Présentation

Pourquoi la couleur du sulfate de cuivre change-t-elle ?
On peut voir sur cette image que le sulfate de cuivre a réagi avec de l'eau, devenant bleu. La partie anhydre, quant à elle, reste blanche.

Le sulfate de cuivre II, appelée communément sulfate de cuivre, est un composé chimique ionique.  Souvent commercialisé sous forme anhydre, on le trouve également sous certaines formes hydratées. Il tient son nom des ions qui le composent : l'ion sulfate et l'ion cuivre. Ces deux ions sont présents en proportions identiques.

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Un peu d'histoire

Premières utilisations

Le sulfate de cuivre II a commencé à être utilisé pour ses propriétés antifongiques et antibactériennes, à commencer par la conservations des semences et des pommes de terre. En 1880, un chimiste et un botaniste bordelais, Ulysse Gayon et Alexis Millardet eurent l'idée d'utiliser le vitriole bleu combiné à de la chaux pour en diminuer l'acidité afin d'utiliser ce nouveau composé comme agent protecteur des vignes de la région de Bordeaux contre le mildiou. Il fut tellement efficace qu'on le produisit vite en grande quantité et qu'il devint le produit de référence pour accroître la production des viticulteurs.

Ulysse Gayon

Ulysse Gayon est un biochimiste et agronome ayant vécu en France entre 1845 et 1929. Après avoir suivi des études de biologie comme élève du célèbre Louis Pasteur, il obtient une thèse et devient directeur du laboratoire de contrôle régional de Bordeaux. Il quitte finalement ce poste pour devenir professeur en université. Il crée alors l'École nationale supérieure de chimie et de physique de Bordeaux et la Faculté d'Œnologie de Bordeaux. C'est à lui qu'on doit la création de la bouillie bordelaise, un fongicide très utilisé dans le domaine viticole. Il a été récompensé par la Grande médaille d'or de la Société Nationale d'Agriculture.

Alexis Millardet

Alexis Millardet est ampélographe et botaniste ayant vécu en France de 1838 à 1902.

L'ampélographie est l'étude des vignes cultivées en viticulture, ce que l'on peut résumer en l'étude des cépages

Il suit des études de botaniste qui lui permettent d'entrer à la société des botanistes de France. Par la suite, il se spécialise dans le domaine de l’œnologie. On lui doit les premières hybridations de cépages, ce qui à mélanger différentes variétés de raisin pour leur conférer des propriétés résistantes à certaines maladies. Il mettra au point la bouillie bordelaise en 1885 avec Ulysse Gayon.

Les différents dénominations du sulfate de cuivre

Le sulfate de cuivre II peut être désigné par d'autres formulations, ce que l'on appelle noms vernaculaires. En voici quelques uns :

  • Couperose bleue,
  • Cuivre vitriolé,
  • Vitriol bleu,
  • Vitriol de Chypre,
  • Vitriol de cuivre
  • Sulfate de deutoxyde de cuivre.

Présence à l'état naturel

On trouve du sulfate de cuivre II à l'état naturel, dans un minéral appelé chalcantite. C'est un espèce minérale qui se compose de sulfate de cuivre penthahydraté et d'autres métaux tels que du fer, du cobalt ou du magnésium. Ce minéral est d'une couleur bleue-verte et se dissout facilement dans l'eau. On peut trouver la chalcantite dans des anciennes mines de cuivre ou près de fumerolles. En France, elle s'extrait dans les Pyrénées-Orientales, dans le Var, dans le Tarn et dans l'Aude.

Formes et caractéristiques du sulfate de cuivre

Quelle est la formule du sulfate de cuivre ?
Représentation structurale du sulfate de cuivre anhydre avec en jaune les atomes de souffre, en rouge les atomes d'oxygène et en rose les atomes de cuivre.

La formule brute du sulfate de cuivre II est CuSO4 tandis que dans sa forme hydratée, elle se lie à 5 molécules d'eau, ce que l'on appelle pentahydrate, de formule CuSO4,5H2O. Le sulfate de cuivre II est donc composé d'ions sulfates de formule SO42- et d'ions cuivre II de formule Cu2+. Sous sa forme anhydre, il est blanc et hygroscopique. Au contact de l'eau, il bleuit et forme du pentahydrate. Cette coloration est due à la présence d'ions cuivre. Il est aussi assez facilement soluble dans l'eau.

On dit d’une molécule qu’elle est hygroscopique quand elle absorbe facilement l’humidité de l’air par absorption ou par adsorption

Chauffé fortement, le sulfate de cuivre anhydre se décompose en deux substances, du trioxyde de soufre SO3 et de l'oxyde cuivre CuO. Mis en contact avec de la soude, le sulfate de cuivre II réagit pour former de l'hydroxyde de cuivre. C'est cette réaction que l'on utilise afin de prouver la présence d'ions cuivre dans une solution.

