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Les propriétés extraordinaires du cuivre
Un article de Roy Suffer du 20/11/2010
roysuffer@orange.fr
1. Un métal très ancien :
Le cuivre est le plus ancien métal travaillé par l’homme. Son usage remonte à 5000 ans avant notre ère. En alliage avec l’étain, il permit de créer le bronze qui caractérisa une époque de la préhistoire. Aujourd’hui encore, cloches et œuvres d’art utilisent cet alliage, tandis que les canons préfèrent désormais l’acier.
Cette capacité à entrer dans la composition d’alliages a ouvert la voie à une large palette d’autres matériaux : laitons (cuivre + zinc), billons (cuivre + argent), maillechorts (cuivre + nickel + zinc), zamaks (cuivre + zinc + aluminium + magnésium) et les nombreux « cupros » (racine du cuivre dans les noms composés des alliages), cuproaluminiums, cupronickels, cuproplombs, cuprochromes, cuprobéryllium, cuprosiliciums, etc…
Possiblement, c’est parce que le minerai de cuivre a été trouvé sur le sol, sous forme de pépites, que le métal a pu être fabriqué si tôt dans l’histoire humaine. Aujourd’hui encore, les mines sont à ciel ouvert.
Pépite de cuivre Minerai de cuivre
Mine de cuivre
Les Grecs, qui l’appelaient alors « airain », donnèrent son nom actuel au cuivre en allant le chercher à Chypre (Cyprium -> cuprum) ; de la même manière, celui de Brindisi donna son nom au bronze (Brundisium -> brontésion -> bronze). C’est un peu, quelques milliers d’années avant, la même histoire que nos jeans, « de Gênes » d’où venait cette toile de tente fabriquée à Nimes (le « denim ») !
2. Des propriétés physiques intéressantes :
Sa première caractéristique est qu’il est assez tendre et malléable, ce qui le rend facile à travailler sans gros moyens, et sa température de fusion relativement basse (moins de 1100°) mettait son moulage à portée d’un bon four de potier. En revanche, ce qui convenait parfaitement aux pièces de monnaie devenait un défaut pour les outils et les armes. D’où la nécessité des alliages pour corriger ce défaut du cuivre pur. Il se soude facilement, à l’étain, permettant ainsi des assemblages compliqués ou fins.
De nos jours, d’autres caractéristiques nous intéressent beaucoup plus :
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CARTE D’IDENTITE DU CUIVRE
Numéro atomique : 29 Masse atomique : 63,546 g.mol -1 Electronégativité de Pauling : 1,9 Masse volumique : 8,9 g.cm-3 à 20°C Température de Fusion : 1083 °C Température d'ébullition : 2595 °C Rayon atomique (Van der Waals) : 0,128 nm Rayon ionique : 0,096 nm (+1) ; 0,069 nm (+3) Isotopes : 2 Configuration électronique : [ Ar ] 3d10 4s1 Energie de première ionisation : 743,5 kJ.mol -1 Energie de deuxième ionisation : 1946 kJ.mol -1 Potentiel standard : + 0,522 V ( Cu+ / Cu ) ; + 0,345 V ( Cu2+ / Cu ) Découverte : Connu dès la préhistoire. |
3. Des propriétés biologiques surprenantes :
Déjà, les Egyptiens de l’Antiquité utilisaient des récipients de cuivre pour conserver l’eau et l’utilisaient pour stériliser les plaies. Hippocrate aussi s’en servait pour traiter les affections cutanées. Ces propriétés anti-bactérienne et anti-fongique continuent d’être utilisées, notamment pour la fabrication de la bière, la distillation de l’alcool, la confection de confiture, la fabrication des fromages à pâte cuite.
En agriculture, on connaît bien la « bouillie bordelaise » utilisée pour traiter les végétaux, notamment les arbres fruitiers, et le sulfate de cuivre dans les vignobles.
Aujourd’hui nous connaissons également son importance, en tant qu’oligo-élément, dans la synthèse de l’hémoglobine, du collagène, de l'élastine, de la mélanine et autres protéines ; il intervient donc dans la formation du sang, des os, du pigment de la peau et des cheveux.
Il a un pouvoir antioxydant, anti-inflammatoire, antispasmodique et anti-infectieux. Le cuivre transforme les aliments en énergie, par sa présence dans les mitochondries des cellules. Il facilite l'absorption du fer, contribue à la perception du goût.
