Etats d'oxydation du cuivre

[invite80a5426a]

Bonjour,

Je suis en troisième année de licence de physique à l'UPMC, et lors d'un projet expérimental sur le chauffage à induction mes camarades et moi avons fait monter du cuivre à 100°C et plus. Or le cuivre s'oxyde vers 100°C ; la première fois, à une fréquence de 30 kHz environ, il est devenu noir, soit de l'oxyde cuivrique CuO.
Mais à 13 kHz environ, il est monté moins vite en température, et a pris une teinte dorée. Or l'oxyde cuivreux Cu2O est rouge sous forme solide, et les formes d'oxydation supérieure sont instables quelle que soit leur forme (ou alors on a fait une découverte extraordinaire, mais je n'y crois pas trop ).

Mais il existe deux formes d'alliages du cuivre, avec le zinc (laiton) et sous forme CuFeS2 (chalcopyrite) qui sont dorées.
Nous utilisions une bobine de fil de Litz à noyau de ferrite de base MnZn, mais à forte concentration en fer, et l'échantillon était taillé pour entrer tout juste dans l'entrefer, soit 2cm de haut et 8mm de diamètre.

Je joint une image de simulation FEMM (ce n'est pas de la pub, le logiciel est gratuit, et au passage très pratique pour tout un tas de simulation électromagnétiques ) pour donner une idée des positions des objets.



Tout ça pour présenter ma question : quelle forme d'alliage se serait formée avec le plus de probabilité? Car je ne sais pas si l'alliage avec le zinc se fait à ces températures et sur toute la surface de l'échantillon, mais pour la chalcopyrite il faut du soufre, qui n'est présent dans l'air qu'en quantités infimes (en tout cas on n'en utilisait pas dans la salle, et il n'y avait aucune raison qu'il y en ait des concentrations élevées).

Voilà, je sais que cette question est très technique et particulière, mais le prof qui nous encadrait n'est pas du tout versé en chimie et on cherche sur internet depuis presque une semaine car on est en train de taper le rapport du projet. Toute explication ou possibilité autre est la bienvenue, car de toute façon nous n'avions pas de moyens de vérifier une théorie en particulier (il se formait une couche trop fine pour qu'on la récupère, et en plus on n'avait pas de matériel de chimie).

Merci d'avance

Eikkira Danselame
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[moco]

Pourquoi greffer votre demande sur une discussion éteinte depuis plusieurs années ? Plus personne ne s'y intéresse. Vous auriez intérêt à lancer une nouvelle discussion.

[invite8241b23e]

Pourquoi greffer votre demande sur une discussion éteinte depuis plusieurs années ? Plus personne ne s'y intéresse. Vous auriez intérêt à lancer une nouvelle discussion.

Hop, voilà qui est mieux maintenant !

[invite80a5426a]

Merci beaucoup.
Je ne savais pas que la discussion était abandonnée depuis si longtemps, je ne vais que rarement sur des forums. ^^

[A voir en vidéo sur Futura]

[moco]

La couleur du cuivre n'est pas facile à interpréter chimiquement parlant. La couleur dite "cuivrée" que l'on connaît sur le métal cuivre n'est pas celle du cuivre pur. Mais c'est celle du cuivre recouvert d'une infime couche d'un oxyde dont on ne sait pas bien s'il s'agit d'oxyde de cuivre(I) ou d'oxyde de cuivre(II). La preuve, c'est que si on met un morceau de cuivre quelconque, un fil ou une lamelle dans un tube de verre parcouru par un courant de gaz Hydrogène H2, chauffé de l'extérieur, on prépare ainsi une surface de cuivre dépourvue de tout oxyde. Car H2 réduit tous les oxydes en métal pur. Or, le cuivre, ainsi désoxydé par H2, donc refroidi dans un courant de H2 et observé ensuite, paraît rose. Eh oui. Rose. Mais cela ne dure pas. En quelques minutes, il reprend sa teint cuivrée, signe qu'il s'est rapidement oxydé en surface.
La couche d'oxyde formé spontanément à froid doit être très fine, de quelques atomes seulement. Et sa couleur ne peut pas être relié de manière simple à Cu2O qui est orange et à CuO qui est noir. C'est probablement due à des interférences optiques.
Quand on chauffe le cuivre à l'air, sa couleur change et fonce. L'épaisseur de la couche d'oxyde croît, mais reste très fine. Je me rappelle avoir vu un jour il y a plusieurs années un article à ce sujet dans le Journal of Chemical Education. Mais je me souviens pas davantage. Je me souviens que le phénomène est surtout dû à des interférences, donc d'origine optique.

[invite80a5426a]

Merci pour cette réponse rapide. ^^

On avait bien remarqué, en nettoyant l'échantillon avant chaque expérience, que le cuivre "pur" était rose.

Au sujet des interférences, c'est pour la couleur appelée communément cuivre ou pour le doré?

Et une petite précision sur la couleur, elle devenait vraiment jaune. Je peux joindre un photo :



N'étant pas des artistes et travaillant avec un téléphone portable, ce n'est pas d'une grande qualité, mais ça peut donner une idée du changement.