Иодид индия

Иодиды индия — неорганические соединения индия с иодом. В зависимости от степени окисления индия различают три соединения: моноиодид индия InI (степень окисления +1), дииодид индия InI₂ (формально +2) и трииодид индия InI₃ (степень окисления +3). Каждое из них отличается по кристаллической структуре, физико-химическим свойствам и области применения. Моноиодид индия представляет наибольший практический интерес как широкозонный полупроводниковый материал для детекторов ионизирующего излучения.

Моноиодид индия InI

Моноиодид индия (индий однойодистый) — бинарное соединение с формулой InI, в котором индий находится в степени окисления +1. Регистрационный номер CAS: 13966-94-4.

Физические свойства InI

InI представляет собой красновато-коричневое диамагнитное твёрдое вещество. В тонко измельчённом виде и в сублимированном состоянии приобретает малиново-красный оттенок; расплав практически чёрный. Кристаллическая структура — орторомбическая, пространственная группа Cmcm (№ 63), параметры решётки: a = 475 пм, b = 1276 пм, c = 491 пм.

Параметр	Значение
Молярная масса	241,72 г/моль
Плотность	5,30–5,32 г/см³
Температура плавления	351–364 °C
Температура кипения	712 °C
Ширина запрещённой зоны	2,0 эВ
Энтальпия испарения	90,8 кДж/моль

Химическое поведение InI

Моноиодид индия — наиболее стабильный из твёрдых моногалогенидов индия. В воде InI не растворяется в классическом смысле: при контакте с горячей водой медленно разлагается с образованием InOH и HI. В присутствии кислорода и воды протекает реакция окисления. Растворим в некоторых органических растворителях; растворы InI в смеси пиридин/м-ксилол стабильны ниже 243 K. В парообразном состоянии InI устойчив; при 800 K содержание димеров In₂I₂ в паре составляет около 2 %.

Дииодид индия InI₂

Природа соединения InI₂

Дииодид индия (индий двуйодистый) формально записывается как InI₂, однако не содержит индия в степени окисления +2. Рентгеноструктурный анализ показал, что это смешанновалентное соединение состава In⁺[In³⁺I₄], изоструктурное с GaCl₂. Кристаллическая структура включает тетраэдрические анионы [InI₄]^–, компенсируемые катионами In⁺.

Физические свойства InI₂

InI₂ — жёлтое твёрдое вещество. Известны две полиморфные модификации с различной плотностью.

Параметр	Значение
Молярная масса	368,63 г/моль
Плотность α-InI2	5,25 г/см³
Плотность β-InI2	4,67 г/см³
Температура плавления	226 °C
Полиморфный переход	161 °C

Трииодид индия InI₃

Физические свойства InI₃

Трииодид индия (индий трёхйодистый) — соединение с формулой InI₃. Регистрационный номер CAS: 13510-35-5. Представляет собой бледно-жёлтое, сильно гигроскопичное моноклинное твёрдое вещество (пространственная группа P2₁/c, № 14). В кристалле образует димерные молекулы In₂I₆.

Существуют две полиморфные модификации: жёлтая β-форма и красная α-форма. Красная форма при 57 °C переходит в жёлтую. При плавлении образуется тёмно-коричневая жидкость.

Параметр	Значение
Молярная масса	495,53 г/моль
Плотность	4,69 г/см³
Температура плавления	210 °C
Сингония	Моноклинная (P21/c)
Параметры решётки	a = 9,837 Å, b = 6,102 Å, c = 12,195 Å, β = 107,69°

Растворимость и химическое поведение InI₃

В отличие от моноиодида, трииодид индия хорошо растворим в воде. Вещество очень гигроскопично — активно поглощает влагу из воздуха. В безводном бензоле при 25 °C InI₃ практически нерастворим, в присутствии влаги при 245 °C реагирует с кислородом воздуха с образованием оксоиодида индия(III). Трииодид индия является кислотой Льюиса и образует аддукты с различными лигандами.

