Phosphidosilicates

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Les phosphidosilicates ou phosphosiliciures sont des composés inorganiques contenant du silicium lié au phosphore et à un ou plusieurs autres types d'éléments. Dans les phosphosilicates, chaque atome de silicium est entouré de quatre atomes de phosphore, le tout formant un tétraèdre. Les triphosphosilicates possèdent une unité Si P₃, qui peut être un triangle plan comme le carbonate CO₃. Les atomes de phosphore peuvent être partagés pour former différents modèles, par exemple : [Si₂P₆]¹⁰⁻ qui forme des paires, et [Si₃P₇]³⁻ qui contient des feuilles bidimensionnelles à double couche^[1] ; [SiP₄]⁸⁻ avec tétraèdres isolés ; et [SiP₂]²⁻ avec un réseau tridimensionnel avec des coins de tétraèdres partagés^[2]. Les clusters SiP peuvent être joints, non seulement en partageant un atome P, mais également via une liaison PP. Cela ne se produit pas avec les nitridosilicates ou les silicates simples.

Les phosphidosilicates peuvent être considérés comme une sous-classe des pnictogénidosilicates, où le phosphore peut être substitué par de l'azote (nitridosilicates), de l'arsenic ou de l'antimoine. Le silicium peut également être substitué pour former d'autres séries de composés par d'autres atomes dans l'état d'oxydation + 4 comme le germanium, l'étain, le titane ou même le tantale.

