Qu’est-ce que le sulfure de cuivre ?
Le sulfure de cuivre est un composé inorganique de soufre et de cuivre.
Il est connu sous le nom de “sulfure de cuivre (I)” ou de “sulfure de cuivre (II)”, en fonction du nombre d’oxydations et de la composition du cuivre ainsi que du soufre. Le sulfure de cuivre (I) est présent à l’état naturel sous forme de pyrite et le (II) sous forme de minerai de cuivre.
Utilisations du sulfure de cuivre
Le sulfure de cuivre est utilisé comme matière première pour la fabrication du cuivre métallique.
Le sulfure de cuivre (I) est utilisé dans la fabrication de catalyseurs, de peintures fluorescentes, de soufre et de cuivre, et dans la production de fibres antistatiques.
Quant au sulfure de cuivre (II), il peut être utilisé pour les catalyseurs mixtes, les peintures de fond de navire, etc. On le retrouve également dans la teinture des textiles, notamment comme révélateur de couleur pour le noir d’aniline.
Propriétés du sulfure de cuivre
Le sulfure de cuivre (I) est un cristal brillant de couleur gris fer et un bon conducteur d’électricité. Il est insoluble dans l’eau et l’acide chlorhydrique, mais soluble dans l’eau ammoniaquée et l’acide nitrique dilué chaud. Lorsqu’il est chauffé à l’air, il produit du dioxyde de soufre qui se transforme en oxyde de cuivre (II).
Le sulfure de cuivre (II) est une poudre noire ou des cristaux bleu-noir. Il est plus conducteur que le sulfure de cuivre (I). Il se disperse facilement dans l’eau sous forme colloïdale et est pratiquement insoluble dans les acides inorganiques dilués. Il est insoluble dans l’éthanol et les alcalis. Il est toutefois bien soluble dans les solutions de cyanure de potassium, les solutions de polysulfure alcalin et l’acide nitrique chaud.
Structure du sulfure de cuivre
Le sulfure de cuivre (I) a pour formule chimique Cu2S et pour poids 159,16 g/mol. Il se présente sous deux formes, α et β. La forme α est noire, cubique et stable au-dessus de 91°C. La forme β est noire, orthorhombique, avec une densité de 5,6 g/cm3 et un point de fusion de 1 100 °C. La forme α est stable au-dessus de 91 °C et a une densité de 5,79 g/cm3 et un point de fusion de 1 130 °C.
Le sulfure de cuivre (II) est représenté par la formule chimique CuS. Son poids est de 95,61 g/mol et sa densité de 4,64 g/cm3. Il est hexagonal, mais devient monoclinique à 103°C. Trois atomes de soufre sont coordonnés triangulairement à un tiers des atomes de cuivre et la distance interatomique Cu-S est de 2,19 Å. Les atomes de cuivre restants sont coordonnés de façon tétraédrique avec ceux de soufre et la distance interatomique Cu-S est de 2,32 Å. Il se décompose à 220 °C en sulfure de cuivre (I).
Types de sulfure de cuivre
Outre le Cu2S et le CuS, on connaît une grande variété de sulfure de cuivre. La formule chimique du sulfure de cuivre est CuxSy.
Par exemple, on trouve Cu9S8 dans la yarrowite, Cu39S28 dans la spionkopite, Cu8S5 dans la géérite, Cu7S4 dans l’anilite, Cu9S5 dans la digénite, Cu7S4 dans le CuS. Cu9S5 dans la digénite, Cu58S32 dans la roxbyite, Cu31S16 dans la djurléite et CuS2 dans la villamaninite.
Autres informations sur le sulfure de cuivre
1. Synthèse du sulfure de cuivre
Le sulfure de cuivre (I) est obtenu en chauffant du cuivre avec un excès de soufre. Le chauffage du soufre et du sulfure de cuivre (II) dans un courant d’hydrogène permet également d’obtenir du sulfure de cuivre (I).
Le grillage du minerai de cuivre (CuFeS2) peut également en produire. L’élimination des scories du mélange obtenu et le traitement à l’oxygène dans l’air permettent d’obtenir du cuivre métallique.
2. Réaction du sulfure de cuivre (I)
Lorsque le sulfure de cuivre (I) se dissout dans l’acide nitrique dilué, il se forme du sulfure de cuivre (II) et du nitrate de cuivre (II). Dans l’acide nitrique chaud, du soufre et de l’oxyde de diazote se forment avec le nitrate de cuivre (II). Lorsqu’ils réagissent ensuite avec de l’acide sulfurique concentré, on obtient du sulfate de cuivre (II), du sulfure de cuivre (II) et de l’anhydride sulfureux.
Le sulfure de cuivre (II) peut être synthétisé en faisant passer du sulfure d’hydrogène à travers une solution de sel de cuivre (II). La dissolution dans l’acide nitrique chaud produit du nitrate de cuivre (II), de l’oxyde de diazote et du soufre. Dans l’air sec, il est stable, mais dans l’air humide, il est progressivement oxydé par l’oxygène pour former du sulfate de cuivre (II). En chimie analytique, les ions cuivre (II) peuvent être détectés car la réaction de ceux-ci avec le sulfure d’hydrogène donne un précipité noir de sulfure de cuivre (II).