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Sulfure de cadmium

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Sulfure de cadmium
Image illustrative de l’article Sulfure de cadmium
Image illustrative de l’article Sulfure de cadmium
Identification
Nom UICPASulfure de cadmium
No CAS1306-23-6
NoECHA100.013.771
No CE215-174-8
PubChem14783
Apparencejaune orange, jaune citron ou jaune clair à rouge brique
Propriétés chimiques
FormuleCdS  [Isomères]
Masse molaire[1]144,476 ± 0,013 g/mol
Cd 77,81 %, S 22,19 %,
Propriétés physiques
T° fusion1 750 °C sous 10 MPa ou 100 atmosphères[2]
T° ébullitionvers980 °C[réf. nécessaire] (sublimation sous atmosphère d'azote)
Masse volumique4,826 g·cm-3 pour CdSβ ou hexagonal
Cristallographie
Système cristallinhexagonal
Classe cristalline ougroupe d’espaceP63mc (no 186)
hexagonal

Hermann-Mauguin :P 63 m c{\displaystyle P\ 6_{3}\ m\ c\,}

Schoenflies :C6v4{\displaystyle C_{6v}^{4}\,}
StrukturberichtB3
Structure typeWurtzite
Propriétés optiques
Indice de réfractionn{\displaystyle n_{}^{}} 2,529 etn{\displaystyle n_{}^{}} 2,506[2]
Biréfringencepolyaxe
Composés apparentés
Autres cationsSulfure de zinc
Sulfure de mercure(II)
Autres anionsOxyde de cadmium
Séléniure de cadmium,
Tellurure de cadmium
Unités duSI etCNTP, sauf indication contraire.
modifier 

Lesulfure de cadmium ouCdS est un composé chimique inorganique desoufre et decadmium de formule CdS.

Propriétés physiques et chimiques

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C'est un solidepolymorphe à la couleur caractéristique jaune, jaune-orangée, jaune brun. Il peut être amorphe ou avoir diverses structures cristallines. Cepigment stable est inaltérable au gazhydrogène sulfuré ou aux diverses matières qui en dégagent.

Le corps chimique est un composé peu soluble comme le prouve le produit de solubilité ou pKs de l'ordre de 26 à température ambiante. Il est insoluble dans l'eau froide, mais il tend à former des solutions colloïdales dans l'eau chaude.

La morphologie cristalline la plus stable est soluble dans l'acide chlorhydrique 1 N à chaud, et à froid dans le même acide concentré (en générant des complexes CdCl3−), mais très peu soluble dans l'ammoniaque. Mais au contraire de CuS, le cristal CdS est insoluble dans l'acide nitrique 1 N ou normal à chaud ou dans l'acide sulfurique 7 N bouillant.

Le sulfure de cadmium β de maille hexagonale (groupe de symétrie 6 mm,no =183) correspond au minéralgreenockite à l'état naturel. Les cristaux jaune clair de densité 4,8 peuvent être sous la forme de prisme hexagonal terminé par une pyramide hexagonale.

Le CdS est un matériausemi-conducteur de type II-VI, laconfiguration électronique de l'atome de cadmium étant [Kr]4d105s2 et celle du soufre [Ne]3s23p4. Songap direct est voisin de2,5 eV. Il présente aussi des propriétéspiézoélectriques et dephosphorescence.

Préparation

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Les sels de cadmium absorbent et réagissent facilement avec le gazsulfure d'hydrogène pour donner le sulfure de cadmium.

CdCl2aq ou autres solutions aqueuses de sels de cadmium + H2Sgaz → CdSpoudre jaune + 2 HClaq

Les cristaux de cadmium β ne sont obtenus ensuite au laboratoire que par des procédés en phase gazeuse, le passage d'un courant d'hydrogène gazeux ou gaz dihydrogène libère par inversion réactionnelle la vapeur de cadmium et le sulfure d'hydrogène gazeux, et la réaction, normale reprise dans les parties plus froides du tube de réaction, donne des cristaux hexagonaux[3].

