Sulfure de cuivre: propriétés, risques et utilisations

Les sulfures de cuivre décrivent une famille de composés chimiques et minéraux répondant à la formule Cu _x S _y . Ces composés comprennent des minéraux et des matériaux synthétiques économiquement importants.

Les principaux minéraux sulfurés de cuivre comprennent le sulfure de cuivre (I) ou le sulfure cuivreux, de formule chimique Cu ₂ S trouvée dans les minéraux calcosine et le sulfure de cuivre (II) ou le sulfure cuivrique, de formule CuS trouvée dans le minéral covelite.

La calcosine est extraite depuis des siècles et est l’un des minerais de cuivre les plus rentables. Les raisons sont dues à sa teneur élevée en cuivre (rapport atomique de 67% et presque 80% en poids) et à la facilité avec laquelle le cuivre peut être séparé du soufre.

Cependant, ce n’est pas le principal minéral de cuivre en raison de sa rareté. Bien que les gisements de calcosine les plus riches aient été exploités, il est probablement encore en cours d'exploitation et le sera probablement dans le futur (THE CHALCOCITE MINÉRAL, 2014).

Covelite n'est pas un minéral distribué, mais ses charmes irisés peuvent captiver l'admiration de quiconque voit les cristaux bleu indigo. Bien que les bons cristaux soient rares, c'est le lustre et la couleur de ce minéral qui le rendent remarquable (THE MINERAL COVELLITE, 2014).

Dans l'industrie minière, les minéraux de bornite ou de chalcopyrite, qui consistent en un mélange de sulfures de cuivre et de fer, sont souvent appelés "sulfures de cuivre".

En chimie, un "sulfure de cuivre binaire" est tout composé chimique binaire des éléments cuivre et soufre. Quelle que soit leur source, les sulfures de cuivre ont une composition très variable, avec 0, 5 ≤ Cu / S ≤ 2, y compris de nombreux composés non stoechiométriques.

Propriétés physiques et chimiques des sulfures de cuivre

Les sulfures de cuivre (I) et (II) ont des aspects similaires: les cristaux sont foncés, gris ou noirs.

Ces composés peuvent être différenciés par leur structure cristalline. Le sulfure de cuivre (I) a une structure monoclinique, tandis que le sulfure de cuivre (II) a une structure hexagonale (Centre national d'information sur la biotechnologie, SF).

Ils ont un poids moléculaire de 159, 16 g / mol et 95, 611 g / mol et une densité de 5, 6 g / ml et 4, 76 g / ml pour le sulfure de cuivre (I) et (II) respectivement (Centre national de Informations biotechnologiques, SF).

Le sulfure de cuivre (I) a un point de fusion de 1100 ° C et est insoluble dans l'eau et dans l'acide acétique, étant partiellement soluble dans l'hydroxyde d'ammonium (Royal Society of Chemistry, 2015).

Le sulfure de cuivre (II) a un point de fusion de 220 ° C où il se décompose, est insoluble dans l'eau, les acides chlorhydrique et sulfurique et soluble dans l'acide nitrique, l'hydroxyde d'ammonium et le cyanure de potassium (Royal Society of Chemistry, 2015 ).

Le peroxyde d'hydrogène réagit vigoureusement avec le sulfure de cuivre (II) et explose au contact d'une solution concentrée d'acide chlorique, de chlorates de cadmium, de magnésium ou de zinc.

Réactivité et dangers

Les sulfures de cuivre (I) et (II) ne sont pas classés comme dangereux, mais ils peuvent être toxiques en cas d'ingestion en raison de la production de sulfure d'hydrogène. Les symptômes comprennent des vomissements, des douleurs gastriques et des vertiges, peuvent provoquer une irritation de la peau et des yeux, et l'inhalation peut irriter les voies respiratoires (FICHE DE DONNEES DE SECURITE Copper Sulfide, 1995).

En cas d'exposition à la chaleur, il peut dégager des vapeurs toxiques d'oxyde de soufre ou de cuivre pouvant nuire à la santé.

En cas de contact avec les yeux, ils doivent être rincés immédiatement avec une quantité suffisante d'eau pendant 15 minutes, en soulevant de temps en temps les paupières supérieures et inférieures.

En cas de contact avec la peau, rincer immédiatement avec une quantité suffisante d'eau pendant 15 minutes tout en enlevant les vêtements contaminés.

En cas d'ingestion, un centre antipoison doit être appelé immédiatement. Rincer la bouche à l'eau froide et donner à la victime 1 à 2 tasses d'eau ou de lait à boire. Les vomissements doivent être provoqués immédiatement.

En cas d'inhalation, la victime doit être emmenée dans un endroit frais. En cas d'arrêt respiratoire, pratiquer la respiration artificielle (Sulfure de cuivre (II), 2009).

Utilisations

Le sulfure de cuivre (I) est utilisé comme semi-conducteur et dans les applications photographiques (americanelements, 1998-2017). Ses applications incluent également l'utilisation dans les cellules solaires, les peintures légères, les électrodes et certaines variétés de lubrifiants solides (Britannica, 2013).

D'autre part, le sulfure de cuivre (II) trouve des applications dans les cellules solaires, les conducteurs superioniques, les photodétecteurs, les électrodes électroconductrices, les dispositifs de conversion photothermique, les revêtements de protection contre les micro-ondes, les absorbeurs d'ondes radio actifs, les capteurs de gaz et les polariseurs de rayonnement. infrarouge (azom, 2013).

Le sulfure de cuivre (II) (covelite) est également utilisé dans l’étude des nanoparticules:

• Avec différentes procédures de fabrication (voies solvothermales, méthodes en aérosol, méthodes en solution et thermolyse)
• Et les applications (dégradation photocatalytique, ablation de cellules cancéreuses, matériau des électrodes dans les batteries au lithium-ion et les capteurs de gaz, propriétés d’émission de champ, applications de super-condensateurs, performances photoélectrochimiques des QDSC, réduction photocatalytique des polluants organiques, bio-oxydes détection électrochimique, caractéristiques de CEE améliorées des électrodes en film de CuS précuites) (Umair Shamraiz, 2016).

Dans les travaux de Geng Ku (2012), l'utilisation de nanoparticules de sulfure de cuivre (NPs CuS) semi-conductrices a été démontrée pour la visualisation de tomographies photoacoustiques avec un laser Nd: YAG à une longueur d'onde de 1064 nm.

Le CuS NP permettait la visualisation du cerveau de souris après une injection intracrânienne, des ganglions lymphatiques de rat à 12 mm sous la peau après une injection interstitielle et un gel d’agarose contenant du NP CuS incorporé dans le muscle de la poitrine de poulet. à une profondeur de ~ 5 cm. Cette approche par l'image présente un grand potentiel pour obtenir une image moléculaire du cancer du sein.