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Le carbonate de cuivre est un composé inorganique de cuivre(II) commercialisé le plus souvent sous la forme de carbonate basique de cuivre, une poudre verte de composition CuCO₃·Cu(OH)₂.
Le carbonate de cuivre sert de source de cuivre dans les glaçures céramiques, les pigments, la fabrication de produits chimiques, la préparation de catalyseurs et certains produits de préservation du bois formulés.
Les fonctions pratiques du carbonate de cuivre découlent de sa couleur, de sa réaction avec les acides et de sa transformation en oxyde de cuivre lorsqu’il est chauffé.
Numéro CAS : 12069-69-1
Numéro CE : 235-113-6
Formule moléculaire : Cu₂CO₃(OH)₂
Masse moléculaire : 221,12 g/mol
Synonymes : Carbonate basique de cuivre, Carbonate de cuivre basique, Carbonate basique de cuivre(II), Carbonate de cuivre(II) basique, Carbonate cuivrique basique, Carbonate basique cuivrique, Hydroxyde-carbonate de cuivre(II), Carbonate-hydroxyde de cuivre(II), Hydroxyde-carbonate de cuivre, Hydroxycarbonate de cuivre, Carbonate-dihydroxyde de cuivre(II), Dihydroxyde-carbonate de cuivre, Carbonate-dihydroxyde de dicuivre, Dihydroxycarbonate de dicuivre, Carbonate de cuivre(II)–hydroxyde de cuivre(II) (1:1), Carbonate-hydroxyde de cuivre(2+) (2:1:2), Sel de cuivre(2+) de l’acide carbonique (1:1) basique, (Carbonato)dihydroxydicuivre, (Carbonato(2−))dihydroxydicuivre, Cuivre (carbonato)dihydroxydi-, Carbonate Basique de Cuivre, Carbonate de Cuivre Basique, Carbonate de Cuivre(II) Basique, Carbonate Basique de Cuivre(II), Carbonate Basique de Cuivre(II), Carbonate Cuivrique Basique, Carbonate Basique Cuivrique, Carbonate Cuivrique Basique, Carbonate Basique de Cuivre, Carbonate-Hydroxyde de Cuivre(II), Hydroxyde-Carbonate de Cuivre(II), Carbonate-Hydroxyde de Cuivre, Hydroxyde-Carbonate de Cuivre, Carbonate-Hydroxyde Cuivrique, Hydroxyde-Carbonate Cuivrique, Carbonate-Dihydroxyde de Dicuivre, Dihydroxyde-Carbonate de Dicuivre, Carbonate-Dihydroxyde de Cuivre(II), Dihydroxyde-Carbonate de Cuivre, Dihydroxycarbonate de Dicuivre, Carbonatodihydroxodicuivre, Cuivre (Carbonato)Dihydroxydi-, Cuivre [μ-[Carbonato(2−)-O:O′]]Dihydroxydi-, Carbonate de Cuivre(II)–Hydroxyde de Cuivre(II) (1:1), Carbonate de Cuivre(II) Hydroxyde de Cuivre(II) (1:1), Sel de Cuivre(2+) de l’Acide Carbonique (1:1) Basique, Complexe de Cuivre de l’Acide Carbonique, Carbonate-Hydroxyde de Cuivre(2+) (2:1:2), Carbonate-Hydroxyde de Cuivre(II) (2:1:2), Carbonate Hydraté Vert de Cuivre, Carbonate Basique Hydraté de Cuivre
APPLICATIONS
Glaçures céramiques
Le carbonate de cuivre apporte du cuivre aux glaçures céramiques, dans lesquelles il peut produire des couleurs vertes et bleu-vert en fonction de la composition de la glaçure et des conditions de cuisson.
Le carbonate basique se décompose pendant la cuisson et le cuivre s’incorpore dans la glaçure en cours de fusion au lieu de rester sous la forme d’une poudre verte intacte.
La concentration en cuivre, la composition chimique de la glaçure et l’atmosphère du four déterminent ensemble l’apparence finale, de sorte qu’un même ajout peut produire des résultats différents selon les formulations.
Le carbonate de cuivre peut se disperser dans une suspension de glaçure de manière à limiter la concentration de taches foncées sur la surface cuite.
La décomposition du carbonate de cuivre libère également des gaz, ce qui peut contribuer à la formation de piqûres ou de cloques si la glaçure se ferme avant que les bulles ne s’échappent.
