Sulfure de bore

Identification
Sulfure de bore

structure cristalline de B₂S₃
Nom UICPA	sulfanylidène(sulfanylidèneboranylsulfanyl)borane^[1]
Nom systématique	trisulfure de dibore
Synonymes	dithioxodiborathiane
N^o CAS	12007-33-9
N^o ECHA	100.031.355
N^o CE	234-504-9
PubChem	123269
SMILES	B(=S)SB=S PubChem, vue 3D
InChI	InChI : vue 3D InChI=1S/B2S3/c3-1-5-2-4 InChIKey : ZVTQDOIPKNCMAR-UHFFFAOYSA-N
Apparence	solide jaune pâle^[2]
Propriétés chimiques
Formule	B₂S₃ [Isomères]
Masse molaire^[3]	117,817 ± 0,029 g/mol B 18,35 %, S 81,65 %,
Propriétés physiques
T° fusion	563 °C^[4]
Masse volumique	1,7 g·cm^-3^[4]
Cristallographie
Système cristallin	Monoclinique^[5]
Symbole de Pearson	$mP40\,$
Classe cristalline ou groupe d’espace	P2₁/c, n° 14

Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.
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Le sulfure de bore est un produit chimique binaire composé de bore et de soufre et de formule brute B₂S₃. Ce matériau polymérique est d'intérêt en tant que composant de verres "high-tech" et comme réactif pour la préparation de composés organosulfurés. B₂S₃ est sensible à l'eau, y compris l'humidité atmosphérique et libère du sulfure d'hydrogène, H₂S, un composé toxique à son contact. Ainsi ce composé doit être manipulé sous conditions anhydres.

Synthèse[modifier | modifier le code]

Entre autres méthodes, le trisulfure de dibore peut être obtenu par la réaction du borure de fer ou de magnésium et du sulfure d'hydrogène à 300 °C^[6] :

2 FeB + 4 H₂S → B₂S₃ + FeS + 4 H₂

La première synthèse a été réalisée par Jöns Jakob Berzelius en 1824 par réaction directe de bore amorphe avec de la vapeur de soufre^[7] :

2 B + 3 S → B₂S₃

Une autre synthèse soutenue par Friedrich Wöhler et Henri Étienne Sainte-Claire Deville a été publiée en 1858. Elle est réalisée à partir de bore et d'hydrogène sulfuré^[8]^,^[9] :

2 B + 3 H₂S → B₂S₃ + 3 H₂

Structure[modifier | modifier le code]

Le sulfure de bore est connu depuis le XIX^e siècle comme un solide jaune pâle qui tend à former des phases vitreuses (amorphe). L’absence de cristaux exploitables a cependant retardé la caractérisation de la structure du sulfure de bore jusqu'en 1977. Il a une structure en couche originale totalement différente de la structure tri-dimensionnelle de B₂O₃ et qui se rapproche plutôt de la structure du nitrure de bore, BN^[2]. La structure est du système monoclinique avec le groupe d'espace P2₁/c (n^o 14) et avec comme paramètres de maille a = 403,9 ± 0,1 pm, b = 1072,2 ± 0,2 pm, c = 1862,0 ± 0,4 pm et β = 96,23 ± 0,03°, nombre d'unités par maille, Z = 8, volume de la maille, V = 0,801 6 nm³ et une densité calculée, d_calc = 1,952 pour une densité expérimentale, d_exp = 1,93 ± 0,03 g/cm³^[5]. Cette structure est donc composée de cycles à 6, plans, B₃S₃ et de cycles à 4, B₂S₂, liés par des ponts S dans des couches bi-dimensionnelles quasiment planes^[5]. Tous les atomes de bore sont sp² (trigonal plan) avec des distances B-S d'environ 181 pm et la distance perpendiculaire inter-couche vaut à peu près le double, soit 355 pm.

La forme amorphe n'a pas de point de fusion défini et commence à se sublimer aux environs de 300 °C^[10].

Utilisation[modifier | modifier le code]

Comme les oxydes de bore, B₂S₃ forme facilement des verres spéciaux lorsqu'il est mélangé avec d'autres sulfures tels que P₄S₁₀. Ces verres absorbent de plus basses fréquences de la bande infrarouge que des verres de borosilicate classiques.

B₂S₃ est utilisé en synthèse organique. Il réduit des sulfoxydes en thiols et convertit aussi des cétones dans les thiones correspondantes^[10]. Par exemple, la conversion de la benzophénone en sa thione procède comme suit :

B₂S₃ + 3 (C₆H₅)₂C=O → B₂O₃ + 3 (C₆H₅)₂C=S

Dans la pratique, B₂S₃ doit être utilisé en excès^[11].

B₈S₁₆[modifier | modifier le code]

Un autre sulfure de bore a été découvert en 1980 en chauffant B₂S₃ et du soufre à 300 °C sous des conditions très strictes^[12]. L'analyse du produit incolore et sensible à l'humidité, obtenu donne BS₂ comme formule mais une analyse cristallographique par rayon X a révélé que ce composé adopte en fait une structure B₈S₁₆ comme une porphyrine. Une méthode alternative pour la synthèse de B₈S₁₆ consiste en la réaction du dibromotrithiadiborolane avec l'acide trithiocarbonique comme générateur de H₂S dans une solution diluée de CS₂^[2] :

Notes et références[modifier | modifier le code]

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

(de) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en allemand intitulé « Bortrisulfid » (voir la liste des auteurs).

