Трипропилиндий

Трипропилиндий — металлоорганическое соединение индия с молекулярной формулой In(C₃H₇)₃. Три пропильных радикала ковалентно связаны с атомом индия по схеме, типичной для триалкилиндиевых соединений группы 13. Молярная масса составляет 244 г/моль (атомная масса In 114,82 + три пропильных остатка по 43,09 г/моль). При нормальных условиях — бесцветная жидкость, мономер в газовой и жидкой фазе. C₂–C₅-триалкилиндиевые соединения в целом являются мономерными жидкостями при комнатной температуре — в отличие от триметилиндия, который при 20 °C существует в тетрамерной форме и представляет собой твёрдое вещество.

Физические свойства

Трипропилиндий — бесцветная жидкость, чувствительная к влаге и кислороду воздуха. Молярная масса: 244 г/моль. Соединение нестабильно на открытом воздухе: контакт с кислородом или водяным паром вызывает самопроизвольную экзотермическую реакцию вплоть до воспламенения (пирофорность). Хранение и работа с трипропилиндием возможны только в инертной атмосфере (аргон или осушённый азот). Точные значения плотности, температур плавления и кипения в открытых источниках не опубликованы в форме, допускающей независимую верификацию, и в данной статье не приводятся во избежание недостоверных данных.

Химические свойства трипропилиндия

Атом индия в молекуле трипропилиндия электронодефицитен — имеет незаполненную p-орбиталь и формально шестиэлектронную валентную оболочку. Это делает соединение слабой кислотой Льюиса: оно координирует донорные молекулы (эфиры, амины, фосфины) с образованием донорно-акцепторных аддуктов. При взаимодействии с более сильными кислотами Льюиса или нуклеофилами происходит замещение пропильных лигандов.

Гидролиз протекает ступенчато. На первой стадии образуется гидроксид дипропилиндия и пропан:

In(C₃H₇)₃ + H₂O → (C₃H₇)₂InOH + C₃H₈

При полном гидролизе конечными продуктами являются гидроксид индия(III) и пропан. В спиртах образуются смешанные алкокси-алкилиндиевые комплексы. При нагреве происходит термическое разложение с разрывом связи In–C (β-гидридное элиминирование): для триалкилиндиевых соединений этот процесс становится заметным выше 150–200 °C. Соединение реагирует с галогеналканами, давая диалкилгалогениды индия.

Токсичность и безопасность

Трипропилиндий токсичен. Соединения индия при ингаляционном воздействии или попадании в кровоток поражают органы дыхания, печень и почки. При попадании на кожу — раздражение и химические ожоги; пары действуют раздражающе на слизистые оболочки и дыхательные пути.

Ключевая дополнительная опасность — пирофорность. Трипропилиндий, как и другие триалкилиндиевые соединения, способен самовоспламеняться при контакте с атмосферным воздухом. Реагирует с водой с выделением тепла. Конкретный класс опасности по ГОСТ 12.1.007 устанавливается изготовителем в паспорте безопасности. Транспортная классификация ООН — класс 4.2 (пирофорные вещества).

Средства индивидуальной защиты

Закрытый костюм с защитой от химических брызг, защитные очки или щиток для лица, перчатки из химически стойкого негорючего материала (нитриловые перчатки применять только как нижний слой: нитрил горюч). Все работы — в вытяжном боксе или перчаточном боксе с инертной атмосферой. При аварийном разливе: немедленная эвакуация, ликвидация только сухими огнетушащими составами (сухой порошок, сухой песок). Воду, CO₂-огнетушители и пенные средства при разливе не применять.

Синтез трипропилиндия

Основной метод получения — реакция хлорида индия(III) с пропилмагнийгалогенидом (реагент Гриньяра) в эфирном растворителе в инертной атмосфере:

InCl₃ + 3 C₃H₇MgX → In(C₃H₇)₃ + 3 MgXCl

Исторически применялась реакция металлического индия с дипропилртутью, однако из-за высокой токсичности ртутьорганических соединений этот маршрут в настоящее время не используется.

Применение трипропилиндия

Основное промышленное применение — металлоорганический прекурсор индия для процессов MOCVD (металлоорганическое химическое осаждение из газовой фазы). В MOCVD трипропилиндий подаётся в реактор в виде пара, где при повышенной температуре разлагается с осаждением индия на подложку. Метод позволяет выращивать эпитаксиальные тонкоплёночные полупроводниковые структуры с точным контролем состава и толщины слоёв. Осаждаемые индийсодержащие материалы включают:

• InP (фосфид индия) — субстрат и активная среда для лазерных диодов, фотодетекторов, оптоэлектронных интегральных схем в телекоммуникационном диапазоне 1550 нм;
• InGaAs (арсенид индия-галлия) — основа для ИК-фотодетекторов, высокочастотных транзисторов (HEMT), оптических усилителей;
• InGaAlP, InGaAsP и другие четвертичные соединения — для светодиодов видимого диапазона, лазеров и фотонных интегральных схем;
• InAs, InSb, InAsBi — для детекторов среднего ИК-диапазона и специальной оптоэлектроники.

Помимо роли самостоятельного прекурсора, трипропилиндий применяется как жидкий растворитель для триметилиндия (TMIn) в барботажных системах подачи MOCVD-реакторов. Триметилиндий — наиболее распространённый и летучий прекурсор индия, однако при комнатной температуре он твёрд (тетрамерная форма), что создаёт нестабильность потока пара. Растворение TMIn в жидких C₃–C₅-триалкилиндиевых соединениях, в том числе в трипропилиндии, переводит его в мономерную форму и обеспечивает постоянное парциальное давление прекурсора в газовом потоке.

Индий не является редкоземельным металлом. Он относится к постпереходным металлам 13-й группы (p-блок), химически близок к галлию и таллию.

Хранение и транспортировка

Трипропилиндий хранят в герметично закрытых контейнерах из нержавеющей стали или боросиликатного стекла под избыточным давлением инертного газа (аргон или осушённый азот). Исключить контакт с воздухом, водой, кислородосодержащими соединениями и кислотами. Не хранить вблизи горючих материалов и окислителей. Транспортировка в специализированном транспорте для пирофорных химических веществ по правилам перевозки опасных грузов класса 4.2.

Поставка

Трипропилиндий поставляется как металлоорганическое соединение индия — прекурсор для полупроводниковой промышленности. Форма поставки — герметичные ёмкости под инертным газом. Количество, техническая документация и условия поставки согласовываются индивидуально.

На сайте также доступен металлический индий Ин00, а также другие металлоорганические соединения индия, в том числе трифенилиндий.