Sulfure de baryum

Le sulfure de baryum est un composé inorganique de formule BaS. C'est un important précurseur d'autres composés du baryum, par exemple le carbonate de baryum (BaCO₃) et le pigment lithopone (ZnS/BaSO₄)^[8]. Comme les autres chalcogénures de métal alcalino-terreux, BaS est un émetteur à courte longueur d'onde pour les afficheurs électroniques^[9]. Il est incolore, bien que comme beaucoup de sulfures, il est le plus souvent obtenu sous des formes impures colorées.

Sulfure de baryum
structure cristalline __ Ba2+     __ S2−
Identification
No CAS	21109-95-5
No ECHA	100.040.180
No CE	244-214-4
PubChem	6857597
ChEBI	32590
SMILES	[Ba+2].[S-2] PubChem, vue 3D
InChI	InChI : vue 3D InChI=1/Ba.S/q+2;-2 InChIKey : CJDPJFRMHVXWPT-UHFFFAOYAO Std. InChI : vue 3D InChI=1S/Ba.S/q+2;-2 Std. InChIKey : CJDPJFRMHVXWPT-UHFFFAOYSA-N
Apparence	cristaux cubiques incolores[1] avec une odeur d'œuf pourri[2]
Propriétés chimiques
Formule	BaS
Masse molaire[3]	169,392 ± 0,012 g/mol Ba 81,07 %, S 18,93 %,
Propriétés physiques
T° fusion	2 227 °C[2] 2 235 °C[4]
T° ébullition	se décompose
Solubilité	73,5 g·L-1[2]
Masse volumique	4,36 g·cm-3[2]
Thermochimie
ΔfH0solide	−460 kJ·mol-1[5]
Cristallographie
Système cristallin	cubique
Symbole de Pearson	cF8
Classe cristalline ou groupe d’espace	Fm3m, no 225
Structure type	Halite
Paramètres de maille	639 pm[6]
Propriétés optiques
Indice de réfraction	2,155[réf. nécessaire]
Précautions
SGH[2]
Danger H290, H301, H314, H332, H400, EUH031, P260, P280, P310, P301+P330+P331, P303+P361+P353, P304+P340+P310 et P305+P351+P338 H290 : Peut être corrosif pour les métaux H301 : Toxique en cas d'ingestion H314 : Provoque de graves brûlures de la peau et des lésions oculaires H332 : Nocif par inhalation H400 : Très toxique pour les organismes aquatiques EUH031 : Au contact d'un acide, dégage un gaz toxique P260 : Ne pas respirer les poussières/fumées/gaz/brouillards/vapeurs/aérosols. P280 : Porter des gants de protection/des vêtements de protection/un équipement de protection des yeux/du visage. P310 : Appeler immédiatement un CENTRE ANTIPOISON ou un médecin. P301+P330+P331 : En cas d'ingestion : rincer la bouche. NE PAS faire vomir. P303+P361+P353 : En cas de contact avec la peau (ou les cheveux) : enlever immédiatement les vêtements contaminés. Rincer la peau à l’eau/se doucher. P304+P340+P310 : En cas d'inhalation : transporter la victime à l’extérieur et la maintenir au repos dans une position où elle peut confortablement respirer. Appeler immédiatement un CENTRE ANTIPOISON/un médecin. 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.
NFPA 704[7]
3 3 1 W
Composés apparentés
Autres cations	Sulfure de magnésium Sulfure de calcium Sulfure de strontium
Autres anions	Oxyde de baryum Carbonate de baryum
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.
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Découverte et production

BaS a été préparé pour la première fois par l'alchimiste italien Vincenzo Cascariolo (Vincentius / Vincentinus Casciarolus / Casciorolus), 1571-1624) par la réduction de BaSO₄ (sous la forme du minéral baryte)^[10]. Il est actuellement fabriqué par une version améliorée du procédé de Casciarolo utilisant du coke à la place de charbon de bois et d'une panure de farine. Le procédé de thermo-sulfato réduction utilisé est également appelé réaction carbothermique :

BaSO₄ + 2 C → BaS + 2 CO₂

et aussi :

BaSO₄ + 4 C → BaS + 4 CO

Du sulfure de baryum de haute pureté peut aussi être produit en petites quantités en chauffant du carbonate de baryum vers 1 000 °C dans un courant suffisamment important de sulfure d'hydrogène et d'hydrogène^[6] :

BaCO₃ + H₂S → BaS + H₂O + CO₂

Propriétés

BaS cristallise dans une structure de type cubique à faces centrées similaire à celle du chlorure de sodium (NaCl), avec des centres octaédriques Ba²⁺ et S²⁻.

