Индия хлорид 3-водный (индий треххлористый)

Хлорид индия(III) — бинарное неорганическое соединение, соль металла индия и соляной кислоты с формулой InCl₃. Другие названия: трихлорид индия, индий треххлористый, хлористый индий. Регистрационный номер CAS — 10025-82-8 (безводная форма). Вещество представляет собой белые или желтоватые гигроскопичные кристаллы, легко расплывающиеся на воздухе. В промышленности и лабораторной практике трихлорид индия поставляется как в безводной форме, так и в виде кристаллогидратов — наиболее распространён тригидрат InCl₃·3H₂O.

Хлорид индия — одно из наиболее доступных растворимых соединений индия. Он широко используется в органическом синтезе как кислота Льюиса, служит прекурсором для получения металлоорганических соединений индия и находит применение в электронной промышленности.

Физические свойства трихлорида индия

Безводный хлорид индия(III) кристаллизуется в моноклинной сингонии со слоистой структурой, в которой ионы In³⁺ занимают октаэдрические позиции в плотноупакованной решётке хлорид-ионов — структура аналогична YCl₃. В расплавленном состоянии проводит электрический ток.

Молекулы трихлорида индия в газовой фазе полностью димеризованы, реальная формула — In₂Cl₆.

Примечание. В литературе встречаются различные значения плотности безводного InCl₃ — от 3,46 г/см³ (данные производителей) до 4,0 г/см³ (справочные академические источники). Расхождение объясняется различиями в кристаллической форме и методе измерения. Трихлорид индия при нормальном давлении не плавится, а возгоняется; плавление при 583 °C наблюдается только под избыточным давлением.

Кристаллогидраты хлорида индия

Хлорид индия(III) образует несколько кристаллогидратов InCl₃·nH₂O, где n = 2; 2,5; 3 и 4. В промышленных поставках наиболее распространён тригидрат InCl₃·3H₂O — именно эта форма выпускается по российским техническим условиям.

Наиболее изученный тетрагидрат InCl₃·4H₂O кристаллизуется в ромбической сингонии и плавится при 56 °C в собственной кристаллизационной воде. При дальнейшем нагревании (56–200 °C) тетрагидрат разлагается с образованием оксихлорида индия InOCl, хлороводорода и воды.

Химические свойства хлористого индия

Взаимодействие с водой и растворимость

Трихлорид индия хорошо растворяется в воде (растворимость безводной формы — около 66 г на 100 г раствора при 22 °C), а также в этиловом спирте и ацетоне. Водные растворы имеют выраженную кислую реакцию вследствие гидролиза по катиону:

[In(H₂O)₆]³⁺ + H₂O ⇌ [In(H₂O)₅(OH)]²⁺ + H₃O⁺

В солянокислых растворах гидролиз подавлен, поэтому хлорид индия в них устойчив.

Реакции с щелочами и аммиаком

При взаимодействии с разбавленными растворами щелочей хлорид индия образует нерастворимый гидроксид индия(III):

InCl₃ + 3NaOH → In(OH)₃↓ + 3NaCl

С аммиаком при нагревании хлористый индий образует нитрид индия:

InCl₃ + 4NH₃ → InN + 3NH₄Cl

С хлоридами щелочных металлов трихлорид индия способен образовывать смешанные (комплексные) соли, например K₃[InCl₆], содержащие октаэдрический анион [InCl₆]³⁻.

Кислотные свойства Льюиса

Хлорид индия(III) — мягкая кислота Льюиса. Он образует комплексы с донорными лигандами различного состава: InCl₃L, InCl₃L₂, InCl₃L₃. С хлорид-ионами образует тетраэдрический [InCl₄]⁻, тригонально-бипирамидальный [InCl₅]²⁻ и октаэдрический [InCl₆]³⁻. Эта способность определяет широкое каталитическое применение InCl₃ в органическом синтезе.

Термическое поведение

При нагревании безводный InCl₃ возгоняется без плавления (при нормальном давлении). Сублимация начинается примерно при 300 °C и активно протекает около 600 °C. Возгонка в инертной атмосфере (CO₂ или N₂) используется для очистки трихлорида индия. При высокой температуре InCl₃ реагирует с металлическим индием с образованием низших хлоридов — InCl и In₂Cl₃.