formule	nom	système cristallin	groupe d'espace	Cellule unitaire (Å)	forme	MW	densité	propriétés	références
Li₂SiP₂		tétragonal	I4₁/acd	a=12,111 Å, c=18,658 Å, Z=32 V=2732,6	4 tétraèdres SiP₄ sont reliés entre eux pour former un supertétraèdre. Les supertétraèdres sont reliés entre eux par le partage des angles.	103,91	2,02		^[2]^,^[3]
LiSi₂P₃			I4₁/a	a=18,4757 Å, c=35,0982 Å, Z=100	Réseaux interpénétrés de supertétraèdres pontés				^[3]
Li₃Si₃P₇		monoclinique	P2₁/m	a = 6,3356 Å, b = 7,2198 Å, c = 10,6176 Å, β = 102,941°, Z = 2				gris	^[1]
Li₅SiP₃		cubique	Fm3m	a=5,84 Z=1,33	SiP₄ mais certains Si sont remplacés par des Li				^[4]
Li₁₀Si₂P₆			P2₁/n	a = 7,2051 Å, b = 6,5808 Å, c = 11,6405 Å, β = 90,580°, Z = 4	contient des unités Si₂P₆ avec deux atomes Si reliés par deux atomes P			aussi connu comme Li₅SiP₃	^[1]
Li₈SiP₄	lithium orthophosphidosilicate	cubique	Pa3	a=11,6784 Z=8 V=1592,76		207,49	1,73	orange rouge	^[2]
Li₁₄SiP₆		cubique	Fm3m	a=5,9393 Z=4	SiP₄ mais certains Si sont remplacés par des Li		1,644		^[5]
Na₁₉Si₁₃P₂₅		triclinique	P1	a =13,3550 Å, b =15,3909 Å, c =15,4609 Å, α =118,05°, β =111,71°, γ =93,05°, Z =2	supertétraèdres T3			conducteur d'ions sodium	^[6]
Na₂₃Si₁₉P₃₃		monoclinique	C2/c	a =28,4985 Å, b =16,3175 Å, c = 13,8732 Å, β =102,35°, Z =4	uniquement des supertétraèdres T3			conducteur d'ions sodium	^[6]
Na₂₃Si₂₈P₄₅		monoclinique	P2₁/c	a =19,1630 Å, b =23,4038 Å, c = 19,0220 Å, β =104,30°, Z =4	Supertétraèdres T3 et T4			conducteur d'ions sodium	^[6]
Na₂₃Si₃₇P₅₇		monoclinique	C2/c	a =34,1017 Å, b =16,5140 Å, c = 19,5764 Å, β =111,53°, Z =4	uniquement des supertétraèdres T4			conducteur d'ions sodium	^[6]
LT-NaSi₂P₃		tetragonal	I4₁/a	a =19,5431 Å, c = 34,5317 Å, Z =100	supertétraèdres T4 et T5 fusionnés			conducteur d'ions sodium	^[6]
HT-NaSi₂P₃		tetragonal	I4₁/acd	a =20,8976 Å, c = 40,081 Å, Z =128	solely fused T5 supertetrahedra			conducteur d'ions sodium	^[6]
Na₂SiP₂	disodium diphosphidosilicate	Tetrahedral	Pccn	a = 12,7929 Å, b = 22,3109 Å, c = 6,0522 Å and Z = 16	tétraèdres SiP4 à arêtes partagées avec des chaînes de largeur 1			rouge foncé 0,43 eV	^[7]
Na₅SiP₃		monoclinique	P2₁/c	Z=4 a= 7,352 Å, b= 7,957, Å c= 13,164 Å, α=90,757°			2,06	également connu sous le nom de Na₁₀Si₂P₆ bande interdite 1,292 eV	^[8]^,^[9]
Na₃K₂SiP₃	trisodium dipotassium triphosphidosilicate	Orthorhombique	Pnma	a=14,580 b=4,750 c= 13,020 V=901,7 Z=4	Triangles SiP₃				^[10]
Na₄Ca₂SiP₄		hexagonal	P6₃mc	a=913 c=617 V=151,5	Tétraèdres SiP₄		2,128		^[11]
Na₄Sr₂SiP₄		hexagonal	P6₃mc	a=9,283 c=7,295 V=164			2,498		^[11]
Na₄Eu₂SiP₄		hexagonal	P6₃mc	a=9,251 c=7,198 V=160,7			3,226		^[11]
MgSiP₂		tetragonal	I42d	a=5,721 c=10,095				jaune orangé ; bande interdite des semi-conducteurs 2,24 eV ; décomposé par l'eau ou l'acide	^[12]
AlSiP₃		orthorhombique	Pmnb	a = 9,872, b = 5,861, c = 6,088, Z=4	Liaisons P-P			noir	^[13]^,^[14]
K₂SiP₂		orthorhombique	Ibam	a = 12,926, b = 6,867, c= 6,107, Z=4, V=542,07	chaîne unidimensionnelle		2,061		^[13]^,^[15]
KSi₂P₃		monoclinique	C2/c	a=10,1327 Å, b=10,1382 Å, c=21,118 Å, β=96,88°, Z=8 V=2153,8Å³	supertétraèdres T3 uniquement fusionnés		2,321	rouge foncé, bande interdite 1,72 eV	^[8]
KSi₂P₃		tetragonal	I4₁/acd	a =21,922 Å, c = 39,868 Å, Z =128	supertétraèdres T5 uniquement fusionnés			conducteur d'ions potassium	^[16]^,^[17]
Ca₂Si₂P₄			P4₁2₁2	a = 7,173, c = 26,295				bande interdite 0,984 eV	^[18]
Ca₃Si₂P₄		monoclinique		a = 7,073 Å, b = 17,210 Å, c = 6,918 Å, β = 111,791°				bande interdite 0,826 eV	^[18]
Ca₃Si₈P₁₄		monoclinique	P2₁/c	a = 12,138 Å, b = 13,476 Å, c = 6,2176 Å, β = 90,934°				bande interdite 0,829 eV	^[18]
Ca₄SiP₄		cubic		a=11,875 V=1675			2,48		^[19]
MnSiP₂		tetrahedral	I 4 2 d	a 5,5823 c 10,230				métallique ; SHG 32,8 pm/V	^[20]
Fe₅SiP				a=6,766 c=12,456 V=493,8 Z=6			6,83		^[21]
CoSi₃P₃		monoclinique	P2₁	(pseudo orthrhombic) a = 5,899, b = 5,703, c = 12,736, β = 90,00° Z=4				résistivité 0,62 Ohm cm bande interdite 0,12 eV	^[22]
NiSi₃P₄		tetragonal	I42m	a = 5,1598 c =10,350 Z = 2			3,22		^[13]^,^[23]
NiSi₂P₃			Imm2	a = 3,505, b = 11,071, c = 5,307, Z = 2					^[13]^,^[24]
FeSi₄P₄				a = 4,876, b = 5,545, c = 6,064, α = 85,33°, β = 68,40°, γ = 70,43° Z=4 P and Si random			3,38	résistivité 0,3 Ohm cm bande interdite 0,15, peut contenir du Li ou du Na	^[13]^,^[22]^,^[25]