Comparaison des deux formes

NomSulfate de cuivre II anhydreSulfate de cuivre II pentahydrate
FormuleCuSO4CuSO4,5H2O
Numéro CAS7758-98-77758-99-8
ApparenceCristaux blancs hygroscopiquesSolide bleu de forme variable
Masse molaire159,609 g.mol-1249,6 g.mol-1
Température de fusion110°C
Température d'ébullition650°C
Solubilité317 g.L-1
Masse volumique3,6 g.cm-32,3 g.cm-3

La fabrication du sulfate de cuivre

Pour obtenir du sulfate de cuivre II, on fait réagir du cuivre avec de l'acide sulfurique, ce qui donne une solution bleue. Comme l'acide sulfurique n'attaque pas le cuivre métallique, seule la forme oxydée présente en surface du métal se retrouve dans la solution avec l'acide. On fait ensuite cristalliser la solution obtenue dans des bacs dans lesquels plongent des barres de cuivre. Des cristaux de sulfates de cuivre hydratées se forment alors. La réaction chimique suivante s'opère : CuCO3+H2SO4→ CuSO4+H2O+CO2

Les utilisations qui lui sont associées

Usage industriel

Le sulfate de cuivre est principalement produit pour ses propriétés fongicides (dues au cuivre) dans l'agriculture. C'est à partir de cette molécule que l'on produit la bouillie bordelaise, un fongicide majoritairement utilisé dans la viticulture et dans l'agriculture biologique. On peut aussi le trouver comme conservateur alimentaire, il est enregistré sous le code E519, c'est un fixateur de couleurs. Il est aussi utilisé pour combler les carences en cuivre chez les végétaux et dans les élevages d'animaux industriels, comme les élevages de porcs par exemple.

Bouillie bordelaise

La bouillie bordelaise est un vieux fongicide (substance destinée à tuer les champignons présents sur les végétaux) qui est fabriqué en neutralisant du sulfate de cuivre avec de la chaux. Elle est couramment utilisée afin de combattre le mildiou. Son fonctionnement réside sur le fait que les ions cuivre présents dans le produit vont bloquer la germination des champignons en altérant les enzymes présents dans leurs spores. Il faut donc utiliser la bouillie bordelaise de manière préventive, avant que la maladie ne se développe. On applique la bouillie bordelaise directement sur les feuilles des plantes concernées, à savoir pommes de terres, tomates, vignes, fraisiers, rosiers, arbustes fruitiers environ toutes les deux semaines, en prenant bien soin de ne jamais en appliquer sur les fruits qui pourraient être contaminés et devenir impropres à la consommation.

Comment fabriquer de la bouillie bordelaise ?
Une affiche publicitaire pour les bouillies bordelaises de la marque Céleste dans les années 1900.

Bien qu'à base d'éléments naturels, son usage demande certaines précautions. Le cuivre est utile à l'Homme mais en petites doses et des expositions prolongées peuvent causer des intoxications. Il faut donc l'utiliser avec prudence, à savoir porter des gants, ne pas fumer et surtout éviter tout contact avec les yeux, sans quoi des lésions oculaires graves pourraient apparaître.

Usage scientifique

Le sulfate de cuivre sous sa forme anhydre est utilisé comme réactif et permet de détecter la présence d'eau dans une solution. En effet, ses cristaux virent du blanc au bleu en présence d'eau, ce qui en fait un réactif très utilisé notamment dans les écoles. Pour lui redonner sa couleur initiale,il suffit de le faire chauffer pour le débarrasser de son eau. Cela signifie également qu'il faut apporter des précautions au stockage du sulfate de cuivre anhydre. En effet, l'air suffit à le faire régir avec l'eau qu'il contient. C'est pourquoi il doit être conservé dans un endroit hermétique et sec, sans air.

Les dangers du sulfate de cuivre

Le sulfate de cuivre est un produit toxique qu'il faut manipuler avec précaution, avec des gants, un masque et des lunettes de protection En cas d'ingestion, il peut causer des graves intoxications mais il aussi irritant en cas de contact avec la peau. A cause de sa haute solubilité dans l'eau, il est très dangereux pour les organismes aquatiques et marins. De plus, avec l'érosion hydrique, en montagne notamment, le cuivre peut s'accumuler en bas des pentes dans les sols et devenir une source de pollution.

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Clément

Freelancer et pilote, j'espère atteindre la sagesse en partageant le savoir que j'ai acquis lors de mes voyages au volant de ma berline. Curieux scientifique, ma soif de découverte n'a d'égale que la durée de demie-vie du bismuth 209.