Fabrication de sulfate de cuivre

[Artheo34]

Bonjour,
passionné de chimie, je me suis mis en tête de fabriquer du sulfate de cuivre le plus pur possible à partir de produits très facilement disponibles, à savoir : cuivre métallique, acide sulfurique, acide chlorhydrique, soude.

Mon protocole :
Je place un tuyau de cuivre dans HCl (23%). Après environ 2 mois à l'air libre, j'obtiens une pâte verte. D'après le forum futura-sciences (https://forums.futura-sciences.com/c...cl-cuivre.html) et la page Wikipédia sur le vert-de-gris (https://fr.wikipedia.org/wiki/Vert-de-gris), il s'agit probablement d'un mélange de CuCl₂ et de carbonate hydraté de cuivre.

Je place ensuite cette pâte verte dans un ballon et j'ajoute lentement de la soude (30,5%) (dégagement gazeux, échauffement). La pâte verte devient bleue. Selon Wikipédia (https://fr.wikipedia.org/wiki/Hydroxyde_de_cuivre(II)), il s'agit probablement d'hydroxyde de cuivre. Je chauffe légèrement (~70°C) la solution, ce qui forme CuO selon wikipédia (https://fr.wikipedia.org/wiki/Oxyde_de_cuivre(II)) et j'observe rapidement un changement de couleur du bleu au noir.
Normalement, à cette étape, la solution contient de l'eau, le solide CuO, ainsi les ions suivants :
HO^- ; Cl^- ; CO₃^2- ; Na⁺
Je filtre la solution sur creuset filtrant, et je la lave (eau du robinet) 6-7 fois en la séchant bien à chaque fois. Je vérifie que le pH est bien neutre avec du papier pH. Le test au papier pH montre que les ions OH^- ont bien été éliminés de la solution, c'est donc probablement aussi le cas pour les autres ions.
Après un rapide séchage, il ne me reste donc plus que de la poudre d'oxyde de cuivre CuO.
Je fait réagir cette poudre sur de l'acide sulfurique, ce qui donne selon wikipédia (https://fr.wikipedia.org/wiki/Oxyde_de_cuivre(II))
CuO + H₂SO₄ → CuSO₄ + H₂O
En théorie, j'ai donc bien une solution de sulfate de cuivre pratiquement pure.
Cependant, lorsque je laisse l'eau s'évaporer lentement, j'observe (en plus des cristaux de sulfate de cuivre) l'apparition d'autres cristaux, d'origine inconnue. Ces cristaux sont :
- Minuscules (bien plus fins qu'un cheveu, longs de ~5mm)
- Blancs/transparents
- Solubles dans l'eau
- En forme d'aiguille
- Agglomérés en un point central de sorte à ressembler à une boule d'épines ou un grain de pollen.

Voilà donc ma question : sauriez-vous de quelle espèce chimique il pourrait s'agir et expliquer la présence de ces cristaux s'il vous plait ?

Merci d'avance pour vos réponse.

PS : La formation de cristaux et leur solubilité montre que les ions responsables sont présents en grande quantité, c'est pourquoi je ne pense pas que l'utilisation d'eau du robinet soit en cause. La couleur blanche/transparente indique également qu'il ne s'agit probablement pas de sel de cuivre.

PPS : L'acide sulfurique dilué n'attaque pas le cuivre, à moins de chauffer fort et longtemps, c'est pourquoi j'ai opté pour une oxydation du cuivre plus "douce" avec O₂ de l'air + HCl, quitte à attendre plus longtemps pour obtenir le produit final.

PPPS : Pour réaliser ces manipulations, j'ai évidemment pris les précautions de rigueur et je n'encourage personne à les tenter à moins de savoir ce que vous faites. Par exemple, neutraliser de l'acide chlorhydrique avec de la soude peut générer un fort dégagement de chaleur, des projections, ainsi que des gouttelettes d'acide qui iront se loger directement dans les muqueuses sans équipement approprié.
-----

[moco]

C'est peut-être du sulfate de sodium, vu que tu avais ajouté de la soude très concentrée au départ. Il n'est pas exclu que le CuO formé ait conservé un peu de sulfate de sodium adsorbé entre ses grains, et que ce sulfate de sodium se dépose par évaporation à côté du sulfate de cuivre. Si tu as évaporé à froid, tu dois avoir obtenu ce qu'on appelle le sel Glauber Na2SO4·10H2O. Ce sel a une particularité étrange. Chauffé à au-dessus de 32.284°C, il perd son eau et devient anhydre. Pour voir s'il s'agit bien de ce sel, moi, je le filtrerais à froid, je le sécherais. Et ensuite je le chaufferais à un peu plus de 32°C, pour voir s'il se forme de l'eau.