Cu₄SiP₈			I4₁/a	a = 12,186, c = 5,732, Z = 8	Liaisons P-P				^[13]^,^[26]
ZnSiP₂		Tetragonal	I42d	a = 5,399 Å c = 10,435 Å Z=4 V=304,173 Å³	structure de la chalcopyrite tétraèdres SiP₄ et Zn₄	154,936	3,3 (measured)	rouge foncé clair ; rouge luminescent ; semi-conducteur ; bande interdite 2,01 eV	^[13]^,^[27]^,^[28]
ZnSiP₂		cubique						plus de 27 GPa Supraconducteur Tc = 8,2K	^[28]
Sr₂SiP₄								bande interdite 1,41 eV	^[29]
Sr₄SiP₄		cubique		a=12,426 V=1919			3,48		^[19]
SrSi₇P₁₀		triclinique	P1	a =6,1521 Å, b =8,0420 Å, c =8,1374 Å, α =106,854°, β =99,020°, γ =105,190°, Z =1	réseau tétraédrique dérivé des supertétraèdres T2			bande interdite 1,1 eV	^[30]^,^[29]
RhSi₃P₃		monoclinique	C2	a=5,525, b=7,210, c=5,522 β=118,31°, Z=2 P and Si random			4,005	noir	^[13]^,^[31]
RuSi₄P₄		triclinique	P1	a = 4,936, b = 5,634, c = 6,162, α = 85,51°, β = 68,26°, γ = 70,69° Z=1 V=150			3,74	métallique	^[22]^,^[32]
RuSi₄P₄		triclinique	P1	a=4,9362 b=5,6326 c=6,1649 α=85,5073° β=68,2559° γ=70,6990°			3,732	rouge foncé ; bande interdite 1,9 eV	^[33]
AgSiP₂		tetragonal	I42d	6,5275, c = 8,550, Z = 4; V = 364,3	SiP₄ partageant des angles	305,77	5,58	noir brillant	^[13]
Mg₂In₃Si₂P₇		monoclinique	P2₁	a 6,9375 b 6,5646 c 14,469 β 103,87° Z=2		639,7	3,458	SHG 7,1 × AgGaS2 ; bande interdite 2,21	^[34]
Sn_4,2Si₉P₁₆		rhombohedral	R3	a = 9,504 Å, α = 111,00°, and Z = 1				bande interdite 0,2	^[35]
CdSiP₂		tetragonal	I42d	a = 5,680 c = 10,431 Å Z=4 V=336,494 Å³	structure de chalcopyrite	202,434	3,995	carmine colour; red luminescent	^[13]^,^[36]^,^[37]
Cs₂SiP₂	Dicesium catena-diphosphidosilicate	orthorhombique	Ibam						^[13]
Cs₅SiP₃	Pentacesium triphosphidosilicate	orthorhombique	Pnma	a=6,064, b=14,336, c=15,722	triangles planaires SiP₃			dark metallic, air sensitive	^[38]
BaSi₇P₁₀		triclinique	P1	a =6,1537 Å, b =8,0423 Å, c =8,1401 Å, α =106,863°, β =99,050°, γ =105,188°, Z =1	réseau tétraédrique dérivé des supertétraèdres T2				^[30]
Ba₂SiP₄		Tetragonal	I42d	a = 9,90.57 Å, c = 7,31.80 Å; Z = 4 V=718,06 Å	contient des liaisons P-P	426,65		bande interdite 1,45 eV	^[39]^,^[29]
Ba₂SiP₄		orthorhombique	Pnma	a=12,3710 b=4,6296 c=7,9783 Z= 8 V=1443,9	chaînes de Si-P-Si	426,65	3,925	black bande interdite 1,7 eV	^[40]
Ba₂Si₃P₆								bande interdite 1,88	^[29]
Ba₃Si₄P₆		monoclinique	P2₁/m	a=1153,7 Å, b=728,1 Å, c=752,7 Å, β = 99,41° V=623,76 Z=2	Composé de Zintl Liaisons P-P et Si-Si		3,78	noir métallique	^[13]^,^[41]
Ba₄SiP₄		cubique		a=13,023 V=2219			4,22		^[13]^,^[19]
BaCuSi₂P₃		monoclinique		a=4,5659 b=10,1726 c=6,8236 β = 109,311 V=299,10	en couches				^[42]
LaSiP₃		monoclinique		a = 5,972, b = 25,255, c = 4,168, β= 135,71°, Z = 4	réseau bidimensionnel d'anneaux à six chaînons en forme de bateau de Si-P-Si-P-Si-P				^[43]
LaSi₂P₆			Cmc2₁	a= 10,129,b= 28,17,c= 10,374,Z= 16	Liaisons P-P	380,9	3,42	gris	^[13]^,^[44]
CeSiP₃		orthorhombique	Pn21a	a = 5,861, b= 5,712, c= 25,295 Å, V=846,7 Å³, Z=8	Liaisons P-P	261,13	4,095		^[13]^,^[45]
CeSi₂P₆			Cmc21	a= 10,118 Å,b= 28,03 Å,c= 10,311 Å,Z= 16, V=2,924	Liaisons P-P	382,1	3,47	gris	^[44]
PrSi₂P₆			Cmc21	a= 10,085 Å,b= 27,95 Å,c= 10,267 Å,Z= 16, V=2,895 nm³	Liaisons P-P			gris	^[44]
NdSi₂P₆			Cmc21	a= 10,031,b= 27,81,c= 10,245,Z= 16, V=2,857	Liaisons P-P			gris	^[44]
ReSi₄P₄
OsSi₄P₄		triclinique	P1	a = 4,948, b = 5,620, c = 6,175, α = 85,65, β = 68,36, γ = 70,89, Z=4 V=150,6			4,72	métallique	^[22]^,^[32]
IrSi₃P₃		monoclinique	C2	a=6,577, b=7,229, c=5,484 β=117,91°, Z=2				noir	^[22]^,^[31]
IrSi₃P₃		monoclinique	Cm	a=6,5895 b=7,2470 c=5,4916 β=117,892				rouge foncé ; bande interdite 1,8 eV	^[33]
PtSi₂P₂		monoclinique	P2₁	a=6,025 Å, b=9,468 Å, c=11,913 Å, β=102,91°,Z=8, V=552,2			6,327	haute résistance métallique, noir brillant, sensible à l'air	^[46]
PtSi₃P₂		triclinique	P1	a=4,840 Å,b=5,482 Å,c=8,052 Å, α=91,57°, β=93,52°, γ=108,14°, Z=2 V=202,3			5,656	noir brillant	^[46]
AuSiP		rhomboédrique	R3m	a=3,459, c = 17,200, Z = 3; V = 178,19		256,03	7,16	noir brillant	^[13]
Th₂SiP₅		triclinique		a=4,04.3 Å, b=4,04.5 Å, c = 10,279 pm, α = 90,09°, β = 90,09° and γ = 89,50°, Z = 1	des chaînes de tétraèdres SiP4 liés en coin, et un réseau carré de tétraèdres P				^[43]

