Le cuivre métallique peut perdre des électrons pour former l'ion cuivre(II) (« cuivre deux plus »), qui intervient dans des réactions d'oxydo-réduction et dans des réactions de précipitation ou de complexation.

Le cuivre — Réactions et ions cuivre(II)

Niveau : Seconde — Physique-Chimie • Durée : ~25 min

Objectifs

Identifier l'ion cuivre(II) \(\ce{Cu^{2+}}\) et ses réactions courantes.
Écrire des demi-équations d'oxydo-réduction impliquant le cuivre.
Prévoir la formation d'un précipité ou d'un complexe et interpréter une observation expérimentale.

Notions clés

Ion cuivre(II)

En solution aqueuse, l'ion cuivre(II) est souvent présent sous forme aqueuse : \(\ce{[Cu(H2O)6]^{2+}}\), responsable d'une couleur bleue caractéristique.

Réactions d'oxydo-réduction impliquant le cuivre

Exemple de réaction entre le cuivre métallique et des ions argent( I ) :

Équation globale (observation : dépôt d'argent métallique, solution bleue) :

\(\ce{Cu + 2 Ag^{+} -> Cu^{2+} + 2 Ag}\)

Demi-équations (en affichage) :

\[ \ce{Cu -> Cu^{2+} + 2 e^-} \]

\[ \ce{2 Ag^{+} + 2 e^- -> 2 Ag} \]

On vérifie que les électrons se compensent et que la réaction est plausible si l'argent est moins noble que le cuivre (selon les potentiels standard).

Potentiel standard de réduction : \(\ce{Cu^{2+} + 2 e^- -> Cu}\) a \(E^{\circ}=+0.34\ \mathrm{V}\).

Précipitations et complexation

Ajout d'hydroxyde : formation d'un précipité bleu de l'hydroxyde de cuivre(II) :

\(\ce{Cu^{2+} + 2 OH^- -> Cu(OH)2(s)}\)

Ajout d'ammoniaque : complexation et formation d'un complexe bleu profond :

\(\ce{Cu^{2+} + 4 NH3 -> [Cu(NH3)4]^{2+}}\)

Quelle observation indique la présence de \(\ce{Cu^{2+}}\) en solution aqueuse ?

Solution incolore
Solution bleue
Précipité blanc

L'ion cuivre(II) en solution aqueuse forme souvent des espèces bleues (complexes hydratés).

Exemples résolus

Exemple 1 — Réaction entre cuivre et nitrate d'argent

Énoncé : une lame de cuivre est plongée dans une solution de nitrate d'argent. On observe l'apparition d'un dépôt argenté et la solution devient bleue. Écrire l'équation de la réaction et les demi-équations.

Voir la solution

Étape 1 — Observer : dépôt d'argent → l'argent s'est réduit.

Étape 2 — Identifiez l'oxydant : \(\ce{Ag^{+}}\) capte des électrons.

Étape 3 — Écrire les demi-équations :

\[ \ce{Cu -> Cu^{2+} + 2 e^-} \]

\[ \ce{2 Ag^{+} + 2 e^- -> 2 Ag} \]

Étape 4 — Additionner pour obtenir l'équation globale :

\[ \ce{Cu + 2 Ag^{+} -> Cu^{2+} + 2 Ag} \]

Exemple 2 — Test à l'hydroxyde

Énoncé : on ajoute quelques gouttes de NaOH à une solution contenant \(\ce{Cu^{2+}}\). Que voit-on et pourquoi ?

Voir la solution

Ajout d'ions hydroxydes :

\[ \ce{Cu^{2+} + 2 OH^- -> Cu(OH)2(s)} \]

Observation : formation d'un précipité bleu de \(\ce{Cu(OH)2}\).

Que se passe-t-il si on ajoute \(\ce{NH3}\) à une solution contenant \(\ce{Cu^{2+}}\) ?

Formation d'un complexe bleu profond
Précipité blanc immuable
Aucune réaction

L'ammoniaque forme le complexe \(\ce{[Cu(NH3)4]^{2+}}\) responsable d'une couleur bleue intense.

Schéma expérimental (visualisation)

Schéma d'une expérience simple : lame de cuivre plongée dans une solution contenant \(\ce{Ag^{+}}\).

Erreurs fréquentes

Autres erreurs : confondre précipité (solide) et dissolution ; oublier de vérifier la conservation des charges et des atomes dans les équations.

Quelle règle appliquer pour vérifier une équation redox ?

Vérifier seulement les atomes
Ajouter des électrons partout sans compter
Vérifier la conservation des atomes et la conservation des charges (électrons équilibrés)

Une équation redox équilibrée conserve à la fois la matière (atomes) et la charge électrique (les électrons doivent se compenser).

Récapitulatif

Ion cuivre(II) : \(\ce{Cu^{2+}}\), solutions généralement bleues.
Oxydation du cuivre : \(\ce{Cu -> Cu^{2+} + 2 e^-}\).
Réactions types : déplacement métallique (ex. avec \(\ce{Ag^{+}}\)), précipitation avec \(\ce{OH^-}\), complexation avec \(\ce{NH3}\).

Cartes mémo

\(\ce{Cu^{2+}}\)

Ion cuivre(II), solution bleue, forme des complexes et des hydroxydes

Demi-équation d'oxydation

\(\ce{Cu -> Cu^{2+} + 2 e^-}\)

Précipité avec OH-

\(\ce{Cu^{2+} + 2 OH^- -> Cu(OH)2(s)}\) (bleu)

Complexation NH3

\(\ce{[Cu(NH3)4]^{2+}}\) (bleu profond)