel. LAU-BW, 1989
  Effluents CH R 0,01 mg/l   Objectif qualité sel. LAU-BW, 1989
  Effluents CH (L) 0,5 mg/l   Rejets dir./indir. sel. LAU-BW, 1989
  Effluents D R 2 mg/l     sel. LAU-BW, 1989
  Irrigation D R 0,2 mg/l   Cult. pl. champ sel. LAU-BW, 1989
  Irrigation D R 0,05 mg/l   Cult. ss. verre sel. LAU-BW, 1989
  Irrigation GB R 0,5 mg/l     sel. LAU-BW, 1989
  Irrigation USA (L) 0,2 mg/l     sel. LAU-BW, 1989
  Irrigation USA (L) 5 mg/l   7) sel. LAU-BW, 1989
  Eau abreuv. D R 0,01 mg/l     sel. LAU-BW, 1989
  Eau abreuv. GB R 0,2 mg/l     sel. LAU-BW, 1989
  Eau abreuv. USA (L) 1 mg/l   Elevage sel. LAU-BW, 1989
Sols:   CH R 50 mg/kg   Teneur tot. sel. LAU-BW, 1989
    CH R 0,7 mg/kg   Teneur sol. sel. LAU-BW, 1989
    D(HH) (R) 300 mg/kg   Etude sel. LAU-BW, 1989
    NL R 36 mg/kg SSA   Référence sel. TERRA TECH, 6/94
    NL L 190 mg/kg SSA   Intervention sel. TERRA TECH, 6/94
  Boues épur. CH L 1000 mg/kg MS     sel. LAU-BW, 1989
  Boues épur. D L 100 mg/kg SSA     sel. LAU-BW, 1989
  Boues épur. D L 1200 mg/kg MS     sel. LAU-BW, 1989
  Boues épur. CE L 50-140 mg/kg MS   Sol sel. LAU-BW, 1989
  Boues épur. CE L 1000-1750 mg/kg MS     sel. LAU-BW, 1989
  Engrais D L 200 mg/kg   8) sel. LAU-BW, 1989
  Compost A R 100-1000 ppm MS     sel. LAU-BW, 1989
  Compost CH L 150 mg/kg MS     sel. LAU-BW, 1989
  Compost D R 100 mg/kg SSA   Sol sel. LAU-BW, 1989
  Compost D R 2000 g/(ha/a)     sel. LAU-BW, 1989
Air: Emission D L 20 mg/m3   Fumée, 9) sel. LAU-BW, 1989
  Emission D L 75 mg/m3   Fumée, 10) sel. LAU-BW, 1989
  Amb.prof. AUS L 1 mg/m3   Poussière sel. MERIAN, 1984
  Amb.prof. AUS L 0,1 mg/m3   Fumée sel. MERIAN, 1984
  Amb.prof. B L 1 mg/m3   Poussière sel. MERIAN, 1984
  Amb.prof. B L 0,2 mg/m3   Fumée sel. MERIAN, 1984
  Amb.prof. D L 0,1 mg/m3 MAK Fumée DFG, 1989
  Amb.prof. D L 1 mg/m3 MAK Poussière DFG, 1989
  Amb.prof. DDR L 0,2 mg/m3   Fumée, val. moy. sel. MERIAN, 1984
  Amb.prof. DDR L 0,4 mg/m3   Fumée, val. c. durée sel. MERIAN, 1984
  Amb.prof. CH L 1 mg/m3   Poussière sel. MERIAN, 1984
  Amb.prof. CH L 0,1 mg/m3   Fumée sel. MERIAN, 1984
  Amb.prof. I L 1 mg/m3   Poussière sel. MERIAN, 1984
  Amb.prof. I L 0,2 mg/m3   Fumée sel. MERIAN, 1984
  Amb.prof. NL L 1 mg/m3   Poussière sel. MERIAN, 1984
  Amb.prof. NL L 0,2 mg/m3   Fumée sel. MERIAN, 1984
  Amb.prof. PL L 1 mg/m3   Poussière sel. MERIAN, 1984
  Amb.prof. PL L 0,1 mg/m3   Fumée sel. MERIAN, 1984
  Amb.prof. RO L 0,5 mg/m3   Poussière, val. moy. sel. MERIAN, 1984
  Amb.prof. RO L 1,5 mg/m3   Poussière, val. c. durée sel. MERIAN, 1984
  Amb.prof. RO L 0,05 mg/m3   Fumée, val. moy. sel. MERIAN, 1984
  Amb.prof. RO L 0,15 mg/m3   Fumée, val. c. durée sel. MERIAN, 1984
  Amb.prof. S L 1 mg/m3   Poussière sel. MERIAN, 1984
  Amb.prof. SF L 1 mg/m3   Poussière sel. MERIAN, 1984
  Amb.prof. SF L 0,1 mg/m3   Fumée sel. MERIAN, 1984
  Amb.prof. SU (L) 0,5 mg/m3 PDK   sel. LAU-BW, 1989
  Amb.prof. USA (L) 0,2 mg/m3 TWA Fumée sel. LAU-BW, 1989
  Amb.prof. USA (L) 1 mg/m3 TWA Poussière sel. MERIAN, 1984
  Amb.prof. YU L 1 mg/m3   Poussière sel. MERIAN, 1984
  Amb.prof. YU L 0,1 mg/m3   Fumée sel. MERIAN, 1984
Aliments: Pectine CH (L) 400 ppm     sel. DVGW, 1988
  Epinards en conserves CH (L) 100 ppm     sel. DVGW, 1988
  Margarine CH (L) 100 ppm     sel. DVGW, 1988
  Jus de fruits CH (L) 5-30 ppm     sel. DVGW, 1988
  Lait CH (L) 0,05 ppm     sel. DVGW, 1988
  Bière CH (L) 0,2 ppm     sel. DVGW, 1988

