Le cuivre brillant et rougeâtre a été le premier métal manipulé par les humains, et il reste un métal important dans l’industrie aujourd’hui.
le plus ancien objet métallique trouvé au Moyen-Orient est constitué de cuivre; c’était un petit poinçon datant de 5100 avant J.-C. et le penny américain était à l’origine en cuivre pur (bien que, de nos jours, il soit composé de 97,5% de zinc avec une fine peau de cuivre).
Le cuivre est le troisième métal industriel le plus consommé au monde, après le fer et l’aluminium, selon L’US Geological Survey (USGS)., Environ les trois quarts de ce cuivre servent à fabriquer des fils électriques, des câbles de télécommunication et de l’électronique.
mis à part l’or, le cuivre est le seul métal du tableau périodique dont la coloration n’est pas naturellement argentée ou grise.
Chimique description
- numéro Atomique (nombre de protons dans le noyau): 29
- symbole Atomique (sur le tableau périodique des éléments): Cu
- poids Atomique (moyenne de la masse de l’atome): 63.55
- Densité: 8.92 grammes par centimètre cube
- Phase à température ambiante: solide
- point de Fusion: 1,984.32 degrés Fahrenheit (1,084.,
- point D’ébullition: 5,301 degrés F (2,927 degrés C)
- Nombre d’isotopes (atomes du même élément avec un nombre différent de neutrons): 35; 2 stable
- isotopes les plus courants: Cu-63 (69,15 pour cent d’abondance naturelle) et Cu-65 (30,85 pour cent d’abondance naturelle)
histoire et caractéristiques
la plupart du cuivre se trouve dans les minerais et doit être fondu, ou extrait de son minerai, pour être pur Avant de pouvoir être utilisé. Mais les réactions chimiques naturelles peuvent parfois libérer du cuivre natif, selon le site de base de données de chimie, Chemicool.,
Les humains fabriquent des choses à partir de cuivre depuis au moins 8 000 ans et ont compris comment fondre le métal vers 4500 avant J.-C. Le prochain saut technologique a été de créer des alliages de cuivre en ajoutant de l’étain au cuivre, ce qui a créé un métal plus dur que ses parties individuelles: le bronze. Le développement technologique a inauguré l’âge du Bronze, une période couvrant environ 3300 à 1200 av. J.-C., et isdistinguished par l’utilisation d’outils et d’armes en bronze, selon L’histoire.
des artefacts en cuivre sont éparpillés dans les archives historiques., Les archéologues ont découvert un petit poinçon, ou outil pointu, datant de 5100 avant JC, qui a été enterré avec une femme d’âge moyen dans un ancien village D’Israël. Le poinçon représente le plus ancien objet métallique jamais trouvé au Moyen-Orient. Le cuivre provenait probablement de la région du Caucase, située dans la région montagneuse couvrant le sud-est de la Russie, L’Arménie, L’Azerbaïdjan et la Géorgie à plus de 600 miles (1 000 kilomètres), selon un article publié en 2014 dans PLOS ONE. Dans l’Egypte ancienne, les gens utilisaient des alliages de cuivre pour fabriquer des bijoux, y compris des anneaux d’orteil., Les chercheurs ont également trouvé des mines de cuivre massives du 10ème siècle avant JC en Israël.
Environ les deux tiers du cuivre sur Terre se trouvent dans les roches ignées (volcaniques), et environ un quart se trouve dans les roches sédimentaires, selon L’USGS. Le métal est ductile et malléable, et conduit bien la chaleur et l’électricité — raisons pour lesquelles le cuivre est largement utilisé dans l’électronique et le câblage.
le Cuivre devient vert en raison d’une réaction d’oxydation, c’est, il perd des électrons quand il est exposé à l’eau et à l’air. L’oxyde de cuivre résultant est un vert terne., Cette réaction d’oxydation est la raison pour laquelle la Statue de la liberté plaquée de cuivre est verte plutôt que rouge-orange. Selon la Copper Development Association, une couche altérée d’oxyde de cuivre de seulement 0,005 pouces (0,127 millimètres) d’épaisseur recouvre Lady Liberty, et le revêtement pèse environ 80 tonnes (73 tonnes métriques). Le changement de couleur cuivre au vert s’est produit progressivement et a été achevé en 1920, 34 ans après que la statue a été dédiée et dévoilée, selon la New York Historical Society.
qui savait?,
Voici quelques faits intéressants sur le cuivre:
- selon Peter van der Krogt, historien néerlandais, le mot « cuivre » a plusieurs racines, dont beaucoup viennent du mot Latin cuprum qui a été dérivé de L’expression Cyprium aes, qui signifie « un métal de Chypre », car une grande partie du cuivre utilisé à L’époque était extrait à Chypre.
- Si tout le câblage en cuivre d’une voiture moyenne était disposé, il s’étendrait sur 1,5 km (0,9 miles), selon L’USGS.,
- la conductance électrique (la facilité avec laquelle un courant peut circuler à travers le métal) du cuivre est la deuxième seulement à celle de l’argent, selon le Jefferson Laboratory.
