Gunnar Nordberg

Le cuivre (Cu) est malléable et ductile, il conduit extrêmement bien la chaleur et l'électricité et sa capacité fonctionnelle est très peu altérée par l'exposition à l'air sec. Dans une atmosphère humide contenant du dioxyde de carbone, il se recouvre d'un carbonate vert. Le cuivre est un élément essentiel du métabolisme humain.

Occurrence et utilisations

Le cuivre se présente principalement sous forme de composés minéraux dans lesquels ⁶³Cu constitue 69.1% et ⁶⁵Cu, 30.9% de l'élément. Le cuivre est largement distribué sur tous les continents et est présent dans la plupart des organismes vivants. Bien que certains gisements naturels de cuivre métallique aient été découverts, il est généralement exploité sous forme de minerais sulfurés, notamment la covellite (CuS), la chalcocite (Cu₂S), chalcopyrite (CuFeS₂) et la bornite (Cu₃FeS₃); ou sous forme d'oxydes, dont la malachite (Cu₂CO₃(OH)₂); chrysocolle
(CuSiO₃· 2H₂O) et la chalcanthite (CuSO₄· 5H₂O)

En raison de ses propriétés électriques, plus de 75 % de la production de cuivre est utilisée dans les industries électriques. Parmi les autres applications du cuivre, citons les conduites d'eau, les matériaux de toiture, les ustensiles de cuisine, les équipements chimiques et pharmaceutiques et la production d'alliages de cuivre. Le cuivre métallique est également utilisé comme pigment et comme précipitant du sélénium.

Alliages et composés

Les alliages de cuivre non ferreux les plus utilisés sont ceux de cuivre et de zinc (laiton), d'étain (bronze), de nickel (monel métal), d'aluminium, d'or, de plomb, de cadmium, de chrome, de béryllium, de silicium ou de phosphore.

Sulfate de cuivre est utilisé comme algicide et molluscicide dans l'eau; avec de la chaux, comme fongicide végétal; comme mordant; en galvanoplastie; comme agent de flottation par mousse pour la séparation du minerai de sulfure de zinc ; et comme agent de tannage du cuir et de conservation des peaux. Le sulfate de cuivre neutralisé à la chaux hydratée, dite bouillie bordelaise, est utilisé pour la prévention du mildiou dans les vignes.

Oxyde cuivrique a été utilisé comme composant de peinture pour les fonds de navires et comme pigment dans le verre, la céramique, les émaux, les émaux de porcelaine et les pierres précieuses artificielles. Il est également utilisé dans la fabrication de rayonne et d'autres composés de cuivre, ainsi que comme agent de polissage du verre optique et comme solvant pour les minerais de fer chromique. L'oxyde cuivrique est un composant de flux dans la métallurgie du cuivre, les compositions pyrotechniques, les flux de soudage pour le bronze et les produits agricoles tels que les insecticides et les fongicides. L'oxyde cuivrique noir est utilisé pour corriger les sols carencés en cuivre et comme complément alimentaire.

Chromates de cuivre sont des pigments, des catalyseurs d'hydrogénation en phase liquide et des fongicides pour pommes de terre. Une solution d'hydroxyde cuivrique en excès d'ammoniac est un solvant de la cellulose utilisée dans la fabrication de la rayonne (viscose). L'hydroxyde cuivrique est utilisé dans la fabrication d'électrodes de batterie et pour le traitement et la coloration du papier. C'est aussi un pigment, un additif alimentaire, un mordant dans la teinture et un ingrédient dans les fongicides et les insecticides.

Dangers

Les complexes d'amines de chlorate cuivrique, de ditionate cuivrique, d'azoture cuivrique et d'acétylure cuivreux sont explosifs mais n'ont aucune importance pour l'industrie ou la santé publique. L'acétylure de cuivre s'est avéré être la cause d'explosions dans les usines d'acétylène et a provoqué l'abandon de l'utilisation du cuivre dans la construction de telles usines. Des fragments de cuivre métallique ou d'alliages de cuivre qui se logent dans l'œil, une affection connue sous le nom de chalcose, peuvent entraîner une uvéite, un abcès et la perte de l'œil. Les travailleurs qui arrosent les vignes avec de la bouillie bordelaise peuvent souffrir de lésions pulmonaires (parfois appelées « poumon du pulvérisateur de vigne ») et de granulomes hépatiques chargés de cuivre.

L'ingestion accidentelle de sels de cuivre solubles est généralement anodine puisque les vomissements induits débarrassent le patient d'une grande partie du cuivre. La possibilité d'une toxicité induite par le cuivre peut survenir dans les situations suivantes :

• L'administration orale de sels de cuivre est parfois employée à des fins thérapeutiques, notamment en Inde.

• Il a été démontré que le cuivre dissous dans le fil utilisé dans certains dispositifs contraceptifs intra-utérins est absorbé de manière systémique.

• Une fraction appréciable du cuivre dissous à partir de la tubulure couramment utilisée dans l'équipement d'hémodialyse peut être retenue par le patient et peut produire des augmentations significatives du cuivre hépatique.

• Le cuivre, qui n'est pas rare d'être ajouté à l'alimentation du bétail et de la volaille, se concentre dans le foie de ces animaux et peut augmenter considérablement l'apport de l'élément lorsque ces foies sont consommés. Le cuivre est également ajouté, en grandes quantités par rapport à l'apport alimentaire humain normal, à un certain nombre d'aliments pour animaux de compagnie qui sont occasionnellement consommés par les humains. Le fumier d'animaux dont l'alimentation est enrichie en cuivre peut entraîner une quantité excessive de cuivre dans les légumes et les céréales fourragères cultivées sur un sol traité avec ce fumier.

