Sulfure d'indium(III)

Sulfure d'indium(III)
Identification
Nom UICPA	sulfure d'indium(III)
N^o CAS	12030-24-9
N^o ECHA	100.031.571
N^o CE	234-742-3
PubChem	160966
SMILES	[S-2].[S-2].[S-2].[In+3].[In+3] PubChem, vue 3D
InChI	Std. InChI : vue 3D InChI=1S/2In.3S/q2*+3;3*-2 Std. InChIKey : SIXIBASSFIFHDK-UHFFFAOYSA-N
Apparence	poudre rouge-orange, odeur d’œuf pourri (reliquat d'hydrogène sulfuré), parfois en écailles jaune brillant
Propriétés chimiques
Formule	In2S3  [Isomères]
Masse molaire[1]	325,831 ± 0,021 g/mol In 70,48 %, S 29,52 %,
Propriétés physiques
T° fusion	1 050 °C[2]
Masse volumique	4,45 g·cm^-3[3]
Propriétés électroniques
Largeur de bande interdite	2,1 eV
Précautions
SGH[2]
H302, H315, H319, H332, H335, EUH032, P261, P321, P302+P352, P305+P351+P338, P405 et P501 H302 : Nocif en cas d'ingestion H315 : Provoque une irritation cutanée H319 : Provoque une sévère irritation des yeux H332 : Nocif par inhalation H335 : Peut irriter les voies respiratoires EUH032 : Au contact d'un acide, dégage un gaz très toxique P261 : Éviter de respirer les poussières/fumées/gaz/brouillards/vapeurs/aérosols. P321 : Traitement spécifique (voir … sur cette étiquette). P302+P352 : En cas de contact avec la peau : laver abondamment à l’eau et au savon. P305+P351+P338 : En cas de contact avec les yeux : rincer avec précaution à l’eau pendant plusieurs minutes. Enlever les lentilles de contact si la victime en porte et si elles peuvent être facilement enlevées. Continuer à rincer. P405 : Garder sous clef. P501 : Éliminer le contenu/récipient dans …
NFPA 704[2]
0 1 1
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.
modifier

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

Histoire

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

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 ${\displaystyle I4_{1}/amd\;}$[6]) puis
• jaune de 450 à 750 °C, l'α-In₂S₃ qui possède une structure cubique défectueuse (groupe d'espace ${\displaystyle P{\bar {3}}ml\;}$[7]), et
• au-delà de 750 °C, le γ-In₂S₃ qui a une structure en couches (groupe d'espace ${\displaystyle Fm3d\;}$[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 une largeur de bande interdite 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

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 dithio carbamates (comme Et₂In^IIICNEt-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.

In₂O_{3 solide cristal} + 4 S _{poudre de soufre} + Na₂CO_{3 carbonate de soude} → In₂S_{3 solide insoluble dans l'eau bouillante} + Na₂SO_{4 sulfate de sodium soluble dans l'eau} + CO_{2 gaz carbonique (bullage)}

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

Notes et références

1. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
2. Fiche Alfa Aesar, consultée le 17 juillet 2012
3. In₃S₂ sur webelements.com.
4. Fiche Sigma-Aldrich du composé Indium(III) sulfide red.
5. (de) F. Reich, Th. Richter, « Vorläufige Notiz über ein neues Metall », Journal für praktische Chemie, vol. 89,‎ 1863, 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. 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,‎ 2002, p. 331–334 (DOI 10.1016/S0040-6090(01)01512-7)
9. Gerhard Jander und Ewald Blasius, Lehrbuch der analytischen und präparativen anorganischen Chemie, 11^e 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, n^o 4,‎ 1995, 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.

• (en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Indium(III) sulfide » (voir la liste des auteurs).