Le point de fusion observé du sulfure de baryum est très sensible aux impuretés^[4].

Le sulfure de baryum présente un risque d'inflammation, ou de déflagration, s'il est mis en contact avec des agents oxydants forts comme du dioxyde de plomb, du peroxyde de chlore, du chlorate de potassium ou du nitrate de potassium^[2]. Il réagit avec le fluor, le pentoxyde de phosphore, les acides, l'eau et l'air humide (dégagement de sulfure d'hydrogène dans ces trois derniers cas)^[2].

Phosphorescence

D'après Harvey (1957)^[11], en 1603, le cordonnier et alchimiste italien Vincenzo Cascariolo utilisa de la barytine (BaSO₄), trouvée au pied du mont Paterno près de Bologne, lors de l’un de ses essais infructueux pour fabriquer de l’or. Après avoir broyé et calciné le minéral en conditions réductrices sur du charbon de bois, il obtint un matériau à la luminescence persistante qui fut baptisé Lapis Boloniensis, ou pierre de Bologne^{[12],[13],[14]}. La phosphorescence du composé fabriqué par Casciarolo en fit une curiosité^{[15],[16],[17]}. La nature exacte de l'élément actif contenu à l'état de trace dans cette barytine et responsable de la luminescence de BaS reste inconnue, mais la matrice de sulfure de baryum, comme celle d'autres sulfures (CaS, SrS, ZnS), est propice au phénomène de luminescence.

Toxicité

BaS est toxique, comme les sulfures apparentés, tels que le sulfure de calcium (CaS), qui dégagent du sulfure d'hydrogène toxique par hydrolyse au contact avec l'eau.

Références

1. (de) « Bariumsulfid », sur Römpp Online, Georg Thieme Verlag (consulté le 14 juillet 2014)
2. Entrée « Bariumsulfid » dans la base de données de produits chimiques GESTIS de la IFA (organisme allemand responsable de la sécurité et de la santé au travail) (allemand, anglais), accès le 31 août 2019 (JavaScript nécessaire).
3. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
4. Stinn, C., Nose, K., Okabe, T. et al. Metall and Materi Trans B (2017) 48: 2922. https://doi.org/10.1007/s11663-017-1107-5
5. (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, Boca Raton, CRC Press/Taylor & Francis, 3 juin 2009, 90^e éd., 2804 p. (ISBN 9781420090840, présentation en ligne), p. 6
6. Georg Brauer (Hrsg.), unter Mitarbeit von Marianne Baudler u. a.: Handbuch der Präparativen Anorganischen Chemie. 3., umgearbeitete Auflage. Band II, Ferdinand Enke, Stuttgart 1978, (ISBN 3-432-87813-3), S. 927.
7. Fiche Sigma-Aldrich du composé Barium sulfide, consultée le 31 août 2019.
8. Holleman, A. F.; Wiberg, E. "Inorganic Chemistry" Academic Press: San Diego, 2001. (ISBN 0-12-352651-5).
9. Vij, D. R.; Singh, N. "Optical and electrical properties of II-VI wide gap semiconducting barium sulfide" Proceedings of SPIE (1992), 1523 (Conf. Phys. Technol. Semicond. Devices Integr. Circuits, 1992), 608-12.
10. F. Licetus, Litheosphorus, sive de lapide Bononiensi lucem in se conceptam ab ambiente claro mox in tenebris mire conservante, Utini, ex typ. N. Schiratti, 1640. See http://www.chem.leeds.ac.uk/delights/texts/Demonstration_21.htm
11. Harvey E. Newton (1957). A History of Luminescence: From the Earliest Times until 1900. Memoirs of the American Physical Society, Philadelphia, J. H. FURST Company, Baltimore, Maryland (USA), Vol. 44, Chapter 1, pp. 11-43.
12. (en) Luminescence applications in biological, chemical, environmental and hydrological sciences, Marvin C. Goldberg, 1989, 255 p.
13. Philippe F. Smet, Iwan Moreels, Zeger Hens et Dirk Poelman, « Luminescence in Sulfides: A Rich History and a Bright Future », Materials, vol. 3, n^o 4,‎ 2010, p. 2834–2883 (ISSN 1996-1944, DOI 10.3390/ma3042834)
14. Hardev Singh Virk, « History of Luminescence from Ancient to Modern Times », sur ResearchGate, 2014 (consulté le 6 mars 2021)
15. « Lapis Boloniensis », www.zeno.org
16. Lemery, Nicolas, Traité universel des drogues simples, 1714 (lire en ligne)
17. Ozanam, Jacques, Montucla, Jean Etienne et Hutton, Charles, Recreations in mathematics and natural philosophy .., 1814 (lire en ligne)

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