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« Le cuivre joue un rôle important dans le maintien de la santé des cellules. Une régulation atypique du cuivre dans l'organisme peut entraîner des maladies du foie, des reins, du cerveau et des yeux », explique Eric Shoubridge, professeur de génétique humaine à l'Institut Neurologique de Montréal de l'Université McGill et chercheur principal. « Nous savons que le cuivre est particulièrement important dans les premiers stades du développement, qu'il joue un rôle vital dans la bonne formation des organes. Des mutations dans deux protéines porteuses de cuivre, la SCO1 et la SCO2, sont en cause dans certaines maladies néonatales. » Le cuivre est nécessaire à l'activité de certains enzymes, dont la cytochrome oxydase (COX) localisée dans les mitochondries – qui produisent l'énergie des cellules du corps. « Notre étude est la première à caractériser un rôle inattendu de messager ou de transmission des signaux extracellulaires et intracellulaires pour les deux protéines porteuses de cuivre, la SCO1 et la SCO2, qui sont nécessaires à l'assemblage de la COX », précise le Pr Shoubridge. |
Notons que les besoins en cuivre de l’organisme (2 à 4 mg) sont pourvus par les aliments suivants : le foie, les crustacés et coquillages, le chocolat, les noix, les algues, mais aussi dans les céréales, la viande, le poisson et légumes verts.
Une autre application médicale bien connue est le stérilet : le cuivre est ici utilisé comme contraceptif, pour ses vertus spermicides d’une part et pour la réaction provoquée sur la paroi utérine d’autre part.
Stérilet cuivre : le support est en plastique sur lequel est enroulé un fin fil de cuivre
On a également pu constater que le cuivre permettait de lutter efficacement contre la légionellose dans les installations sanitaires, contenant de l’eau tiède et stagnante.
D’où l’idée d’une équipe de chercheurs britanniques d’utiliser le cuivre pour lutter contre les maladies nosocomiales en milieu hospitalier. Dans l’hôpital universitaire Selly Oak de Birmingham, on a tout simplement remplacé tous les objets en contact avec les mains par du cuivre ou des alliages de cuivre : robinets, poignées et plaques de portes, mains courantes, barres de maintien, plans de travail, chariots, etc… Le résultat est stupéfiant : en une heure, 95% des bactéries (dont le fameux staphylocoque doré) ont été éliminées !
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Le professeur Tom Elliot, directeur de l’étude, a affirmé que «c’est la première fois que je constate des effets du cuivre sur l’environnement de manière aussi probante. Nous nous sommes intéressés à différents agents dans le passé, des agents nettoyants comme le chlore ou l’eau oxygénée, qui ont un effet immédiat, mais qui sont dépourvus d’effets à long terme comme le cuivre». |
Au regard de ces résultats, d’autres chercheurs (Professeur Bill Keevil, Directeur de l'Environmental Healthcare Unit à l'Université de Southampton) ont montré que le trop fameux virus de la grippe A (H1-N1) était lui aussi neutralisé par le cuivre et ses alliages.
Notons qu’en France 750 000 patients (1 sur 20) ressortent chaque année de l’hôpital avec une maladie qu’ils n’avaient pas en y entrant ! Il suffirait donc d’investir massivement dans les équipements à base de cuivre pour voir fondre le déficit de la Sécurité Sociale… Qui le fera ?
Au-delà du milieu hospitalier, certains états comme le Chili, gros producteur de cuivre, songent à équiper de la même manière les lieux publics de cuivre à titre préventif.
4. Des dangers ?
Peut-être… En effet, l’excès de cuivre n’est pas meilleur que le manque pour la santé, provoque de l’arthrose, de l’athérosclérose, et surtout attaque le foie.
L’oxyde de cuivre ou vert-de-gris est un poison, ce qui contribuait à donner autrefois une mauvaise image du cuivre.
Certains champs proches des vignobles, ayant reçu des doses inconsidérées de sulfate de cuivre durant de longues années, sont devenus inaptes à la culture et à l’élevage.
Des chercheurs américains auraient également mis en relation le déclin cognitif de personnes âgées avec la consommation excessive d’aliments gras et riches en cuivre :
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Le Pr Martha Clare Morris, du Rush University Medical Center de Chicago, avec son équipe a analysé le régime alimentaire de 3 718 personnes de plus de 65 ans. "Il semble bien qu’une forte consommation d’aliments gras et à forte teneur en cuivre provoque une accélération du déclin intellectuel", précise-t-elle. "Néanmoins, il ne s’agit pour l’heure que d’une hypothèse et non d’une conclusion définitive". |
Il s’agit cependant à chaque fois du résultat d’excès, et non pas d’utilisations « normales » de ce métal.
Bibliographie (en téléchargement au format .PDF) :
(*) Le cuivre
(*) Le cuivre et ses dérivés
(*) Les cuivres alliés
(*) Cuivre et Légionellose
(*) Lutte aux bactéries et résistance au cuivre dans le poivron et la tomate
(*) Livre Blanc du cuivre dans la construction
(*) Dossier de Presse
L'expérience de chacun est le trésor de tous.
(Gérard de Nerval)
