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La chimie pour comprendre le monde

ELM Élément n° 29 sur 118

Cuivre (Cu)

Présent dans les câbles, les canalisations et des alliages anciens, le cuivre associe une conductivité élevée à une bonne aptitude à la mise en forme. Sa chimie et ses minerais expliquent ces usages très différents.

Par Claire Delmas · Mis à jour le

Fiche d’identité du cuivre

Numéro atomique (Z)
29
Symbole
Cu
Masse atomique
63,546 u
Masse molaire
63,546 g/mol
Famille
Métaux de transition
Période · groupe · bloc
4 · 11 · d
Configuration électronique
[Ar] 4s¹ 3d¹⁰
État à 20 °C
solide
Température de fusion
1 084,62 °C (1 357,77 K)
Température d’ébullition
2 561,85 °C (2 835 K)
Masse volumique
8,933 g/cm³
Électronégativité (Pauling)
1,9
Rayon atomique (van der Waals)
140 pm
1re énergie d’ionisation
7,726 eV
Affinité électronique
1,228 eV
États d’oxydation
+2, +1
Découverte
Antiquité
Nom tiré de
Chypre
Abondance dans la croûte terrestre
60 mg/kg
Abondance dans l’eau de mer
2,5 × 10⁻⁴ mg/L
Numéro CAS
7440-50-8
Cuivre : période 4, groupe 11, famille des métaux de transition.
Cu
Électrons par couche : 2 · 8 · 18 · 1

Métal rouge orangé, le cuivre est connu depuis l’Antiquité et reste central dans les objets du quotidien comme dans les réseaux électriques. Son symbole est Cu et son numéro atomique 29 : cela signifie qu’un atome neutre de cuivre possède 29 protons et 29 électrons. Sa masse atomique est de 63,546 u ; pour une mole d’atomes, la masse molaire correspondante est de 63,546 g/mol. Cette valeur moyenne tient compte des isotopes naturels du cuivre, principalement le cuivre 63 et le cuivre 65.

Où trouve-t-on le cuivre dans la nature ?

Le cuivre peut se rencontrer à l’état natif, c’est-à-dire sous forme de métal, mais il est surtout extrait de minerais. La chalcopyrite, un sulfure de cuivre et de fer, est une source importante ; des minerais carbonatés comme l’azurite et la malachite sont aussi connus. L’aperçu de la Société Chimique de France décrit ces formes minérales et rappelle l’ancienneté du travail du cuivre.

Pour obtenir le métal à partir du minerai, les opérations dépendent de sa composition et de sa teneur : elles peuvent inclure concentration, traitement métallurgique puis raffinage. Dans certains procédés, le cuivre est dissous en solution avant d’être récupéré par électrolyse. Le cuivre est également recyclable : le tri et la refonte de déchets métalliques permettent de le réintroduire dans la production, sans devoir repartir du minerai.

Pourquoi le cuivre est-il si utilisé dans les fils ?

Dans un métal, certains électrons peuvent se déplacer à travers le matériau. Cette mobilité permet au cuivre de conduire efficacement le courant électrique et la chaleur. Le CNRS présente le cuivre comme un matériau classique pour les conducteurs destinés aux aimants, tout en signalant que le cuivre pur est relativement peu résistant mécaniquement et que les impuretés peuvent réduire sa conductivité. Câbles, composants électriques et électroniques comptent donc parmi ses applications majeures.

Le cuivre est aussi ductile et malléable : il peut être étiré en fil ou façonné en feuilles et en pièces. Il résiste assez bien à la corrosion dans de nombreux environnements, ce qui contribue à son emploi dans les tuyaux et les éléments de construction. Sur une toiture exposée, sa surface peut évoluer vers une patine verdâtre, souvent appelée vert-de-gris. La résistance à la corrosion n’est toutefois pas une immunité à tous les milieux : certains agents chimiques attaquent le métal.

Que changent le bronze, le laiton et les ions du cuivre ?

Le cuivre pur étant relativement tendre, on le mélange souvent à d’autres métaux pour modifier ses propriétés. Le bronze est principalement un alliage de cuivre et d’étain ; le laiton associe le cuivre au zinc. La composition exacte varie selon l’alliage recherché, et les propriétés obtenues diffèrent : résistance mécanique, facilité de mise en forme ou comportement face à la corrosion. Ces exemples montrent pourquoi la famille des métaux de transition rassemble des éléments dont les usages sont très variés.

