Propriétés du cuivre

Il cristallise dans le système Cubique à Faces Centrées (voir réseaux)avec un paramètre de 0,361 nm.
Son rayon est de 0,127 nm.
Maille cubique à faces centrées
Arête a : 0,361 nm
Décompte du motif :
  • 8 atomes au sommet comptant pour 1/8 ....1
  • 6 au centre des faces comptant pour 1/2 .. 3
    4 atomes par maille

Le calcul de la compacité se calcule facilement. Les atomes sont au contact suivant la diagonale d'une face et a ssimilables à des sphères de rayon R.
4 R = aÖ2
La compacité est le rapport du volume occupé par les atomes au volume de la maille

Compacité = (volume des 4 atomes) / (volume de la maille)
compacité = 0,74
cfc


Propriétés comparatives du Titane, Aluminium, Cuivre, Fer, Magnésium


  Titane Al Cu Fe Mg
Point de fusion (°C) 1660 660 1084 1535 650
Densité 4,51 2,70 8,94 7,86 1,74
Conductivité thermique 16 240 380 71 146
Résistivité électrique 48,2 2,68 1,72 10 4,4
Chaleur volumique 0,126 0,211 0,093 0,109 0,245
Coefficient de dilatation linéaire (10-6 K-1) 8,9 24,6 16,4 11,9 25,7
Susceptibilité magnétique +3,43 +0,65 -0,086 Ferro-magnétique +0,55
Potentiel d'électrode normal (V) - 1,75 - 1,67 + 0,52 - 0,04 - 2,38
Chaleur de fusion (kJ/mole) 20 10,4 13 15 5,8
Module d'élasticité (hbar*103) 10,5 7,0 12,0 20,5 4,5

Coefficient de dilatation : 1,7 mm/m pour 100 degrés
Avec l'or, le seul métal naturellement coloré . Le meilleur conducteur de l'électricité et de la chaleur après l'argent

Propriétés électriques :
La caractéristique essentielle du cuivre est sa qualité de bon conducteur de l'électricité. La conductibilité électrique du cuivre a été prise comme référence par la Commission Électrotechnique Internationale en 1913 et la résistivité du cuivre, d'une valeur de 1,724 microhm. cm à l'état recuit, est l'étalon de cette mesure.
La conductibilité du cuivre est, par définition, égale à 100 % IACS (International Annealed Copper Standard). Seul l'argent a des performances légèrement meilleures sur ce point (environ 106 IACS). La solidité du fil cuivre et la fiabilité des contacts qu'il permet d'obtenir sont les raisons essentielles de l'emploi généralisé du cuivre dans toute l'industrie de la construction électrique, dans la distribution de l'énergie électrique, dans la fabrication du matériel électrique et des composants électroniques. A titre d'exemple, 95 % des fils conducteurs d'un Airbus sont en cuivre. Si une très haute fiabilité de contact est nécessaire, comme dans un satellite, on envisage alors une dorure, une argenture ou un étamage : le cuivre s'adapte très bien à ces revêtements de surface.

Conductibilité thermique :
Le cuivre étant le métal usuel conduisant le mieux la chaleur, cette propriété est mise à profit pour chauffer ou refroidir rapidement un liquide ou un gaz : chauffe-eau ou chaudières murales, radiateurs de véhicules, condenseurs et réchauffeurs des centrales électriques, thermiques, nucléaires. Ce dernier exemple représente environ 200 tonnes d'alliages de cuivre pour 1000 mégawatts installés.


Résistance à la corrosion :
Le cuivre et ses alliages ne sont pas attaqués par l'eau ni par un grand nombre de produits chimiques. On met cette propriété à profit pour faire des tuyaux en cuivre ou des récipients et conteneurs pour de nombreuses industries. La robinetterie est en laiton ou en bronze.
Les toitures en cuivre défient le temps. Lorsque le cuivre doit évoluer en milieu marin, on l'allie généralement à l'aluminium ou au nickel pour lui donner une bonne résistance à l'agression contre l'eau de mer. Les pompes et canalisations d'eau de mer, dont les débits atteignent parfois plusieurs m3 par seconde, utilisées sur les plate-formes pétrolières off-shore, à bord des navires, dans les centrales électriques du bord de mer, sont exclusivement en alliages cupro-aluminium ou en cupro-nickel.


Propriétés biologiques :
Le cuivre a autrefois été considéré comme un poison dangereux, en particulier sous forme de vert-de-gris, qui est un des nombreux oxydes de cuivre. On sait maintenant que le cuivre est nécessaire à la vie : l'homme et les animaux ont besoin d'absorber quotidiennement quelques milligrammes de cuivre pour assurer la formation de l'hémoglobine du sang. II n'existe pas de maladie professionnelle dans l'industrie du cuivre. Le cuivre a des propriétés bactéricides reconnues. II détruit les micro-organismes et les bactéries et assainit les canalisations qui sont utilisées dans le monde entier pour la distribution de l'eau, la fabrication de la bière, des confitures et la distillation des alcools. Ces caractéristiques confèrent au cuivre et à certains de ses alliages, comme le cupro-nickel, des propriétés anti-fouling, qui consistent à empêcher la fixation d'algues et d'organismes marins. Cette propriété, qui s'ajoute à la résistance à la corrosion, est largement utilisée pour toutes les applications marines. Les sels de cuivre, comme le sulfate, ou l'oxychlorure, présentent des propriétés fongicides mises à profit pour la viticulture et l'agriculture.

Usinabilité et traitements de surface :
Le cuivre n'a pas en lui-même une grande aptitude à être usiné. En revanche, certains de ses alliages, et tout particulièrement le laiton ont d'excellentes capacités d'usinabilité et notamment aux grandes vitesses. Le cuivre et ses alliages se prêtent très bien à la plupart des traitements de surface.


Malléabilité et plasticité :
Le cuivre est un métal extrêmement ductile. Non allié, il n'y a pratiquement pas de limite à son travail à froid. Le cuivre et les alliages cuivreux se laminent facilement en tôles, se martèlent en feuilles très minces et s'étirent en fils extrêmement fins. Ils se prêtent particulièrement bien à la déformation à chaud.


Soudabilité :
Le cuivre et ses alliages se soudent bien, qu'il s'agisse de soudage autogène, de soudure électrique, de brasage ou de soudage à l'étain.


Esthétique:
C'est, avec l'or, le seul métal nettement coloré (l'or de bijouterie contient d'ailleurs jusqu'à 15 % de cuivre). La couleur naturelle du cuivre est rose saumon, mais il apparaît souvent rouge par suite de son oxydation superficielle ; cette couleur est recherchée en décoration de même que la couleur jaune du laiton, qui se révèle plus ou moins soutenue suivant le pourcentage de zinc contenu. Soumis aux intempéries lorsqu'il est utilisé en toiture, le cuivre prend dans un premier temps une couleur brun foncé, puis une patine vert clair très adhérente, qui le protège de toute oxydation ultérieure.


Amagnétisme :
Le cuivre est amagnétique. Cette propriété lui vaut de nombreuses applications, en tout premier lieu dans l'horlogerie, mais aussi dans la construction électrique et électronique, et dans l'armement (dragueurs de mines).


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