Notes et références

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1 2 3 (en) Toffoletti, Kirchhain, Landesfeind et Klein, « Lithium Ion Mobility in Lithium Phosphidosilicates: Crystal Structure, 7Li, 29Si, and 31P MAS NMR Spectroscopy, and Impedance Spectroscopy of Li8SiP4 and Li2SiP2 », Chemistry - A European Journal, vol. 22, n^o 49,‎ 5 décembre 2016, p. 17635–17645 (PMID 27786395, DOI 10.1002/chem.201602903)
1 2 Haffner, Bräuniger et Johrendt, « Supertetrahedral Networks and Lithium-Ion Mobility in Li2SiP2 and LiSi2P3 », Angewandte Chemie International Edition, vol. 55, n^o 43,‎ 17 octobre 2016, p. 13585–13588 (PMID 27676447, DOI 10.1002/anie.201607074)
↑ (en) Juza et Schulz, « Ternäre Phosphide und Arsenide des Lithiums mit Elementen der 3. und 4. Gruppe », Zeitschrift für Anorganische und Allgemeine Chemie, vol. 275, n^os 1–3,‎ 1^er février 1954, p. 65–78 (ISSN 1521-3749, DOI 10.1002/zaac.19542750107)
↑ Strangmüller, Eickhoff, Müller et Klein, « Fast Ionic Conductivity in the Most Lithium-Rich Phosphidosilicate Li14SiP6 », Journal of the American Chemical Society, vol. 141, n^o 36,‎ 12 août 2019, p. 14200–14209 (PMID 31403777, DOI 10.1021/jacs.9b05301, S2CID 199550654, lire en ligne)
1 2 3 4 5 6 (en) Haffner, Hatz, Moudrakovski et Lotsch, « Fast Sodium-Ion Conductivity in Supertetrahedral Phosphidosilicates », Angewandte Chemie International Edition, vol. 57, n^o 21,‎ 2018, p. 6155–6160 (ISSN 1521-3773, PMID 29611884, DOI 10.1002/anie.201801405, lire en ligne)
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v · m Composés du silicium
Si(II)	SiO SiS
Si(IV)	SiBr₄ SiC SiCl₄ SiF₄ SiH₄ SiI₄ SiO₂ SiS₂ Si₃N₄

v · m Composés du phosphore
Phosphures	AlP BP CP Ca₃P₂ Cd₃P₂ Cu₃P FeP GaP GaAs_{1− $x$}P_$x$ In_$x$Ga_{1− $x$}P InP Mg₃P₂ Na₃P NiP TaP TiP Zn₃P₂ ZnP₂
Autres composés	PBr₃ PBr₅ PBr₇ PCl₃ PCl₅ PF₃ PF₅ PH₃ PI₃ PI₅ PO P₂O₅ P₄O₆ P₂S₅ P₄S₃

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