Гидрид индия

Гидрид индия — общие сведения

Гидрид индия (водородистый индий) — неорганическое соединение индия и водорода с химической формулой InH₃. Систематическое название по IUPAC — индигане (indigane). В свободном состоянии представляет собой полимерное вещество (InH₃)_x белого цвета. Вещество крайне нестабильно и существует только при низких температурах, что определяет особые требования к его получению, хранению и применению.

Молярная масса мономера InH₃ составляет 117,84 г/моль (индий — 114,818, водород — 3 × 1,008). Регистрационный номер CAS — 15060-45-4.

Структура и физические свойства гидрида индия

Мономерная молекула InH₃ имеет плоскую тригональную геометрию, аналогичную борану BH₃. В твёрдом состоянии соединение образует трёхмерную полимерную сетку, в которой атомы индия связаны мостиковыми связями In–H–In. Эта структура подобна строению твёрдого гидрида алюминия AlH₃.

Надёжные экспериментальные данные по плотности и большинству физических констант свободного (InH₃)_x в литературе отсутствуют, что обусловлено крайней нестабильностью вещества. Средняя длина связи In–H в стабилизированных комплексах InH₃ с трициклогексилфосфином составляет около 168 пм (по данным рентгеноструктурного анализа).

Химические свойства

Термическая нестабильность

Главная особенность гидрида индия — крайне низкая термическая устойчивость. Свободный полимерный (InH₃)_x разлагается уже при нагревании выше −90 °С (183 K) с образованием сплава индия с водородом и элементарного водорода. Для сравнения: гидрид алюминия AlH₃ стабилен при комнатной температуре, а гидрид галлия GaH₃ занимает промежуточное положение. Такое резкое снижение стабильности в ряду Al → Ga → In → Tl обусловлено ослаблением связи металл–водород с ростом атомного радиуса.

Стабилизированные комплексы InH₃ с донорными лигандами (N-гетероциклические карбены, фосфины) значительно устойчивее свободного вещества. Комплекс InH₃ с мезитил-NHC-карбеном разлагается при ~115 °С, комплекс с трициклогексилфосфином также демонстрирует повышенную термическую стабильность.

Реакционная способность

Гидрид индия реагирует с водой и протонными растворителями (спиртами) с выделением водорода — это гидролиз, а не растворение. Реакция протекает энергично, выделяющийся водород в смеси с воздухом способен образовать взрывоопасную смесь. Полимерная форма (InH₃)_x нерастворима в диэтиловом эфире.

InH₃ является сильным восстановителем за счёт гидридного характера водорода (водород в степени окисления −1).

Получение гидрида индия

Свободный полимерный (InH₃)_x впервые был получен Э. Вибергом в ходе реакции хлорида (или бромида) индия с гидридом лития в эфирном растворе.

При температуре −25 °С основным продуктом является растворимый в эфире литийтетрагидридоиндат:

4 LiH + InCl₃ → LiInH₄ + 3 LiCl

При повышении температуры до точки кипения эфира (~35 °С) LiInH₄ распадается на LiH и полимерный InH₃, который выпадает в виде белого твёрдого вещества, нерастворимого в эфире:

3 LiH + InCl₃ → (InH₃)_x + 3 LiCl

Современные методы получения стабилизированных комплексов InH₃ основаны на реакции LiInH₄ или аддукта [InH₃(NMe₃)] с N-гетероциклическими карбенами (NHC) или фосфинами. Эти комплексы устойчивы при комнатной температуре, что позволяет их хранить и использовать в лабораторных условиях.

Безопасность при работе с гидридом индия

Гидрид индия относится к опасным химическим веществам. При контакте с водой или влагой воздуха происходит бурное разложение с выделением водорода, образующего с воздухом взрывоопасные смеси. Соединения индия при попадании на кожу и слизистые оболочки способны вызывать раздражение.

Работа с веществом требует применения средств индивидуальной защиты (перчатки, защитные очки, вытяжная вентиляция). Хранение допускается только в герметичной таре в атмосфере инертного газа (аргон, азот) при пониженных температурах. Недопустим контакт с водой, влагой и протонными растворителями.

Применение гидрида индия и его производных

Свободный гидрид индия (InH₃)_x не имеет прямого промышленного применения из-за крайней нестабильности. Практическое значение имеют производные — литийтетрагидридоиндат LiInH₄ и родственные реагенты (LiPhInH₃, LiPh₂InH₂), которые используются в органическом синтезе как селективные восстановители.

Индиевые гидридные реагенты позволяют проводить восстановление карбонильных соединений (кетонов, альдегидов) с высокой стереоселективностью, которая в ряде случаев превосходит результаты, достигаемые с литийалюмогидридом LiAlH₄ или боргидридом натрия NaBH₄. Это делает индиевые гидриды востребованными в тонком органическом синтезе, фармацевтической химии и при получении оптически чистых соединений.

Стабилизированные комплексы InH₃ с карбеновыми и фосфиновыми лигандами являются объектами фундаментальных исследований в области химии гидридов металлов 13-й группы.

Формы поставки

Гидрид индия и его производные поставляются в герметичной таре (стеклянные ампулы, металлические контейнеры) в атмосфере инертного газа. Условия хранения и транспортировки определяются конкретной формой соединения и согласовываются при оформлении заказа.

Другие соединения индия, доступные для заказа: металлический индий Ин00, фосфид индия.