Remarques:
1) A la sortie du système de pompage
2) Pour le traitement de l'eau potable: B = désigne les seuils de pollution en dessous desquels de l'eau potable peut être produite au moyen des méthodes physico-chimiques connues et éprouvées
3) Pour le traitement de l'eau potable: A = désigne les seuils de pollution en dessous desquels de l'eau potable peut être produite uniquement au moyen de méthodes naturelles
4) Pour le traitement de l'eau potable: A1 = traitement et désinfection par des procédés physiques simples
5) Pour le traitement de l'eau potable: A2 = traitement et désinfection par des procédés physiques et chimiques normaux
6) Pour le traitement de l'eau potable: A3 = traitement, oxydation, adsorption et désinfection par des procédés physiques et des méthodes chimiques sophistiquées
7) Uniquement pour irrigation temporaire sur certains types de sols
8) Dans les engrais mixtes minéraux/organiques
9) Pour un flux massique de 0,1 kg/h
10) Pour un flux massique de 3 kg/h

VALEURS COMPARATIVES/DE REFERENCE

Milieu/origine Pays Valeur Source
Eau:      
Lac de Constance D 0,75-1,1 m g/l sel. DVGW, 1988
Rhin (Cologne) D 5-17 m g/l sel. DVGW, 1988
Rhin (Duisburg) D 2,9-24,6 m g/l sel. DVGW, 1988
Ruhr (Essen) D 14-26 m g/l sel. DVGW, 1988
Ruhr (Duisburg) D 6-11 m g/l sel. DVGW, 1988
Eau de mer   0,0005-0,03 mg/l sel. HOCK, 1988
Sédiments:      
Rhin D 250 mg/kg sel. DVGW, 1988
Ruhr D 900 mg/kg sel. DVGW, 1988
Cendres volantes de charbon USA 45-616 mg/kg sel. HOCK, 1988
Compost de boues d'épuration D 50-5000 mg/kg sel. HOCK, 1988
Matériel végétal   2-12 mg/kg sel. HOCK, 1988

EVALUATION ET REMARQUES

Le cuivre  est un oligo-élément important pour tous les organismes vivants. L'organisme humain a besoin d'environ 2 mg de Cu par jour. Les intoxications sont rares, car l'ingestion de grandes quantités de Cu entraîne des vomissements. Certains dérivés du cuivre sont cependant très toxiques pour les organismes aquatiques.

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