[Artheo34]

C'est bien possible en effet !
Je vais essayer de sécher puis broyer le CuO, avant d'ajouter de nouveau de l'eau pour voir si des ions se cachent à l'intérieur des grains.
Concernant le possible sel de Glauber, je vais attendre quelques jours pour en avoir une quantité suffisante et voir si cela forme de l'eau à 32°C.

Merci beaucoup pour ta réponse, je vous tiendrai au courant du résultat des tests dans 2-3 jours !

[moco]

Si tu arrives à en avoir assez, essaye de peser ta poudre blanche après évaporation. Chauffe le assez haut et tâche d'éliminer l'eau qui se dégagera. Et pèse le produit asséché. La différence de masse doit être importante, car les masses moléculaires des sulfates de sodium sont de 142 pour le sel anhydre, et de 322 pour le sel Glauber, soit plus du double. Si c'est cela, le sel doit perdre 56% de sa masse initiale par chauffage.

[A voir en vidéo sur Futura]

[ecolami]

Bonjour,
Un mélange Eau Oxygénée et Acide Sulfurique attaque le Cuivre et forme directement du Sulfate de Cuivre.
Par électrolyse on peut se passer d'eau oxygénée, me semble-t-il.

[MiPT]

Oui j'aurais aussi tendance a utiliser un mélange sulfurique/peroxyde qui sera beaucoup plus rapide. Même a 3% la réaction est normalement bien accélérée. Il est possible d'obtenir du peroxyde d'hydrogène jusqu'à 12% qui sera encore plus efficace. Attention par contre, le mélange est très corrosif et peut chauffer beaucoup.

On obtient directement une solution de sulfate de cuivre. Pour avoir une pureté maximale, j'aurais tendance à utiliser une source de cuivre pure d'abord. Après, on récupère juste le liquide, puis des crystallisations répétées vont successivement augmenter la pureté du sulfate de cuivre. Utiliser exclusivement de l'eau distillée/déminéralisée pour ne pas introduire d'autres ions évidemment.

Assez rapidement, je pense que la différence de pureté ne sera pas visible du tout sans outils d'analyse et qu'on aura un produit très pur.

[Artheo34]

L'eau oxygénée donne effectivement de bons résultats, et c'est encore mieux en chauffant légèrement. J'avais déjà fait cette expérience il y a plusieurs mois.

J'ai également mis la main sur du nitrate de potassium : en ajoutant quelques grammes avec l'acide sulfurique, cela forme de l'acide nitrique qui attaque efficacement le cuivre. Et comme le nitrate de cuivre est beaucoup plus soluble dans l'eau que le sulfate de cuivre, le sulfate précipite en premier.

Je n'ai pas encore bien exploré la voie électrolytique. J'ai juste fait une petite expérience qui s'est terminée par la réduction de mon cuivre sur l'une des électrodes (je n'avais qu'un seul bac, il aurait fallu utiliser 2 bacs séparés par une membrane semi-perméable).

Pour les recristallisations, c'est clairement le meilleur moyen mais cela prend beaucoup de temps et de nombreuses manipulations.

En tout cas merci à tous pour vos réponses, ça fait chaud au cœur

[ecolami]

Bonsoir,
L'eau oxygénée peut contenir un stabilisant à base de stannate de sodium, me semble-t-il. J'ai vu cette mention sur des bidons d'eau oxygnéee concentrée a 130volumes (33%) Quand c'est plus dilué c'est peut être différent. Le maximum de concentration que j'ai eu a traiter comme déchet dangereux était a 85%il y en avait juste quelques litres (moins de 10L).

[Artheo34]

Cela a pris plus longtemps que prévu, mais voilà les résultats.

J'ai pu récupérer seulement 0.019 g de ces cristaux transparents (séchés sommairement sur du papier essuie-tout). Je les ai chauffés dans un tube à essai sur une flamme d'éthanol, ce qui a libéré une la vapeur qui s'est condensée sur la paroi du tube. Il y avait trop peu de liquide pour que je puisse faire un test au sulfate de cuivre pour détecter la présence d'eau, mais cela me semble la possibilité la plus probable.
Après plusieurs minutes de chauffage sans observer de nouvelle vapeur (les cristaux sont devenus légèrement plus foncés, sûrement des impuretés), je les ai pesés et ai obtenu une masse de 0.012 g, soit une perte de 37% de la masse.

Je ne suis pas sûr que cette faible perte de masse puisse réfuter l'hypothèse du sel de Glauber, car la masse de départ est très faible.

Concernant le CuO, j'ai essayé de le broyer mais le papier pH n'a détecté aucune augmentation de la concentration en ions OH- après broyage.