- Pennies ont été faites de cuivre pur seulement de 1783 à 1837. De 1837 à 1857, les pièces de monnaie étaient en bronze (95% de cuivre, les 5% restants étant constitués d’étain et de zinc). En 1857, la quantité de cuivre dans les pennies est tombée à 88% (Les 12% restants étaient du nickel) et est revenue à sa recette précédente en 1864. En 1962, la teneur d’un penny est passée à 95% de cuivre et 5% de zinc., De 1982 à aujourd’hui, pennies sont 97,5 pour cent de zinc et 2,5 pour cent de cuivre.
- les Gens ont besoin de cuivre dans leur alimentation. Le métal est un oligo-élément essentiel qui est crucial pour la formation de globules rouges, selon la Bibliothèque nationale de médecine des États-Unis. Heureusement, le cuivre peut être trouvé dans une variété d’aliments, y compris les céréales, les haricots, les pommes de terre et les légumes-feuilles.
- Trop de cuivre, cependant, est une mauvaise chose., L’ingestion de niveaux élevés de métal peut provoquer des douleurs abdominales, des vomissements et une jaunisse (une teinte jaunâtre de la peau et un blanc des yeux pouvant indiquer que le foie ne fonctionne pas correctement) à court terme. Une exposition à long terme peut entraîner des symptômes tels que l’anémie, des convulsions et une diarrhée souvent sanglante et bleue.
- parfois, des niveaux accrus de cuivre sont trouvés dans l’approvisionnement en eau en raison de vieux tuyaux en cuivre., Par exemple, en août 2018, le système scolaire public de Detroit a coupé toute l’eau potable dans les écoles publiques par mesure de précaution en raison des niveaux élevés de cuivre et de fer trouvés dans l’eau, selon le Seattle Times.
- Le cuivre a des propriétés antimicrobiennes et tue les bactéries, les virus et les levures au contact, selon un article publié en 2011 dans la revue Applied and Environmental Microbiology. En conséquence, le cuivre peut même être tissé dans des tissus pour fabriquer des vêtements antimicrobiens, comme des chaussettes qui combattent les champignons des pieds.,
- Le cuivre est également inclus dans certains types de dispositifs intra-utérins (Diu) utilisés pour le contrôle des naissances, selon la Mayo Clinic. Le câblage en cuivre crée une réaction inflammatoire toxique pour les spermatozoïdes et les ovules, afin de prévenir la grossesse. Il existe, avec toute procédure médicale, un risque d’effets secondaires. Bien que la toxicité du cuivre ne semble pas en être une, selon un article publié en 2017 dans Medical Science Monitor.,
Current research
Medicine: Copper’s anti-microbial properties have made it a popular metal in the medical field., De nombreux hôpitaux ont expérimenté la couverture de surfaces fréquemment touchées, telles que les rails de lit et les boutons d’appel, avec du cuivre ou des alliages de cuivre dans le but de ralentir la propagation des infections nosocomiales. Le cuivre tue les microbes en interférant avec la charge électrique des membranes cellulaires des organismes, a déclaré Cassandra Salgado, professeur de maladies infectieuses et épidémiologiste hospitalière à L’Université Médicale de Caroline du Sud.,
en 2013, une équipe de chercheurs dirigée par Salgado a testé des surfaces dans des unités de soins intensifs (USI) dans trois hôpitaux, comparant des pièces modifiées avec des surfaces en cuivre attachées à six objets communs soumis à de nombreuses mains à des pièces non modifiées avec du cuivre. Les scientifiques ont constaté que, dans les chambres d’hôpital traditionnelles (celles sans surface de cuivre), 12, 3% des patients ont développé des infections résistantes aux antibiotiques telles que le Staphylococcus aureus résistant à la méthicilline (SARM) et L’entérocoque résistant à la vancomycine (ERV). En comparaison, dans les pièces modifiées en cuivre, seulement 7.,1% des patients ont contracté l’une de ces infections potentiellement dévastatrices.
« nous savons que si vous mettez du cuivre dans la chambre d’un patient, vous allez diminuer le fardeau microbien », a déclaré Salgado à Live Science. « Je pense que c’est quelque chose qui a été montré à maintes reprises. Notre étude a été la première à démontrer qu’il pourrait y avoir un avantage clinique à cela. »
Les chercheurs n’ont rien changé d’autre sur les conditions des soins intensifs au-delà du cuivre; les médecins et les infirmières se lavaient toujours les mains et le nettoyage se poursuivait comme d’habitude., Les chercheurs ont publié leurs résultats en 2013 dans la revue Infection Control and Hospital Epidemiology.
