Le cycle du cuivre

Un des principaux minerais pour extraire le cuivre est la chalcosite, ce solide de couleur noire à des reflets bleus de formule chimique Cu₂S.

La masse molaire du cuivre Cu est égale à 63,5 g/mol et celle du souffre S de 32 g/mol.

Pour obtenir le métal à partir du minerai, celui ci subit différents traitements chimiques destinés à l' enrichir.

Une première réaction se fait avec le dioxygène O₂ et il se forme un oxyde de cuivre Cu₂O et un gaz se dégage.

Complétons l' équation bilan équilibrée de la réaction en indiquant la formule chimique du gaz formé : 2Cu₂S + 3O₂ --> 2Cu₂O + 2 ……

C' est évidement SO₂, le nom scientifique de ce gaz est le dioxyde de soufre.

L' oxyde de cuivre Cu₂O formé réagit immédiatement avec la chalcosite Cu₂S présent pour former du cuivre et encore du dioxyde de soufre.

L' équation bilan équilibrée de la réaction est :

2Cu₂O + Cu₂S --> 6Cu + SO₂

Finalement, le bilan de l' opération peut-être exprimé par une seule équation chimique globale suivante :

Cu₂S + O₂ --> 2Cu + SO₂

Calculons la masse molaire de la chalcosite Cu₂S.

2 × 63,5 + 32 = 159 g/mol

Quelle masse de cuivre métal peut–on théoriquement produire à partir d' une mole de chalcosite Cu₂S ?

2 × 63 = 126 g.

Quelle masse de cuivre métal peut-on théoriquement à partir de 15 tonnes de chalcosite ?

15 × 126 / 159 = 11,9 tonnes.

Le cuivre ainsi obtenu et coulé en lingots. Il contient encore des impuretés. On lui fait subir un « affinage électrolytique » pour obtenir du cuivre pur à 99,9 %.

Le principe de cette expérience est reproduit au laboratoire en réalisant l’expérience suivante :

L’électrolyte est un mélange d’une solution du sulfate de cuivre ( Cu²⁺ + SO₄^2– ) et d’une solution d’acide sulfurique ( 2H₃O⁺ + SO₄^2– ).

L' anode où se trouve le cuivre à purifier subit une oxydation et les ions cuivres sont réduit sur la cathode en graphite.