Chlorure d'indium(III)

Modèle:Infobox Chimie Le chlorure d'indium(III) est un composé chimique d'indium et de chlore et de formule brute InCl₃. Il peut être appréhendé comme un sel ionique ainsi que nous le montre sa structure à l'état solide ou bien comme un composé moléculaire comme le suggère son nom IUPAC, « trichloroindigane ». Il se présente sous la fome d'un sel incolore lorsqu'il est monocristallin ou blanc lorsqu'il est polycristallin.

Il est notamment utilisé en synthèse organique comme acide de Lewis.

Propriétés

Le chlorure d'indium(III) forme des cristaux blancs et hygroscopiques facilement sublimables. Le point de fusion est donné à Modèle:Tmp et le point de sublimation à Modèle:Tmp . L'équation d'Antoine qui donne la pression de vapeur saturante en fonction de la température est pour, InCl₃, de la forme ln(P) = −A/T+B, avec P, la pression en Torr, T, la température en K et les paramètres A = 8086 ± 168 et B = 12,654 dans l'intervalle de température de 489 K à 564 K (Modèle:Tmp). La chaleur de sublimation est de Modèle:Unité/2. En phase gazeuse, le chlorure d'indium(III) est sous forme de dimères, In₂Cl₆.

Le trichlorure d'indium anhydre réagit violemment avec l'eau et s'hydrolyse (protolyse) rapidement C'est le composé d'indium le plus soluble.

En solution avec de l'acide chlorhydrique, InCl₃ étant un acide de Lewis, forme avec les ions chlorure, qui sont des ligands donneurs, des complexes hexachloro, [InCl₆]³⁻ et aquopentachloro [InCl₅(H₂O)]²⁻Modèle:,.

Le chlorure d'indium(III) fondu (liquide) est un conducteur électrique. InCl₃ réagit avec de l'indium métallique à haute température pour former des chlorures d'indium de valence inférieure comme In₅Cl₉, In₂Cl₃ et InCl.

Structure

InCl₃, à l'état solide, a une structure cristalline monoclinique isotypique à celle du chlorure d'aluminium(III) et de groupe d'espace C2/m avec les paramètres suivants : a = 64,1 pm, b = 111,0 pm, c = 63,1 pm et ß = 109°48'. Ainsi comme donc AlCl₃ et TlCl₃, la structure d'InCl₃ consiste en l'empilement selon l'axe c de couches constituées de rangements très compacts d'ions chlorures encadrant une couche d'ions In³⁺ ayant une géométrie de coordination octaédrique. Ce motif est semblable à celui observé dans le chlorure d'yttrium, YCl₃.

Synthèse

L'indium est un métal relativement électropositif. Chauffé, il brûle dans le gaz dichlore pour donner le trichlorure anhydre.

In _{solide cristal} + 3/2 ClModèle:Ind _{gaz chlore} → InClModèle:Ind _{poudre blanche}

Le chlorure d'indium peut être également obtenu anhydre par réaction d'un mélange d'oxyde d'indium(III), In₂O₃ et de charbon actif dans un courant de dichloreModèle:,.

$\mathrm{2}\mathrm{I}\mathrm{n}\mathrm{+}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{2}}\mathrm{⟶}\mathrm{2}\mathrm{I}\mathrm{n}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{3}}$

Le trichlorure d'indium peut également être préparé en dissolvant de l'indium dans de l'acide chlorhydrique. La forme tétrahydrate de celui-ci est cristallisée à partir de solutions aqueuses.

Une autre synthèse publiées utilise une cellule électrochimique avec une mélange méthanol/benzène comme solution (solvant). Enfin, une autre voie de synthèse passe par la réaction de l'oxyde d'indium(III) avec du chlorure de thionyle à 300 °C:

$\mathrm{I}{\mathrm{n}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{3}\mathrm{S}\mathrm{O}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{2}}\mathrm{⟶}\mathrm{2}\mathrm{I}\mathrm{n}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{3}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}$

Utilisation

Dans une solution anhydre de diéthyl éther, InCl₃ réagit avec de l'hydrure de lithium, LiH, pour former LiInH₄, un composé instable qui se décompose au-dessous de 0 °C, et qui réagit donc in situ comme réducteur en synthèse organique pour préparer des amines tertiaires et des adduits phosphine-InH₃.

Le triméthylindium, InMe₃ peut être produit par la réaction d'InCl₃ en solution dans l'éther diéthylique avec un réactif de Grignard (organomagnésien mixte), l'iodure de méthylmagnésium (MeMgI) ou avec du méthyllithium (LiCH₃). Le triéthylindium peut être de la même façon obtenu avec le bromure d'éthylmagnésium (EtMgBr), un autre réactif de Grignard :

InCl₃ + 3LiMe → Me₃In.OEt₂ + 3LiCl

InCl₃ + 3MeMgI → Me₃In.OEt₂ + 3MgClI

InCl₃ + 3EtMgBr → Et₃In.OEt₂ + 3MgBr₂

L'éther peut être éliminé par chauffage à 25 °C sous vide.

Un autre usage important du trichlorure d'indium en synthèse organique est celui d'un catalyseur acide de Lewis dans des acylations de Friedel-Crafts et des réactions de Diels-Alder. Un exemple d'une telle réaction se déroule à température ambiante, avec une charge de catalyseur de 1 % molaire et dans un mélange acétonitrile-eau. La première étape est une condensation de Knoevenagel entre l'acide barbiturique et l'aldéhyde, la seconde est une réaction de Diels-Alder à demande électronique inverse qui est une réaction à plusieurs constituants, l'acide N,N'-diméthylbarbiturique (en noir), le benzaldéhyde (en bleu) et l'éthyle vinyle éther (en rouge):

Avec InCl₃ comme catalyseur, le rendement chimique publié est de 90 % et le pourcentage d'isomère trans est de 70 %. Sans le catalyseur, le rendement baisse à 65 % avec 50 % de produit trans.

Par ailleurs, Le chlorure d'indium(III) est aussi utilisé en médecine nucléaire et pour la production de sulfure d'indium (pour les cellules solaires CIGS).