Индия дигидротетрасульфат 7-водный (индий сернокислый кислый)

Индия дигидротетрасульфат 7-водный (индий сернокислый кислый) — неорганическая кислая соль, представляющая собой гидрат гидросульфата индия(III) с формулой HIn(SO₄)₂·nH₂O. В отличие от нейтрального сульфата индия In₂(SO₄)₃, это соединение содержит в структуре кислотный остаток — ион HSO₄⁻. Внешне — белые или бесцветные кристаллы, гигроскопичные, хорошо растворимые в воде.

Химическая формула и строение

Анионная часть соединения — бисульфат-ион HSO₄⁻, катион — In³⁺. Стехиометрия: один атом индия на два бисульфат-иона, что отражено в формуле HIn(SO₄)₂. Аналогичные кислые сульфаты образуют галлий, алюминий, таллий(III), железо(III) и титан(III) — то есть трёхвалентные металлы с близкими ионными радиусами, для которых характерна такая координация.

Кристаллизуется в ромбической (орторомбической) сингонии. Изученная четырёхводная форма HIn(SO₄)₂·4H₂O имеет параметры элементарной ячейки: a = 9,997 Å, b = 5,477 Å, c = 18,44 Å; четыре формульных единицы в ячейке. В структуре кристалла два из четырёх молекул воды непосредственно координированы с атомом индия, а перенос протона обеспечивается группой H₅O₂⁺.

Физические свойства

Параметр	Значение	Примечание
Внешний вид	Белые кристаллы	Гигроскопичны
Плотность	2,50 г/см³	Для HIn(SO₄)₂·4H₂O
Растворимость в воде	Хорошо растворим	Раствор сильнокислый; pH 0,14 моль/л-раствора ≈ 1,85
Проводимость	0,0002 Ом⁻¹·см⁻¹	Протонный проводник в кристаллическом состоянии

Термическое поведение при нагреве

При нагревании кристаллогидрат последовательно теряет воду. Обезвоживание проходит через несколько стадий:

Температура	Форма
До ~97°C	Переход в тригидрат HIn(SO₄)₂·3H₂O
~112°C	Переход в моногидрат HIn(SO₄)₂·H₂O
~209°C	Безводная форма HIn(SO₄)₂
Выше ~232°C	Разложение с выделением SO₂ и воды; образуется нейтральный In₂(SO₄)₃

Таким образом, при комнатной температуре и нормальном хранении кристаллы устойчивы; при нагреве выше 230°C соединение необратимо разлагается.

Химические свойства

Являясь кислой солью, индий сернокислый кислый при растворении в воде диссоциирует с образованием ионов In³⁺ и HSO₄⁻; раствор проявляет сильнокислые свойства. В концентрированных растворах индий образует смешанные комплексы с сульфат-ионом — In(H₂O)₅(SO₄)⁺ и In(H₂O)₄(SO₄)₂⁻ — что нехарактерно для большинства металлов и обусловлено особенностями координационной химии In³⁺.

При добавлении щелочей к раствору образуются труднорастворимые основные сульфаты (при pH выше 3,4 начинается осадкообразование). Щавелевая кислота осаждает оксалат индия In₂(C₂O₄)₃·10H₂O. Кристаллы устойчивы к атмосферному кислороду при нормальных условиях.

Получение

Кислую соль HIn(SO₄)₂ получают не из металлического индия напрямую, а путём кислотной обработки нейтрального сульфата индия In₂(SO₄)₃:

• Упаривание водного раствора In₂(SO₄)₃ в присутствии 40% серной кислоты с последующей кристаллизацией.
• Охлаждение насыщенного раствора In₂(SO₄)₃ в 60% серной кислоте — кристаллы выпадают при снижении температуры.

Нейтральный сульфат индия, служащий исходным сырьём, в свою очередь получают растворением металлического индия или его оксида/гидроксида в серной кислоте. Прямое взаимодействие металла с концентрированной холодной H₂SO₄ даёт In₂(SO₄)₃; при использовании горячей концентрированной кислоты индий восстанавливает её до SO₂.

Применение индия сернокислого кислого

Гальваническое осаждение индия

Основная область применения — сернокислые электролиты для гальванического осаждения индиевых покрытий. Сернокислые электролиты проще в приготовлении и допускают более высокие плотности тока по сравнению с тартратными аналогами. Покрытия индием применяют благодаря антикоррозионным и антифрикционным свойствам в подшипниковых узлах, авиационных и электронных компонентах.

Золотые гальванические ванны

Соединение используется как упрочняющая добавка в электролиты золочения: введение солей индия повышает твёрдость и износостойкость золотых покрытий, не ухудшая электропроводности. Это стандартная практика в производстве контактных поверхностей для электроники.

Синтез соединений индия

Индий сернокислый кислый служит удобным исходным реагентом для синтеза других соединений индия — в частности, для получения халькопиритных полупроводников типа CuInSe₂ (CIS), применяемых в тонкоплёночной фотовольтаике. Выступает также как промежуточный продукт гидрометаллургического аффинажа индия из многокомпонентных сернокислых растворов: при экстракции трёхвалентные металлы переходят в кероситовый раствор ди-(2-этилгексил)фосфорной кислоты, а затем реэкстрагируются кислотой.

Аналитическая химия

В малых количествах используется в лабораторной практике как стандартное соединение индия с точно известной стехиометрией.

Токсичность и меры безопасности

Соединения индия(III) классифицируются по GHS с сигнальным словом Warning (предупреждение). Задокументированные риски: раздражение кожи (H315), раздражение глаз (H319), раздражение дыхательных путей при вдыхании пыли (H335). ПДК по индию в воздухе рабочей зоны — 0,1 мг/м³ (TWA) и 0,3 мг/м³ (STEL).

При работе с кристаллами и растворами рекомендуется: защитные очки, перчатки, работа в вытяжном шкафу при операциях с пылью или нагревом. Хранение — в герметичной таре в сухом месте (соединение гигроскопично). Транспортировка — в соответствии с классом неорганических кислых солей.

Формы поставки

Индия дигидротетрасульфат 7-водный поставляется в виде кристаллического вещества. Цена договорная — зависит от объёма партии и степени чистоты. Заявку на поставку можно оформить через форму на сайте.

Другие соединения индия, доступные к поставке: металлический индий Ин00, индия хлорид 3-водный (индий треххлористый).