Sulfure d'indium(III)

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Sulfure d'indium(III)
Identification
Nom UICPA sulfure d'indium(III)
No CAS 12030-24-9
No EINECS 234-742-3
PubChem 160966
SMILES
InChI
Apparence poudre rouge-orange, odeur d’œuf pourri (reliquat d'hydrogène sulfuré), parfois en écailles jaune brillant
Propriétés chimiques
Formule brute In2S3  [Isomères]
Masse molaire[1] 325,831 ± 0,021 g/mol
In 70,48 %, S 29,52 %,
Propriétés physiques
fusion 1 050 °C[2]
Masse volumique 4 45 g·cm-3[3]
Propriétés électroniques
Bande interdite 2,1 eV
Précautions
SGH[2]
SGH07 : Toxique, irritant, sensibilisant, narcotique
H302, H315, H319, H332, H335, EUH032, P261, P321, P302+P352, P305+P351+P338, P405, P501,
NFPA 704[2]

Symbole NFPA 704

 
Directive 67/548/EEC[4]
Nocif
Xn



Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

Le sulfure d'indium(III) est un composé inorganique de formule In2S3.

Histoire[modifier | modifier le code]

Le sulfure d'indium est le premier composé de l'indium à avoir été décrit sans le savoir en 1863 par F. Reich et Th. Richter, puisqu'il était dispersé tel quel au sein de la blende de Freiberg analysé à l'école des mines de Freiberg[5]. Ils déterminèrent ainsi l'existence de l'indium comme élément à partir du précipité de sulfure, soumis à un test de flamme et à l'obtention d'un spectre à raies caractéristiques inconnues en spectrométrie de flamme.

Structure et propriétés[modifier | modifier le code]

Le sulfure d'indium est connu sous la forme de trois structures (polymorphes) :

  • rouge jusqu'à 450 °C, le β-In2S3 qui a une structure de type spinelle (tétragonale) défectueuse (groupe d'espace [6]) puis
  • jaune de 450 à 750 °C, l'α-In2S3 qui possède une structure cubique défectueuse (groupe d'espace [7]), et
  • au-delà de 750 °C, le γ-In2S3 qui a une structure en couches (groupe d'espace [7]).

La forme rouge, β, est considérée comme étant la plus stable à température ambiante, mais la forme jaune, métastable mais en pratique observable, autrefois décrite par ses écailles brillantes, peut aussi exister selon la méthode par laquelle il a été produit.

In2S3 présente des centres tétraédriques d'In(III) liés à quatre ligands sulfure. Le β-In2S3 est diamagnétique; c'est un semi-conducteur de type n, avec un gap de 2 à 2,2 eV. Il a été proposé pour remplacer le sulfure de cadmium (CdS), dangereux, comme couche tampon dans les cellules photovoltaïques[8].

Comme les autres solides covalents proches, In2S3 est soluble dans beaucoup de solvants mais pas dans l'eau[9]. Il est attaqué par les acides minéraux parfois étendus ou dilués, ainsi que les sulfures. Il est légèrement soluble dans le sulfure de sodium (Na2S)[10].

Synthèse[modifier | modifier le code]

Il est généralement préparé en laboratoire par combinaison directe des corps simples des deux éléments.

Des techniques CVD à partir de complexes volatils d'indium et de soufre, par exemple des dithiocarbamates (comme Et2InIIICNEt-C(=S)-SEt) a été étudiées[11].

Dans l'ancienne chimie minérale, par exemple enseignée par Louis Troost, le sulfure d'indium In2S3 jaune était obtenu soit par voie sèche soit par voie humide. La première méthode sèche proposait une calcination d'un mélange d'oxyde d'indium, de soufre et de carbonate de sodium[12]. Elle se concluait par un lavage à l'eau bouillante.

In2O3 solide cristal + 4 S poudre de soufre + Na2CO3 carbonate de soude → In2S3 solide insoluble dans l'eau bouillante + Na2SO4 sulfate de sodium soluble dans l'eau + CO2 gaz carbonique (bullage)

La seconde voie humide était la réaction d'acide sulfurique dilué avec l'acétate d'indium.

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
  2. a, b et c Fiche Alfa Aesar, consultée le 17 juillet 2012
  3. In3S2 sur webelements.com.
  4. Fiche Sigma-Aldrich du composé Indium(III) sulfide red, consultée le .
  5. (de) F. Reich, Th. Richter, « Vorläufige Notiz über ein neues Metall », Journal für praktische Chemie, vol. 89,‎ , p. 441 (DOI 10.1002/prac.18630890156)
  6. G. A. Steigmann, H. H. Sutherland and J. Goodyaer, The Crystal Structure of β-In2S3, Acta Cryst., 1965, vol. 19, p. 967.
  7. a et b Peter Buck, Roentgentopographische und elektronenmikroskopische Untersuchung der Realstruktur von γ-In2S3-Kristallen, J. Appl. Cryst., 1973, vol. 6, p. 1.
  8. (en) N. Barreau, S. Marsillac, D. Albertini and J. C. Bernede, « Structural, optical and electrical properties of β-In2S3-3xO3x thin films obtained by PVD », Thin Solid Films, vol. 403,‎ , p. 331–334 (DOI 10.1016/S0040-6090(01)01512-7)
  9. Gerhard Jander und Ewald Blasius, Lehrbuch der analytischen und präparativen anorganischen Chemie, 11e Ed., S. Hirzel Verlag, 1979, Stuttgart. (ISBN 3-7776-0353-8).
  10. Indium Sulfide
  11. (en) S. W. Haggata M Azad Malik, M. Motevalli, and P. O'Brien, « Synthesis and Characterization of Some Mixed Alkyl Thiocarbamates of Gallium and Indium, Precursors for III/VI Materials: The X-ray Single-Crystal Structures of Dimethyl- and Diethylindium Diethyldithiocarbamate », Chem. Mater., vol. 7, no 4,‎ , p. 716–724 (DOI 10.1021/cm00052a017)
  12. Le carbonate de soude fait en particulier effet sur le mélange solide par le bullage gazeux, fruit de sa décomposition à chaud.