Une glaçure destinée à des articles entrant en contact avec des aliments nécessite une évaluation de la surface cuite finale, notamment de sa résistance à la libération de cuivre ; la matière première seule ne permet pas d’établir son aptitude.
Pigments et matériaux décoratifs
Le carbonate de cuivre fournit une matière verte contenant du cuivre pour certaines applications pigmentaires et décoratives.
Lorsqu’il est incorporé sous forme de poudre, sa teinte apparente dépend des caractéristiques des particules, de la dispersion et du liant ou du milieu environnant.
Le carbonate de cuivre peut également servir de précurseur à d’autres pigments de cuivre dont la couleur ne se développe qu’après un traitement chimique ou thermique supplémentaire.
Les pigments à base de carbonate de cuivre entretiennent des liens historiques avec les minéraux de cuivre verts, en particulier la malachite.
Une poudre de carbonate basique de cuivre fabriquée et un pigment minéral préparé peuvent présenter la même composition nominale tout en différant par la taille des particules, les impuretés et l’aspect visuel.
Ces différences sont importantes pour obtenir la couleur, l’opacité et le comportement lors de la manipulation souhaités dans une formulation décorative particulière.
Sels de cuivre et intermédiaires chimiques
Le carbonate de cuivre réagit avec les acides pour former les sels de cuivre(II) correspondants tout en libérant du dioxyde de carbone et de l’eau.
Cette propriété en fait une source de cuivre pour la préparation de certaines solutions et de certains composés solides sans introduire le contre-ion d’un sel de cuivre soluble préexistant.
L’acide choisi détermine le produit, tandis que le contrôle de la réaction et la purification ultérieure déterminent sa composition finale.
Le carbonate de cuivre peut également être intégré dans des procédés produisant des sels organiques contenant du cuivre et d’autres intermédiaires spéciaux.
Comme la poudre présente une faible solubilité dans l’eau, bon nombre de ces réactions progressent par contact entre les particules solides et le liquide réactif.
La taille des particules, le mélange, l’ajout d’acide et l’élimination des impuretés insolubles influencent la vitesse et la régularité de la transformation.
Préparation d’oxyde de cuivre et de catalyseurs
Le carbonate de cuivre constitue une voie d’obtention de l’oxyde de cuivre(II) par chauffage contrôlé.
Ses composants carbonate et hydroxyde libèrent du dioxyde de carbone et de l’eau lorsque la matière première se transforme en oxyde.
Cette transformation est utile lorsqu’un procédé nécessite un oxyde de cuivre possédant des caractéristiques physiques développées à partir d’un précurseur carbonaté préparé.
Le carbonate de cuivre peut également servir de précurseur dans la fabrication de catalyseurs contenant du cuivre.
Les conditions de précipitation influencent la structure et la distribution des particules du précurseur, tandis que les traitements thermiques et les opérations ultérieures façonnent le matériau catalytique obtenu.
L’activité appartient au système catalytique final et ne peut pas être déduite de la seule présence de carbonate de cuivre.
Formulations de préservation du bois
Le carbonate basique de cuivre est une source active de cuivre dans certains produits de préservation du bois formulés.
Dans ces produits, le cuivre contribue à la protection contre les organismes responsables de la dégradation du bois, tandis que la formulation complète détermine la manière dont le cuivre est distribué et retenu.
Certains systèmes incorporent des particules finement divisées ; d’autres font intervenir un traitement qui modifie la manière dont le cuivre est introduit dans le bois.
Les performances d’un produit de préservation du bois dépendent de la formulation, de la méthode de traitement, de la rétention et de l’exposition prévue du bois traité.
Une poudre de carbonate de cuivre ne constitue pas en elle-même un produit de préservation prêt à l’emploi disposant d’un taux de traitement établi.
L’utilisation dans un produit de préservation fini est soumise à l’autorisation applicable au produit et aux conditions indiquées sur l’étiquette.
Chimie de laboratoire et de procédé
Le carbonate de cuivre offre un exemple visible de réaction acide–carbonate dans les travaux de laboratoire.
L’ajout d’un acide approprié produit du dioxyde de carbone tandis que le solide se dissout et forme une solution contenant du cuivre.
La réaction illustre à la fois le composant carbonate et la distinction entre une poudre initiale en grande partie insoluble et un produit soluble.
Le carbonate de cuivre fournit également une matière première pour la préparation de composés de cuivre à une échelle contrôlée.
