SUJET BAC


5
Vieillissement des toitures en cuivre




Doc. 2
Autres formes de vert-de-gris


Antlérite
Antlérite : hydroxy-sulfate de cuivre Cu3(OH)4SO4.\mathrm{Cu}_{3}(\mathrm{OH})_{4} \mathrm{SO}_{4}.

Atacamite : hydroxychlorure de cuivre
Atacamite : hydroxychlorure de cuivre Cu2Cl(OH)3.\mathrm{Cu}_{2} \mathrm{Cl}(\mathrm{OH})_{3}.

Données

  • Couples redox :
    Cu2O(s)/Cu(s) \mathrm{Cu}_{2} \mathrm{O}(\mathrm{s}) / \mathrm{Cu}(\mathrm{s}) ;
    CuO(s)/Cu2O(s)\mathrm{CuO}(\mathrm{s}) / \mathrm{Cu}_{2} \mathrm{O}(\mathrm{s}) ;
    SO42(aq)/SO2(aq)\mathrm{SO}_{4}^{2-}(\mathrm{aq}) / \mathrm{SO}_{2}(\mathrm{aq}) ;
    CO2(g)/CO32(aq)\mathrm{CO}_{2}(\mathrm{g}) / \mathrm{CO}_{3}^{2-}(\mathrm{aq}) ;
  • Masse molaire :
    M(Cu)=M(\mathrm{Cu})= 63,5 g·mol-1.

Doc. 3
Toiture en cuivre avec vert-de-gris

Toiture en cuivre
Toiture oxydée avec vert-de-gris ou hydroxycarbonate de cuivre
Toiture en cuivre (à gauche) et toiture oxydée avec vert-de-gris ou hydroxycarbonate de cuivre Cu2(OH)2CO3.\mathrm{Cu}_{2}(\mathrm{OH})_{2} \mathrm{CO}_{3}.

Questions

1. Déterminer les oxydes de cuivre à l’origine des couleurs rouge-orangé et noir.


2. Écrire les réactions d’oxydoréduction successives qui sont associées aux changements de couleur rose-saumon au rouge-orangé puis de rouge-orangé au noir sous l’action du dioxygène, à haute température.


3. Dresser le tableau d’avancement de l’oxydation finale du cuivre correspondant à ces oxydoréductions successives.
Couleurs
Formes
Dessinez ici


4. Quelle quantité de dioxygène est nécessaire à la transformation complète d’une masse de 4,0 kg de cuivre métal ?


5. Quelle forme de vert-de-gris est formée à partir du métal cuivre quand il est oxydé par l’oxygène de l’air en présence de dioxyde de carbone CO2\mathrm{CO}_{2} d’eau H2O\mathrm{H}_{2} \mathrm{O} ? Justifier en écrivant la réaction correspondante.


6. Quelle forme de vert-de-gris est formée lorsque les pluies sont acides en raison d’un fort taux d’acide sulfurique (2H+;SO42)(2 \:\mathrm{H}^{+} \:;\:\mathrm{SO}_{4}^{2-}) causé par la pollution ? Justifier avec la réaction correspondante.


7. Quelle forme de vert-de-gris est formée sur les architectures en bord de mer ? Justifier sans écrire de réaction.


Doc. 1
Le cuivre et ses oxydes


Oxydes de cuivre
Oxydes de cuivre (Cu2O\text{Cu}_{2}\text{O} à gauche,CuO\text{CuO} à droite).

Cuivre natif
Cuivre natif.

Le cuivre joue un rôle dans l’architecture depuis l’Égypte ancienne et, de nos jours, son utilisation continue d’évoluer grâce à ses propriétés antimicrobiennes (mains courantes, barrières de lit, accessoires de salle de bain, comptoirs, etc.). En tant que métal architectural, le cuivre offre une excellente résistance à la corrosion. Un processus d’oxydation naturel forme sur les surfaces de cuivre une patine protectrice unique sur le métal.

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