Toxicité aiguë

Bien que certains ouvrages de référence chimiques contiennent des déclarations selon lesquelles les sels solubles de cuivre sont toxiques, en pratique, cela n'est vrai que si ces solutions sont utilisées avec une intention erronée ou suicidaire, ou comme traitement topique de zones fortement brûlées. Lorsque le sulfate de cuivre, appelé pierre bleue ou vitriol bleu, est ingéré en grammes, il provoque des nausées, des vomissements, des diarrhées, des sueurs, une hémolyse intravasculaire et une éventuelle insuffisance rénale ; rarement, des convulsions, le coma et la mort peuvent en résulter. La consommation d'eau gazeuse ou de jus d'agrumes qui ont été en contact avec des récipients, des tuyaux, des tubes ou des valves en cuivre peut provoquer une irritation gastro-intestinale, qui est rarement grave. Ces boissons sont suffisamment acides pour dissoudre les niveaux irritants de cuivre. Il y a un rapport d'ulcères cornéens et d'irritation cutanée, mais peu d'autre toxicité, chez un travailleur d'une mine de cuivre qui est tombé dans un bain électrolytique, mais l'acidité, plutôt que le cuivre, peut en avoir été la cause. Dans certains cas où des sels de cuivre ont été utilisés dans le traitement des brûlures, des concentrations élevées de cuivre sérique et des manifestations toxiques se sont ensuivies.

L'inhalation de poussières, fumées et brouillards de sels de cuivre peut provoquer une congestion des muqueuses nasales et une ulcération avec perforation de la cloison nasale. Les fumées provenant du chauffage du cuivre métallique peuvent provoquer la fièvre des fondeurs, des nausées, des douleurs gastriques et des diarrhées.

Toxicité chronique

Les effets toxiques chroniques chez l'homme attribuables au cuivre ne semblent être retrouvés que chez les individus qui ont hérité d'une paire particulière de gènes autosomiques récessifs anormaux et chez qui, par conséquent, se développe une dégénérescence hépatolenticulaire (maladie de Wilson). C'est un événement rare. La plupart des régimes alimentaires humains quotidiens contiennent 2 à 5 mg de cuivre, dont presque aucun n'est retenu. La teneur en cuivre du corps humain adulte est assez constante à environ 100 à 150 mg. Chez les individus normaux (sans maladie de Wilson), la quasi-totalité du cuivre est présente en tant que fraction intégrale et fonctionnelle de l'une des douzaines de protéines et de systèmes enzymatiques, y compris, par exemple, la cytochrome oxydase, la dopa-oxydase et la céruloplasmine sérique.

Des augmentations décuplées, voire plus, de l'apport quotidien en cuivre peuvent survenir chez les personnes qui consomment de grandes quantités d'huîtres (et autres crustacés), de foie, de champignons, de noix et de chocolat, tous riches en cuivre ; ou chez les mineurs qui peuvent travailler et prendre leurs repas, pendant 20 ans ou plus, dans une atmosphère chargée de 1 à 2 % de poussières de minerais de cuivre. Pourtant, la preuve d'une toxicité chronique primaire du cuivre (bien définie à partir des observations de patients atteints d'une toxicose chronique héréditaire du cuivre - la maladie de Wilson - comme un dysfonctionnement et des dommages structurels au foie, au système nerveux central, aux reins, aux os et aux yeux) n'a jamais été trouvée chez aucun individu. sauf ceux atteints de la maladie de Wilson. Cependant, les dépôts de cuivre excessifs qui se trouvent dans le foie des patients atteints de cirrhose biliaire primitive, de cholestase et de cirrhose infantile indienne peuvent être un facteur contribuant à la gravité de la maladie hépatique caractéristique de ces affections.

Mesures de sécurité et de santé

Les travailleurs exposés aux poussières ou brouillards de cuivre doivent porter des vêtements de protection adéquats pour éviter tout contact répété ou prolongé avec la peau. Lorsque les conditions de poussière ne peuvent pas être suffisamment contrôlées, des respirateurs et une protection oculaire appropriés sont nécessaires. L'entretien ménager et la mise à disposition d'installations sanitaires adéquates sont essentiels car il est interdit de manger, de boire et de fumer sur le lieu de travail. Dans les mines où se trouvent des minerais solubles dans l'eau comme la chalcanthite, les travailleurs doivent faire particulièrement attention à se laver les mains à l'eau avant de manger.

La prévention de la fièvre des fondeurs consiste à maintenir l'exposition en dessous du niveau de concentration actuellement accepté comme satisfaisant pour le travail du cuivre dans l'industrie. L'emploi d'une ventilation par aspiration locale (LEV) est une mesure nécessaire pour collecter les fumées de cuivre à la source.

Les personnes atteintes de la maladie de Wilson devraient éviter de travailler dans les industries du cuivre. La concentration sérique de céruloplasmine est un écran pour cette condition, puisque les individus non affectés ont des niveaux qui varient de 20 à 50 mg/100 cm³ de cette protéine de cuivre alors que 97 % des patients atteints de la maladie de Wilson ont moins de 20 mg/100 cm³. Il s'agit d'une procédure relativement coûteuse pour les programmes de dépistage à grande échelle.

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