Sa teneur mesurable en cuivre et sa transformation relativement simple en oxyde de cuivre le rendent utile dans les travaux de préparation de matériaux.
Les résultats dépendent de la qualité réelle, car l’humidité, les sels résiduels et les caractéristiques des particules peuvent varier d’une poudre à l’autre.
DESCRIPTION
Identité et composition
Dans ce profil, le carbonate de cuivre désigne le carbonate basique de cuivre(II) commercial identifié par le numéro CAS 12069-69-1.
Sa composition s’écrit Cu₂CO₃(OH)₂ ou CuCO₃·Cu(OH)₂, ce qui indique la présence de deux atomes de cuivre, d’un groupe carbonate et de deux groupes hydroxyde par unité de formule.
Le carbonate de cuivre doit être distingué du carbonate simple CuCO₃ et des carbonates basiques de cuivre présentant un rapport cuivre/carbonate différent. sigmaaldrich.com
L’expression CuCO₃·Cu(OH)₂ décrit la composition ; elle ne signifie pas qu’un échantillon bien caractérisé doit être considéré comme un mélange physique non lié de deux poudres distinctes.
La même composition nominale se rencontre dans la malachite, bien qu’un matériau commercial précipité ne présente pas nécessairement l’apparence ou la structure particulaire du minéral.
L’azurite bleue possède un rapport cuivre/carbonate différent et ne constitue pas une autre appellation interchangeable du composé vert traité ici.
Aspect physique
Le carbonate basique de cuivre est généralement un solide vert et inodore fourni sous forme de poudre.
Les différences concernant la précipitation, le séchage, le broyage et l’agrégation des particules peuvent modifier sa teinte et sa masse volumique apparente.
Une spécification destinée à une application particulière peut donc décrire des caractéristiques physiques en plus de l’identité chimique et de la teneur en cuivre.
La formule théorique correspond à une teneur en cuivre d’environ 57,5 % en masse.
Une poudre commerciale réelle peut présenter un pourcentage de cuivre mesuré inférieur en raison de l’humidité, de matières résiduelles issues du procédé ou d’autres constituants.
La teneur en cuivre indiquée dans les spécifications d’un produit doit être interprétée comme une valeur de dosage propre à cette qualité et non être présumée à partir de son nom.
Préparation et caractéristiques des particules
Une méthode de préparation courante consiste à faire réagir un sel de cuivre(II) dissous avec une source de carbonate ou de bicarbonate afin de précipiter l’hydroxycarbonate de cuivre.
Les conditions de réaction influencent la manière dont le solide se forme et peuvent modifier sa surface spécifique et sa masse volumique.
Le lavage et le séchage permettent ensuite de contrôler les sels solubles résiduels et la forme physique de la poudre finale.
La taille des particules de carbonate de cuivre est importante lorsque la poudre doit se disperser uniformément ou réagir à une vitesse prévisible.
Les particules fines offrent aux liquides une surface accessible plus importante, mais elles peuvent également générer davantage de poussières en suspension dans l’air pendant la manipulation.
Les agglomérats peuvent se comporter différemment des particules individuelles, notamment dans les suspensions céramiques et d’autres systèmes en suspension.
Solubilité et comportement chimique
Le carbonate de cuivre est peu soluble dans l’eau et forme généralement une suspension plutôt qu’une solution limpide.
Les acides dissolvent le carbonate de cuivre en réagissant avec ses composants carbonate et hydroxyde, ce qui produit des espèces de cuivre dissoutes et libère du dioxyde de carbone.
Son comportement dans un liquide complexe peut différer de celui observé dans l’eau pure lorsque des ingrédients acides ou capables de complexer le cuivre sont présents.
Le carbonate de cuivre peut interagir avec les milieux contenant de l’ammoniaque par la formation de complexes de cuivre dissous.
Le liquide obtenu est chimiquement différent d’une simple dispersion aqueuse de la poudre d’origine.
Pour cette raison, la couleur ou la limpidité de la solution ne suffit pas à établir que le carbonate de cuivre inchangé demeure en suspension.
Comportement thermique
Le carbonate de cuivre se décompose sous l’effet de la chaleur pour former de l’oxyde de cuivre(II), du dioxyde de carbone et de l’eau.
Son comportement thermique est mieux décrit comme une décomposition que par l’attribution d’un point d’ébullition conventionnel au composé intact.