↑ donné sur PubChem
↑ ^{a b et c} N.N. Greenwood, A. Earnshaw, Chemistry of the elements, 1994, 6^e Ed., Pergamon Press, p. 421. (ISBN 0-08-022057-6).
↑ Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
↑ ^{a et b} William M. Haynes, CRC Handbook of Chemistry and Physics, 93^e Edition, 2012, CRC Press, pp4-53. (ISBN 143988049-2).
↑ ^{a b et c} Harald Diercks, Bernt Krebs, Crystal structure of B₂S₃ : four-membered B₂S₂ rings and six-menbered B₃S₃ rings, Angew. Chem. Int. Edn., 1977, vol. 16, p. 313. DOI 10.1002/anie.197703131
↑ J. Hoffmann, Synthese von Borsulfid aus Ferro- und Manganbor, Zeitschrift für Anorganische Chemie, 1908, vol. 59(1), pp 127–135. DOI 10.1002/zaac.19080590116.
↑ J. J. Berzelius, Undersökning af flusspatssyran och dess märkvärdigaste föreningar Recherche sur l'acide fluorhydrique et ses composés les plus remarquables, Kongliga Vetenskaps-Academiens Handlingar Actes de l'Académie royale des sciences, 1824, vol. 12, pp 46–98. Réimprimé en allemand sous la ref : J. J. Berzelius, Untersuchungen über die Flußspathsäure und deren merkwürdigsten Verbindungen, Annalen der Physik und Chemie, 1824, vol. 78, pp 113–150. voir spécialement les pages 145–147.
↑ (de)F. Wöhler, H. E. S.-C. Deville, Neue Beobachtungen über das Bor und einige seiner Verbindungen, Liebigs Annalen der Chemie und Pharmacie, 1858, vol. 105(1), pp 67–73. DOI 10.1002/jlac.18581050109.
↑ (fr)F. Wöhler, H. E. S.-C. Deville, Du Bore, Annales de Chimie et de Physique, 1858, vol. 52, pp. 62–93.
↑ ^{a et b} Wiley-VCH: Ullmann's Fine Chemicals, John Wiley & Sons, 2013, p. 351. (ISBN 978352768357-4).
↑ R. Sato, Boron Trisulfide in L. Paquette, Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis, 2004, J. Wiley & Sons, New York. doi:10.1002/047084289X.rb255.
↑ B. Krebs, H.-U. Hürter, B₈S₁₆ - An "inorganic porphirine", Angew. Chem. Int. Edn., 1980, vol. 18, pp 481-482.

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[1] é sur PubChem

[GE-2] {a b et c} N.N. Greenwood, A. Earnshaw, Chemistry of the elements, 1994, 6^e Ed., Pergamon Press, p. 421. (ISBN 0-08-022057-6).

[3] Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.

[C-4] {a et b} William M. Haynes, CRC Handbook of Chemistry and Physics, 93^e Edition, 2012, CRC Press, pp4-53. (ISBN 143988049-2).

[D-5] {a b et c} Harald Diercks, Bernt Krebs, Crystal structure of B₂S₃ : four-membered B₂S₂ rings and six-menbered B₃S₃ rings, Angew. Chem. Int. Edn., 1977, vol. 16, p. 313. DOI 10.1002/anie.197703131

[6] J. Hoffmann, Synthese von Borsulfid aus Ferro- und Manganbor, Zeitschrift für Anorganische Chemie, 1908, vol. 59(1), pp 127–135. DOI 10.1002/zaac.19080590116.

[7] J. J. Berzelius, Undersökning af flusspatssyran och dess märkvärdigaste föreningar Recherche sur l'acide fluorhydrique et ses composés les plus remarquables, Kongliga Vetenskaps-Academiens Handlingar Actes de l'Académie royale des sciences, 1824, vol. 12, pp 46–98. Réimprimé en allemand sous la ref : J. J. Berzelius, Untersuchungen über die Flußspathsäure und deren merkwürdigsten Verbindungen, Annalen der Physik und Chemie, 1824, vol. 78, pp 113–150. voir spécialement les pages 145–147.

[8] (de)F. Wöhler, H. E. S.-C. Deville, Neue Beobachtungen über das Bor und einige seiner Verbindungen, Liebigs Annalen der Chemie und Pharmacie, 1858, vol. 105(1), pp 67–73. DOI 10.1002/jlac.18581050109.

[9] (fr)F. Wöhler, H. E. S.-C. Deville, Du Bore, Annales de Chimie et de Physique, 1858, vol. 52, pp. 62–93.

[U-10] {a et b} Wiley-VCH: Ullmann's Fine Chemicals, John Wiley & Sons, 2013, p. 351. (ISBN 978352768357-4).

[11] R. Sato, Boron Trisulfide in L. Paquette, Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis, 2004, J. Wiley & Sons, New York. doi:10.1002/047084289X.rb255.

[12] B. Krebs, H.-U. Hürter, B₈S₁₆ - An "inorganic porphirine", Angew. Chem. Int. Edn., 1980, vol. 18, pp 481-482.

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