Dans ses composés, le cuivre se trouve couramment sous forme d’ions Cu⁺ ou Cu²⁺, correspondant aux états d’oxydation +1 et +2 indiqués dans sa fiche d’identité. L’ion Cu²⁺ donne souvent une coloration bleue ou verte à ses solutions et à certains solides. Le sulfate de cuivre, par exemple, est un composé distinct du métal cuivre : ses propriétés et ses dangers ne se confondent pas avec ceux d’un fil métallique. Les produits contenant des composés cuivrés doivent être manipulés selon leur étiquetage et leurs consignes de sécurité.

Que révèle sa place dans le tableau périodique ?

Le cuivre se situe en période 4, groupe 11, dans le bloc d ; il appartient aux métaux de transition. Sa configuration électronique, [Ar]4s¹ 3d¹⁰, décrit la répartition de ses électrons dans l’atome isolé. Elle aide à situer l’élément, mais ne suffit pas à elle seule à prédire toutes les propriétés d’un matériau réel : l’état chimique, la structure du solide et la présence d’autres éléments comptent aussi.

Son nom rappelle son histoire : le latin cuprum vient de aes cyprium, « métal de Chypre », comme le rapporte la Société Chimique de France. Le cuivre relie ainsi des traces anciennes de métallurgie à des infrastructures modernes, des circuits électroniques aux alliages employés pour leurs propriétés ajustées.

Isotopes naturels du cuivre

IsotopeMasse (u)Abondance naturelleStabilité
⁶³Cu62,92959772(56)69,15 %stable
⁶⁵Cu64,92778970(71)30,85 %stable

43 isotopes du cuivre sont connus, dont 2 stables. Données : NIST et AMDC (AIEA), via PubChem.

Questions fréquentes

Quelle est la masse molaire du cuivre ?

La masse molaire du cuivre est de 63,546 g/mol, d’après la masse atomique standard de 63,546 u retenue par l’IUPAC (CIAAW). Une mole d’atomes de cuivre pèse donc environ 63,546 grammes.

Quel est le numéro atomique du cuivre ?

Le numéro atomique du cuivre est 29 : son noyau compte 29 protons, et l’atome neutre autant d’électrons. Son symbole chimique est Cu.

Quelle est la configuration électronique du cuivre ?

La configuration électronique du cuivre est [Ar] 4s¹ 3d¹⁰, soit 2, 8, 18, 1 électrons répartis de la première à la dernière couche. Le cuivre appartient au bloc d du tableau périodique.

Quelle est la différence entre la masse atomique et la masse molaire du cuivre ?

La masse atomique moyenne du cuivre est exprimée en unités de masse atomique, ici 63,546 u. La masse molaire exprime la masse d’une mole d’atomes : elle vaut numériquement 63,546 g/mol. Cette correspondance numérique est habituelle, mais les unités et les grandeurs physiques ne sont pas les mêmes.

Le cuivre métallique et le sulfate de cuivre présentent-ils les mêmes risques ?

Non. Le cuivre métallique et le sulfate de cuivre sont des substances différentes, avec des propriétés et des voies d’exposition distinctes. Il ne faut pas déduire la sécurité d’un composé à partir du comportement d’un morceau de métal. Pour un produit contenant du cuivre, référez-vous à son étiquette et à sa fiche de données de sécurité, notamment pour la manipulation et l’élimination.

Pourquoi le cuivre devient-il vert à l’air libre ?

À l’extérieur, la surface du cuivre peut réagir avec les constituants de l’air et de l’humidité et former une patine contenant notamment des composés du cuivre. Cette couche donne sa teinte verte caractéristique à certaines toitures et sculptures. Elle ne signifie pas que tout l’objet s’est transformé en vert-de-gris : la coloration concerne d’abord la surface.

Sources des données

Valeurs relevées le 3 octobre 2026. Températures et masses volumiques à pression atmosphérique ; une valeur « non mesuré » n’est pas connue expérimentalement.