Sulfure d'aluminium
Le sulfure d'aluminium est un composé inorganique de formule Al2S3. Ce composé incolore aux propriétés chimiques intéressantes existe sous différentes formes. Il est sensible à l'humidité, subissant facilement une hydrolyse en oxydes d'aluminium hydratés/hydroxydes d'aluminium[4], générant également du sulfure d'hydrogène gazeux (H2S).
| Sulfure d'aluminium | ||
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| Identification | ||
|---|---|---|
| Nom UICPA | sulfure d'aluminium | |
| Synonymes |
trisulfure de dialuminium |
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| No CAS | ||
| No ECHA | 100.013.736 | |
| No CE | 215-109-0 | |
| PubChem | 16684788 | |
| SMILES | ||
| InChI | ||
| Propriétés chimiques | ||
| Formule | Al2S3 [Isomères] |
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| Masse molaire[1] | 150,158 ± 0,015 g/mol Al 35,94 %, S 64,06 %, |
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| Propriétés physiques | ||
| T° fusion | 1 100 °C[2] | |
| Masse volumique | 2,02 g·cm-3 (25 °C)[3] | |
| Précautions | ||
| SGH[2] | ||
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| Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire. | ||
Structures cristallines
On connaît plus de six structures cristallines pour le sulfure d'aluminium, certaines sont présentées ci-dessous. La plupart d'entre elles possèdent une structure proche de la wurtzite et ne diffèrent que par l'arrangement des lacunes du réseau, formant des sous-réseaux ordonnés ou désordonnés[5] - [6].
| Forme | Symétrie | Groupe d'espace | a (Å) | c (Å) | (densité) |
|---|---|---|---|---|---|
| α | Hexagonale | 6,423 | 17,83 | 2,32 | |
| β | Hexagonale | P63mc | 3,579 | 5,829 | 2,495 |
| Îł | Trigonale | 6,47 | 17,26 | 2,36 | |
| δ | Tétragonale | I41/amd | 7,026 | 29,819 | 2,71 |
La forme α est similaire à la structure de l'alumine. Cependant, contrairement à Al2O3, dans laquelle les centres Al(III) occupent deux tiers des sites octaédriques d'une structure hexagonale compacte d'ions oxyde, dans la structure d'Al2S3, les centres Al(III) occupent un tiers des sites tétraédriques d'un système hexagonal compact d'anions sulfure. À plus haute température, les centres Al(III) se dispersent de façon aléatoire donnant une structure « wurtzite défectueuse ». Aux températures encore plus élevées, la forme stabilisée est γ-Al2S3 avec une structure proche de γ-Al2O3.
Les formes β et γ sont obtenues par recuit de la forme la plus stable, α-Al2S3, à plusieurs centaines de degrés Celsius[7]. La compression du sulfure d'aluminium à 2–65 kbar donne la forme δ où les vacances s'arrangent en super-réseaux de symétrie tétragonale[8].
On ne connaît pas de dérivés moléculaires de Al2S3, mais on en connaît de mélanges Al-S-Cl.
Synthèse
Le sulfure d'aluminium est facilement préparé par chauffage des éléments :
- 2 Al + 3 S → Al2S3.
Cette réaction est extrêmement exothermique et il n'est ni nécessaire ni désirable de chauffer toute la masse du mélange soufre-aluminium (sauf dans le cas de très petites quantités de réactifs). Le produit formé sera sous forme liquide, la température dépassant 1 100 °C. Le produit refroidi est très dur.
Il est également possible de le produire par réaction entre l'aluminium et le sulfure d'hydrogène[9] :
- 2 Al + 3 H2S → Al2S3 + 3 H2.
Notes et références
- Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
- Fiche Alfa Aesar, consultée le 11 octobre 2012
- Fiche Sigma-Aldrich du composé Aluminum sulfide, consultée le 11 octobre 2012.
- Holleman, A. F. ; Wiberg, E. Inorganic Chemistry, Academic Press : San Diego, 2001. (ISBN 0-12-352651-5).
- (en) Hans Landolt, D. Bimberg, Richard Börnstein et Richard Börnstein, Halbleiter, Springer, , 12– (ISBN 978-3-540-13507-4, lire en ligne)
- Flahaut J., Ann. Chim. (Paris) 7 (1952) 632–696
- (en) Bernt Krebs, Anke Schiemann et Mechtild läGe, « Synthese und Kristallstruktur einer Neuen hexagonalen Modifikation von Al2S3 mit fünffach koordiniertem Aluminium », Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie, vol. 619, no 6,‎ , p. 983 (DOI 10.1002/zaac.19936190604)
- (en) P Donohue, « High-pressure spinel type Al2S3 and MnAl2S4 », Journal of Solid State Chemistry, vol. 2,‎ , p. 6 (DOI 10.1016/0022-4596(70)90024-1)
- (de) Georg Brauer, Handbuch der Präparativen Anorganischen Chemie Band II, p. 833, Ferdinand Enke Verlag, Stuttgart 1978, (ISBN 3-432-87813-3)
- (en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Aluminium sulfide » (voir la liste des auteurs).