Области применения трихлорида индия

Синтез металлоорганических соединений индия

Хлорид индия(III) — основной промышленный прекурсор для получения триметилиндия (TMI) и триэтилиндия (TEI). Реакция протекает в среде диэтилового эфира с реактивами Гриньяра или алкиллитием:

InCl₃ + 3CH₃MgI → In(CH₃)₃·OEt₂ + 3MgClI

Триметилиндий и триэтилиндий — ключевые прекурсоры для процессов MOCVD (Metal-Organic Chemical Vapor Deposition), которые лежат в основе производства светодиодов (LED), лазерных диодов и полупроводниковых гетероструктур на основе InGaN, InGaAs и других соединений III–V групп.

Катализ в органическом синтезе

InCl₃ является эффективным и мягким катализатором (кислота Льюиса) для ряда органических реакций, в том числе:

• ацилирование по Фриделю — Крафтсу;
• реакция Дильса — Альдера;
• альдольная конденсация;
• реакции образования связи C–C в водной среде;
• тиоацеталирование;
• раскрытие мезо-азиридинов тиолами.

Преимуществом InCl₃ как катализатора является его устойчивость и активность в водных и смешанных водно-органических средах, что отличает его от многих классических кислот Льюиса (например, AlCl₃), разлагающихся водой.

Электроника и полупроводниковая промышленность

Трихлорид индия используется как исходное вещество для синтеза разнообразных неорганических и органических соединений индия, применяемых в электронике. Он служит источником высокочистого индия для выращивания эпитаксиальных слоёв методами MOCVD и HVPE (Hydride Vapor Phase Epitaxy). Получаемые из него полупроводниковые материалы (InP, InAs, InGaN) находят применение в оптоэлектронике, телекоммуникациях и фотовольтаике.

Добавка в щелочные аккумуляторы

InCl₃ применяется как функциональная добавка в щелочных батареях и аккумуляторах. Введение трихлорида индия снижает газовыделение (outgassing) и повышает эксплуатационную эффективность элементов питания при электрической нагрузке.

Аналитическая химия и лабораторная практика

В аналитической химии хлорид индия(III) используется как реагент для определения различных ионов и в электронной микроскопии. Водные растворы InCl₃ применяются для приготовления стандартных растворов индия в аналитических методиках.

Токсичность и меры безопасности при работе

Хлорид индия(III) относится к токсичным веществам. Растворимые соединения индия оказывают раздражающее действие на слизистые оболочки глаз, кожу и дыхательные пути. При длительном ингаляционном воздействии соединения индия могут вызвать поражение лёгких (альвеолярный отёк).

Классификация вредных веществ в РФ осуществляется по ГОСТ 12.1.007-76 и включает 4 класса опасности (от 1 — чрезвычайно опасные до 4 — малоопасные). Конкретные значения ПДК для индия и его соединений в воздухе рабочей зоны устанавливаются действующими гигиеническими нормативами (ГН 2.2.5.3532-18 и последующими дополнениями). При работе с хлоридом индия необходимо руководствоваться текущей редакцией данных нормативов.

При работе с InCl₃ обязательно применение средств индивидуальной защиты: респиратор (для предотвращения вдыхания пыли и аэрозолей), защитные очки, химически стойкие перчатки, спецодежда. Работы следует проводить в вытяжном шкафу или хорошо вентилируемом помещении.

Квалификации и формы поставки хлорида индия

Индий хлорид 3-водный (тригидрат InCl₃·3H₂O) выпускается по российским техническим условиям в нескольких квалификациях чистоты. Цветовая маркировка на упаковке указывает квалификацию препарата:

Безводный трихлорид индия высокой чистоты (4N — 99,99 %, 5N — 99,999 %) поставляется для полупроводниковой промышленности и синтеза металлоорганических прекурсоров. Формы поставки — порошок (хлопьевидный или плотный стекловидный), а также водные растворы заданной концентрации.

Хранение и транспортировка хлористого индия

Хлорид индия(III) чрезвычайно гигроскопичен — при контакте с влажным воздухом быстро расплывается и поглощает воду. Поэтому хранение препарата осуществляется в герметично закрытой таре, исключающей доступ атмосферной влаги. Для безводной формы рекомендуется хранение под инертной атмосферой (аргон, азот) или в эксикаторе.

Транспортировка осуществляется в заводской упаковке в соответствии с правилами перевозки химических веществ. При обращении с InCl₃ следует соблюдать требования безопасности, установленные для работы с токсичными химическими реагентами.

Для уточнения наличия, квалификаций и условий поставки хлорида индия(III) свяжитесь с нашими специалистами.