Сводная таблица свойств иодидов индия

Свойство	InI	InI2	InI3
Формула	InI	In+[In3+I4]	InI3 (In2I6)
Молярная масса, г/моль	241,72	368,63	495,53
Цвет	Красновато-коричневый	Жёлтый	Бледно-жёлтый (β) / красный (α)
Плотность, г/см³	5,30–5,32	4,67 (β) / 5,25 (α)	4,69
Тпл, °C	351–364	226	210
Сингония	Орторомбическая	Изоструктурен GaCl2	Моноклинная
Растворимость в воде	Разлагается	Данные ограничены	Хорошо растворим

Получение иодидов индия

Иодиды индия не встречаются в природе и получаются исключительно синтетическим путём.

Моноиодид индия синтезируют взаимодействием металлического индия с парами иода при температуре 300–400 °C в вакууме. Возможно также получение InI реакцией индия с иодидом ртути(II) при 350 °C, а также восстановлением InI₃ металлическим индием в кипящих ксилолах.

Трииодид индия получают прямым взаимодействием индия с парами иода, а также упариванием раствора индия в иодоводородной кислоте.

Применение иодидов индия

Полупроводниковые детекторы излучения

Моноиодид индия — широкозонный полупроводник с шириной запрещённой зоны 2,0 эВ. Это свойство делает InI перспективным материалом для создания полупроводниковых детекторов рентгеновского и гамма-излучения, работающих при комнатной температуре. Монокристаллы InI выращивают методом Бриджмена и используют как в прямых детекторах ионизирующего излучения, так и в фотодетекторах, сопряжённых со сцинтилляционными кристаллами. Достоинством InI как детекторного материала является отсутствие в его составе высокотоксичных элементов — в отличие от иодида ртути(II) и бромида таллия, применяемых в аналогичных целях.

Металлогалогенные лампы

Иодиды индия (как моноиодид, так и трииодид) применяются в качестве добавок в металлогалогенных газоразрядных лампах. Высокое давление паров InI при рабочих температурах ламп и его хорошая светоотдача обеспечивают повышение цветопередачи и светового потока.

Инфракрасная фотоника

Моноиодид индия исследуется как материал для инфракрасной фотоники. Возможность выращивания крупных монокристаллов хорошего качества в сочетании с оптическими характеристиками делает InI объектом исследований для оптоэлектронных устройств ИК-диапазона.

Органический синтез

Трииодид индия InI₃ используется в химических исследованиях как реагент для органического синтеза. Являясь кислотой Льюиса, InI₃ катализирует регио­селективные реакции, в том числе реакции циклизации и расщепления диселенидов и дисульфидов. Моноиодид InI применяется для получения кластерных и цепочечных соединений индия.

Техника безопасности при работе с иодидами индия

Соединения индия относятся к опасным веществам. Трииодид индия классифицирован как опасное вещество согласно стандарту OSHA 29 CFR 1910.1200: вызывает химические ожоги, при попадании в глаза способен вызвать серьёзные повреждения, при вдыхании и контакте с кожей может вызвать сенсибилизацию. При длительном вдыхании пылевидных форм соединений индия существует риск развития тяжёлых заболеваний лёгких.

При работе с иодидами индия обязательно использование средств индивидуальной защиты: перчаток, защитных очков, при образовании аэрозолей — респиратора. Хранение гигроскопичного InI₃ — в герметичной таре в сухом месте; InI рекомендуется хранить в инертной атмосфере в тёмном месте при комнатной температуре. Предельно допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны для соединений индия (в пересчёте на In) по рекомендациям NIOSH составляет 0,1 мг/м³.

Формы поставки

Иодиды индия поставляются в виде порошка или гранул различной чистоты — от 99 % до 99,999 % (по содержанию металлов). Безводные формы упаковываются в герметичные ампулы под аргоном или в вакууме для предотвращения гидролиза и окисления. Возможна поставка навесками от лабораторных количеств. Типичная фасовка — стеклянные ампулы или полимерная тара с плотной укупоркой.

Уточнить наличие конкретных марок иодида индия, а также других соединений индия можно по запросу.