On peut opérer à défaut avec un sulfure alcalin ou unsulfure d'ammonium en milieu aqueux. En milieu neutre ou alcalin, le précipité colloïdal obtenu, jaune à orange, est difficile à filtrer. Il faut procéder en milieu acide choisi.

Un taxi de New-York autrefois peint réglementairement au jaune de cadmium

Le soufre et le corps simple cadmium métal réagissent à chaud pour donner ce pigment jaune.

Greenockite ou sulfure de cadmium naturel, surcalcite.

Structures cristallines

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On le rencontre essentiellement sous trois formes :

Analyse des propriétés physiques

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À température ambiante pour sa structure de type wurtzite ainsi que pour sa forme cubique de type ZB, le gap vaut2,5 eV[5].

Pour les propriétés mécaniques du CdS de typewurtzite appartenant à laclasse 6 mm, le tenseur des rigidités s'écrit (les constantes mécaniques exprimées en GPa)[6] :

[c]=(85,253,246,200053,285,246,200046,246,293,600000014,900000014,900000016,15){\displaystyle [c]={\begin{pmatrix}85,2&53,2&46,2&0&0&0\\53,2&85,2&46,2&0&0&0\\46,2&46,2&93,6&0&0&0\\0&0&0&14,9&0&0\\0&0&0&0&14,9&0\\0&0&0&0&0&16,15\end{pmatrix}}}

Ses caractéristiques piézoélectriques sont données dans le tenseur piézoélectrique en C.m-2 ci-dessous[7] :

[e]=(0000−0,210000−0,2100−0,24−0,240,44000){\displaystyle [e]={\begin{pmatrix}0&0&0&0&-0,21&0\\0&0&0&-0,21&0&0\\-0,24&-0,24&0,44&0&0&0\end{pmatrix}}}

Le tenseur des constantes diélectriques (en pF.m-1) a pour expression[7]:

[ϵ]=(79,900079,900084,4){\displaystyle [\epsilon ]={\begin{pmatrix}79,9&0&0\\0&79,9&0\\0&0&84,4\end{pmatrix}}}

Utilisation

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Pigment jaune de cadmium

La préparation du sulfure artificiel décrite donne unpigment jaune brillant inorganique stable, lejaune de cadmium. Il a été et est encore utilisé en peinture, en teinture et dans le domaine textile, dans les savons, pour les verres et céramiques, comme charge active dans les caoutchouc, papier ou encres d'imprimerie.

Le sulfure de cadmium peut aussi colorer desfeux d'artifice.

Ce semi-conducteur peut être présent dans lesposemètres et lesphotorésistances, lesphotomètres UV et lescompteurs à scintillation, les écrans TV et divers écrans fluorescents.

Notes et références

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  1. ↑Masse molaire calculée d’après« Atomic weights of the elements 2007 », surwww.chem.qmul.ac.uk.
  2. ↑a etbM. Bernard et F. Busnot,Usuel de chimie générale et minérale, Paris, Dunod,, tableau de présentation succincte des composés du cadmium.
  3. ↑Préparations menée parLouis Troost etHenri Sainte-Claire Deville
  4. ↑(en) A. L. Edwards, « Effect of Pressure on the Absorption Edges of Some III—V, II—VI, and I—VII Compounds »,Physical Review,no 122,‎,p. 1149(lire en ligne).
  5. ↑(en) Safa Kasap et Peter Capper,Handbook of Electronic and Photonic Materials, Springer,(ISBN 978-0-387-26059-4)
  6. ↑(en) James A. Corll, « Effect of Pressure on the Elastic Parameters and Structure of CdS »,Phys. Rev.,no 157,‎(lire en ligne)
  7. ↑a etbDaniel Royer et Eugène Dieulesaint,Ondes élastiques dans les solides Tome 1 Propagation libre et guidée, Paris/Milan/Barcelone, Masson,, 328 p.(ISBN 2-225-85422-X), p146

Liens externes

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v ·m
Cd(I)
Cd(II)
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