Composé 334 - Définition

Introduction

Les composés 334 sont des composés intermétalliques qui peuvent être englobés dans la famille des phases de Zintl. Ils répondent à la formule chimique générale R₃T₃X₄, d'où leur nom de « composés 334 », où :

• R est une terre rare, ou encore Y, Zr, Hf et certains éléments de la famille des actinides (U et Th)
• T est un métal de transition : Cu, Au, Pd, Pt, Ni ou Co
• X est un élément du groupe V, à savoir Bi ou Sb

Depuis la découverte du composés initial Y₃Au₃Sb₄ par Dwight en 1977, de nombreux composés ont été élaborés et étudiés non seulement pour leurs propriétés thermoélectriques mais aussi pour leurs propriétés magnétiques dues à la présence des électrons 4f des terres rares, de magnétorésistives et supraconductrices.

Les composés « 334 » : un exemple de phase de Zintl

Le nom de « phase de Zintl » provient des travaux concernant de nouvelles classes de matériaux menés par E. Zintl dans les années 30. Ces matériaux sont à la frontière entre les composés ioniques (type NaCl) et les composés intermétalliques. Ils sont en fait le produit de la réaction entre un élément alcalin ou alcalino-terreux (groupe 1 ou 2), et un métal de transition ou un métalloïde du groupe 13, 14, 15 ou 16. Un exemple souvent cité est le composé NaTl où la structure consiste en un réseau d'ions Tl^- organisés en une structure covalente du même type que celle du diamant au sein de laquelle les ions Na⁺ occupent sur les sites tétraédriques. Il est toutefois difficile de donner une définition plus précise de ce groupe qui englobe par cette définition de nombreux matériaux. En effet, toute tentative de classification a conduit à l'impossibilité de définir clairement les frontières entre les différentes sous-classes de composés. Ainsi, même si les phases de Zintl sont parfois décrites comme étant diamagnétiques (voir l'article diamagnétisme), faiblement conductrices et cassantes, c'est précisément pour des propriétés antagonistes, à savoir son magnétisme et son caractère semi-conducteur que le sous-groupe des composés 334 est étudié !

État de l'art

Depuis la découverte du composé Y₃Au₃Sb₄, de nombreux matériaux de cette famille ont été élaborés, principalement à base de terre rare. La figure G présente les éléments qui ont permis d'obtenir cette structure complexe.

Figure G : Eléments utilisés dans l'élaboration de composés de type « 334 »

Il est également important de noter que des composés quaternaires ont pu être synthétisés en combinant deux terres rares. Cela montre que cette famille de matériaux, bien que peu étudiée, présente une chimie riche. Il n'est d'ailleurs pas impossible que d'autres éléments puissent être utilisés soit comme éléments de base, soit comme éléments de substitution. À ce titre, des substitutions sur le site de l'atome R et T ont été considérées. Par contre, aucune substitution sur le site de l'antimoine par du plomb, du tellure ou de l'étain n'a abouti à la formation de cette structure cristalline. Les tableaux 2 et 3 regroupent l'ensemble des composés ternaires et quaternaires élaborés et présentés dans la littérature jusqu'à ce jour.