Сульфат индия

Сульфат индия (индий сернокислый, сернокислая соль индия) — неорганическая соль трёхвалентного индия и серной кислоты. Химическая формула: In₂(SO₄)₃, регистрационный номер CAS: 13464-82-9. Внешне — светло-серый или серовато-белый порошок с моноклинной кристаллической структурой. Вещество гигроскопично: поглощает влагу из воздуха, что определяет требования к упаковке и хранению.

Физико-химические свойства сульфата индия

Основные физические характеристики

Важно: сульфат индия не плавится — при нагреве выше ~437 °C он разлагается напрямую в твёрдой фазе. Жидкого состояния у этого вещества нет.

Химическое поведение в растворе

В водном растворе индий(III) образует сульфатные комплексы — In(H₂O)₅(SO₄)⁺ и In(H₂O)₄(SO₄)₂⁻. Доля комплексной формы растёт с температурой и концентрацией раствора. Водный раствор сульфата индия имеет сильнокислую реакцию: при концентрации 0,14 моль/л pH составляет около 1,85. При подщелачивании до pH 3,4 и выше из раствора выпадает осадок основных сульфатов индия.

Термическая стабильность

При нагреве безводного сульфата индия(III) выше 437 °C (710 K) начинается выделение триоксида серы SO₃ с образованием оксида индия(III) In₂O₃:

In₂(SO₄)₃ → In₂O₃ + 3SO₃↑

Реакция необратима. Полученный оксид индия — один из востребованных компонентов в производстве прозрачных проводящих плёнок. Подробнее о свойствах и применении этого соединения — на странице оксид индия.

Товарные формы сульфата индия

В зависимости от степени гидратации различают несколько форм:

Степень чистоты поставляемого сульфата индия: 4N (99,99% по металлу) и 5N (99,999%). Для синтезов в области тонкоплёночных технологий применяют продукт 5N.

Получение сульфата индия

В промышленной и лабораторной практике сульфат индия(III) получают растворением исходного сырья в концентрированной серной кислоте. Возможные источники индия:

• металлический индий — реакция с холодной концентрированной H₂SO₄ даёт In₂(SO₄)₃ и водород H₂↑; при горячей кислоте индий восстанавливает H₂SO₄ до SO₂;
• оксид индия(III) In₂O₃ — растворяется в избытке серной кислоты;
• гидроксид или карбонат индия — аналогичная реакция кислотно-основного типа.

Во всех случаях необходим избыток кислоты: при недостатке H₂SO₄ осаждаются нерастворимые основные сульфаты индия, а не целевой продукт.

Нахождение в природе

Индий в природе встречается в рассеянном состоянии — преимущественно в виде изоморфной примеси в сфалерите ZnS, халькопирите и станнине. Собственные редкие минералы индия:

• роквезит CuInS₂ — сульфид меди-индия, основной природный носитель индия;
• джалиндит In(OH)₃ — гидроксид индия, открыт на Дальнем Востоке России (месторождение Джалинда);
• янинамаит InAsO₄·2H₂O — арсенат индия, исключительно редкий.

В свободном виде в природе сульфат индия не встречается.

Применение сульфата индия в промышленности

Гальваника: индирование и золочение

Основная промышленная область применения — гальванические технологии. Сульфат индия используется:

• как электролит для осаждения индиевых покрытий (индирования) на металлические подложки — покрытия защищают от коррозии и снижают контактное сопротивление;
• как упрочняющая добавка в электролиты золочения — улучшает твёрдость и износостойкость золотых гальванических осадков.

Синтез соединений индия

Сульфат индия служит удобным растворимым источником иона In³⁺ в водных синтезах. Из него получают:

• сульфид меди-индия-галлия (CIGS) — полупроводниковый материал для тонкоплёночных солнечных элементов;
• двойные сульфаты — индиевые квасцы MIn(SO₄)₂·12H₂O (M = Cs, Rb и другие щелочные металлы);
• другие соединения индия — хлориды, оксалаты, фосфаты — путём реакций в растворе.

Тонкоплёночная фотовольтаика (CIGS-технология)

В производстве тонкоплёночных солнечных элементов на основе Cu(In,Ga)Se₂ (CIGS) растворы сульфата индия применяются как прекурсор при электроосаждении индийсодержащего слоя. CIGS — один из трёх основных типов коммерческих тонкоплёночных фотовольтаических технологий; его КПД в лабораторных условиях превышает 23%.

Поверхностно-барьерные транзисторы (исторический аспект)

Струйное травление германиевой подложки растворами сульфата индия использовалось при производстве первых высокочастотных поверхностно-барьерных транзисторов (1953 г., Philco). Это историческое применение, актуальное для понимания роли индиевых солей в становлении полупроводниковой технологии.

Токсичность и меры безопасности

Соединения индия проявляют токсичность при систематическом воздействии на организм: описано накопление индия в почках с развитием окислительного повреждения. Данные о биологической активности сульфата индия ограничены, поэтому при работе с ним необходимо:

• использовать средства индивидуальной защиты органов дыхания и кожи;
• исключить вдыхание пыли и попадание раствора на слизистые оболочки;
• соблюдать требования к хранению: герметичная тара, сухое помещение (вещество гигроскопично).

Утверждения о безопасности сульфата индия как «пищевой добавки», встречающиеся в ряде источников, не имеют научного подтверждения.

Условия поставки сульфата индия

Поставляем сульфат индия In₂(SO₄)₃ в следующих формах:

Количество — любое, от исследовательских навесок до промышленных партий. Доставка по России. Для уточнения наличия, формы и сроков — обращайтесь к нашим менеджерам.

Металлический индий марки Ин00 и другие соединения индия также представлены в нашем ассортименте.