La libération de gaz est pertinente aussi bien pour la fabrication d’oxyde que pour les défauts susceptibles d’apparaître pendant la cuisson des céramiques.
Stabilité au stockage et dans les formulations
Le carbonate de cuivre conserve au mieux sa composition prévue lorsqu’il est protégé de la contamination et de tout contact inutile avec des matières réactives.
Les acides forts consomment le carbonate basique, tandis que le chauffage provoque la transformation chimique décrite ci-dessus.
Dans une formulation liquide, la sédimentation et les modifications de la composition chimique du milieu environnant peuvent être aussi importantes que la stabilité du composé sec.
PROPRIÉTÉS
Nature chimique : Hydroxycarbonate basique de cuivre(II)
Aspect : Poudre verte
Odeur : Inodore
Formule moléculaire : Cu₂CO₃(OH)₂
Masse moléculaire : 221,12 g/mol
Teneur théorique en cuivre : Environ 57,5 % en masse
Solubilité dans l’eau : Peu soluble
Réactivité avec les acides : Se dissout en libérant du dioxyde de carbone
Milieux contenant de l’ammoniaque : Peut former des complexes de cuivre dissous
Comportement thermique : Se décompose en oxyde de cuivre(II), dioxyde de carbone et eau
Point de fusion : Aucun point de fusion conventionnel pour le composé intact ; il se décompose sous l’effet de la chaleur
Point d’ébullition : Sans objet pour le composé intact
Point d’éclair : Sans objet pour ce solide inorganique
Masse volumique : Environ 4,0 g/cm³ pour une qualité de carbonate basique de cuivre signalée ; la masse volumique apparente varie selon la forme de la poudre
Danger lié aux poussières : La poudre en suspension dans l’air peut irriter les voies respiratoires et est nocive par inhalation
Danger pour les yeux : Provoque une sévère irritation des yeux
Danger pour l’environnement : Dangereux pour les organismes aquatiques, avec des effets à long terme.
PREMIERS SECOURS
Inhalation :
Transporter la personne à l’air frais et la maintenir dans une position où elle peut respirer confortablement.
Consulter rapidement un médecin si la personne se sent mal, tousse de manière persistante ou présente des difficultés respiratoires.
Contact avec la peau :
Retirer les vêtements contaminés et laver soigneusement la peau affectée avec de l’eau.
Consulter un médecin si une irritation apparaît ou persiste.
Contact avec les yeux :
Rincer avec précaution à l’eau pendant plusieurs minutes et retirer les lentilles de contact si la personne en porte et si elles peuvent être facilement enlevées.
Continuer à rincer et consulter un médecin si l’irritation persiste.
Ingestion :
Rincer la bouche et ne pas faire vomir.
Contacter rapidement un centre antipoison ou un médecin, en particulier si une quantité importante a été avalée ou si des symptômes apparaissent.
Note à l’intention des médecins :
Traiter en fonction de l’exposition et des observations cliniques ; aucun antidote spécifique n’est indiqué pour une exposition habituelle à ce composé.
MANIPULATION ET STOCKAGE
Manipulation :
Éviter de respirer les poussières et empêcher tout contact de la poudre avec les yeux.
Porter des gants, des vêtements de protection et une protection oculaire appropriés lors du transfert ou de la pesée de la matière.
Ventilation :
Prévoir une aspiration locale efficace aux endroits où la poudre est versée, mélangée ou dispersée d’une autre manière.
Les opérations qui chauffent ou décomposent la matière nécessitent une ventilation adaptée aux émissions du procédé.
Stockage :
Conserver les récipients hermétiquement fermés dans un endroit sec et bien ventilé.
Stocker à l’écart des acides forts et des agents oxydants puissants.
Procédures en cas de déversement et de fuite :
Empêcher la poudre de pénétrer dans les canalisations, les eaux de surface ou le sol.
Recueillir soigneusement la matière déversée dans des récipients fermés appropriés tout en réduisant au minimum la formation de poussières.
Éliminer la matière contaminée conformément aux exigences applicables.
Précautions de manipulation :
Ne pas manger, boire ou fumer pendant la manipulation de la poudre et laver ensuite les parties exposées de la peau.
Éviter les méthodes de nettoyage qui dispersent les poussières dans l’air.
Évaluer séparément les dangers de tout mélange fini, car ses autres ingrédients et sa forme physique peuvent modifier les mesures de maîtrise requises.