Salgado et son équipe ont également testé la doublure en cuivre sur les stéthoscopes, selon un article publié en 2017 dans L’American Journal of Infection Control, où les chercheurs ont constaté qu’il y avait beaucoup moins de bactéries sur les stéthoscopes recouverts de cuivre et que 66% des stéthoscopes étaient entièrement exempts de bactéries. D’autres recherches se poursuivent pour tester l’idée du placage de cuivre dans d’autres services médicaux, en particulier dans les zones où les patients sont plus mobiles qu’aux soins intensifs., Il doit également y avoir une analyse coûts-avantages pesant les dépenses d’installation de cuivre par rapport aux économies réalisées en prévenant les infections coûteuses, a-t-elle déclaré.
électronique: le cuivre joue également un rôle énorme dans l’électronique, et en raison de son abondance et de son faible prix, les chercheurs travaillent à intégrer le métal dans un nombre croissant d’appareils de pointe.
en fait, le cuivre peut aider à produire du papier électronique futuriste, des biocapteurs portables et d’autres appareils électroniques « souples », a déclaré Wenlong Cheng, professeur de génie chimique à L’Université Monash en Australie., Cheng et ses collègues ont utilisé des nanofils de cuivre pour créer un « monolithe d’aérogel », un matériau très poreux, très léger et assez solide pour se lever seul, semblable à une éponge de cuisine sèche. Dans le passé, ces aérogel monolithes ont été fabriqués à partir d’or ou d’argent, mais le cuivre est un plus économique.
en mélangeant des nanofils de cuivre avec de petites quantités d’alcool polyvinylique, les chercheurs ont créé des monolithes d’aérogel qui pourraient se transformer en une sorte de caoutchouc découpable et façonnable qui conduit l’électricité. Les chercheurs ont rapporté leurs résultats en 2014 dans la revue ACS Nano., Le résultat final pourrait être un robot au corps mou, ou un capteur médical qui se fond parfaitement à la peau incurvée, a déclaré Cheng à Live Science. Lui et son équipe travaillent actuellement à créer des capteurs de pression artérielle et de température corporelle à partir de monolithes d’aérogel en cuivre — une autre façon dont le cuivre pourrait aider à surveiller la santé humaine.
physique: dans une expérience de 2014, un morceau de cuivre est devenu le mètre cube le plus froid (35.3 pieds cubes) sur Terre lorsque les chercheurs l’ont refroidi à 6 millikelvins, soit six millièmes de degré au-dessus du zéro absolu (0 kelvin)., C’est la substance la plus proche de cette masse et de ce volume qui ait jamais atteint le zéro absolu.
Les chercheurs de l’Institut national italien de Physique nucléaire ont mis le 880-lb. (400 kilogrammes) cube de cuivre à l’intérieur d’un récipient appelé cryostat spécialement conçu pour garder les articles extrêmement froids. C’est le premier cryostat, ou dispositif de maintien des choses à basse température, capable de maintenir les substances si proches du zéro absolu.
la construction du cryostat à température extrême n’est que la première étape d’une nouvelle expérience dans laquelle le cryostat agira comme un détecteur de particules., Les chercheurs espèrent que le détecteur, qui est en cours de mise en service selon une mise à jour de 2018, en révélera plus sur les particules subatomiques appelées neutrinos et pourquoi il y a tellement plus de matière que d’antimatière dans l’univers.
Agriculture: des chercheurs de L’Université Cornell ont étudié les effets des carences en cuivre dans les cultures, en particulier le blé. Le blé est l’un des aliments de base les plus importants au monde, et les carences en cuivre peuvent entraîner à la fois un rendement des cultures inférieur et une fertilité des cultures inférieure.,
Les chercheurs ont étudié comment les plantes absorbent et traitent le cuivre. Ils ont trouvé deux protéines dans le blé, AtCITF1 et AtSPL7, qui sont vitales pour l’absorption et la livraison du cuivre aux organes reproducteurs du blé, selon le Département AMÉRICAIN de L’Agriculture.
Les premiers tests ont montré que lorsque le cuivre et d’autres nutriments sont enrichis dans le sol puis absorbés par le blé, les rendements des cultures augmentent jusqu’à sept fois., Bien que la connaissance du cuivre et d’autres minéraux soit connue pour être bénéfique pour la santé et la fertilité des cultures, le comment et le pourquoi du fait n’est pas bien compris. La connaissance des raisons pour lesquelles le cuivre est bénéfique et comment il fonctionne dans la croissance et la reproduction d’une plante peut en outre être utilisée sur des cultures telles que le riz, l’orge et l’avoine, et peut introduire ces cultures avec un engrais riche en minéraux, qui comprend du cuivre, dans un sol autrefois Impropre à l’Agriculture.,
ressources additionnelles
- L’American Cancer Society examine la recherche sur le cuivre et affirme qu’il pourrait jouer un rôle dans la prévention ou le traitement du cancer.
- L’Environmental Protection Agency fournit des informations sur l’exposition à des niveaux élevés de cuivre et les effets de la corrosion du cuivre dans les tuyaux domestiques.
- Le Thomas Jefferson National Accelerator facility (Jefferson Lab) explore l’histoire et les utilisations du cuivre.
Cet article a été mis à jour le Septembre. 12, 2018, par la contributrice de Live Science Rachel Ross.