Obtention du sulfate de cuivre à partir de l’oxyde de cuivre.

 

 

A.   But et principe

 

            Nous allons durant cette manipulation, réaliser la synthèse à partir de l’oxyde cuivrique du sulfate de cuivre, qui constitue le sel de cuivre le plus important.  

 

 

B.   Matériel et produits nécessaires

 

  1. Un erlenmeyer de 150 ml
  2. Un bécher de 100 ml
  3. Un agitateur en verre
  4. Une éprouvette graduée
  5. Une plaque chauffante
  6. Papier filtre
  7. Entonnoir
  8. Oxyde de cuivre CuO
  9. Acide sulfurique H2SO4 à 5 mol.L-1
  10. Eau distillée
  11. Gants et lunettes.
 

 

C.   Mode opératoire.

 

ATTENTION : TRAVAIL SOUS HOTTE OBLIGATOIRE.

 

  1. Peser 5 grammes d’oxyde cuivrique CuO noir et les placer dans un erlenmeyer de 150 ml.
  2. Prélever 13 ml d’acide sulfurique H2SO4 à 5 mol.L-1 à l’aide d’une éprouvette graduée.
  3. Verser l’acide dans l’erlenmeyer.
  4. Chauffer très légèrement pour accélérer la dissolution de l’oxyde cuivrique. Agiter régulièrement.
  5. Attendre que tout l’oxyde se dissolve puis laisser refroidir.
  6. Filtrer la solution et relaver le bécher avec deux portions d’eau distillée de 10 ml qui seront elles aussi filtrées.
  7. Laisser évaporer la solution pour obtenir le sulfate de cuivre cristallisé ou bien stocker la solution pour une utilisation ultérieure.  

 

D.   Explication et résultats.

 

            Nous avons ici la réaction de dissolution d’un oxyde métallique (CuO) dans un acide fort (acide sulfurique dilué) selon la réaction :

 

            CuO (s) + H2SO4 → Cu 2+ + SO42- + H2O

 

            Nous remarquons une disparition de l’oxyde de cuivre noir et l’apparition d’une couleur bleue intense caractéristique des ions Cu2+.

 

            La filtration va permettre de purifier la solution de sulfate de cuivre des impuretés solides (poussières, espèces chimiques souillant l’oxyde de cuivre).

 

            Lors de l’évaporation de la solution, celle-ci va peu à peu se concentrer en sulfate de cuivre, ce qui va entraîner la cristallisation du sel sous forme de cristaux d’une belle couleur bleue.

            Ces cristaux sont caractérisés par la formule chimique : CuSO4, 5 H2O, ou plus spécifiquement par celle-ci : [Cu(H2O)4] [SO4(H2O)].

            Celle dernière formule rend compte du fait que quatre molécules d’eau sont coordinées. Il s’agit ici du sel pentahydraté (présence de cinq molécule d’eau).

 

 

E.    Elargissement.

 

            Le sulfate de cuivre peut également être préparé par action d’acide sulfurique concentré sur le cuivre métallique selon la réaction :

 

            Cu (s) + 2 H2SO4 (aq) → CuSO4 (s) + SO2 (g) + 2 H2O

 

            L’intérêt de cette réaction est qu’elle permet la préparation du sulfate de cuivre anhydre (de couleur blanche) puisque l’acide sulfurique concentré, très hygroscopique, va faire office de déshydratant et capter l’eau pour empêcher la formation du sel pentahydraté.

            En revanche, et c’est pour ces raisons que cette réaction n’a pas été retenue ici, cette réaction nécessite l’emploi délicat d’acide sulfurique concentré particulièrement corrosif. De plus, il y a émission de dioxyde de soufre SO2 (g), qui constitue un gaz toxique.

 

            Le sulfate de cuivre hydraté (vulgairement appelé vitriol bleu) a été utilisé pour ses propriétés fongicides : conservation du bois, de la paille, lutte contre les maladies de la vigne où il est employé sous forme de « bouillie bordelaise » obtenue en mélangeant une solution de sulfate de cuivre avec du lait de chaux.

            Du point de vue médicinal, il a été employé en mélange avec une solution de sulfate de zinc pour donner l’eau de Dalibour à l’action antiseptique. Une solution de sulfate de cuivre très diluée a également été employée sous forme de collyre. 

 

 

F.    Présentation des produits utilisés : risques et sécurité.

 

Lors de cette réaction chimique, nous avons manipulé les produits suivants :

 

-         Acide sulfurique dilué: H2SO4 ; Corrosif

Risques : R 35 : Provoque de graves brûlures.

Sécurité : S 26 : En cas de contact avec les yeux, laver immédiatement et abondamment avec de l’eau et consulter un spécialiste.

            S 30 : Ne pas verser de l’eau dans ce produit.

            S 36/37/39 : Porter un vêtement de protection approprié, des gants et un appareil de protection des yeux/du visage.

            S 45 : En cas d’accident ou de malaise consulter immédiatement un médecin (si possible lui montrer l’étiquette).

 

-         Oxyde de cuivre: CuO ; Nocif

Risques : R 22 : Nocif en cas d’ingestion

Sécurité : S 22 : Ne pas respirer les poussières. 

 

-         Sulfate de cuivre pentahydraté : CuSO4, 5 H2O ; Nocif, irritant, nocif pour l’environnement.

Risques : R 22 : Nocif en cas d’ingestion.

            R 36/38 : Irritant pour les yeux et la peau.

            R 50/53 : Très toxique pour les organisme aquatiques, peut entraîner des effets néfastes à long terme pour l’environnement aquatique.

Sécurité : S 22 : Ne pas respirer les poussières.

            S 60 : Eliminer le produit et son récipient comme un déchet dangereux.

            S 61 : Eviter le rejet dans l’environnement. Consulter les instructions spéciales/la fiche de données de sécurité.