Индий это металл или неметалл

Обновлено: 07.07.2024

И́НДИЙ -я; м. [лат. Indium] Химический элемент (In), редкий мягкий металл серебристо-белого цвета (компонент легкоплавких сплавов и полупроводниковых материалов).

(лат. Indium), химический элемент III группы периодической системы. Серебристо-белый металл, легкоплавкий и очень мягкий; плотность 7,31 г/см 3 , t_пл 156,78ºC. На воздухе устойчив. В природе рассеян, добывают из сульфидных руд. Компонент легкоплавких сплавов и полупроводниковых материалов. Арсенид, антимонид и фосфид индия — полупроводниковые материалы. Назван по синей (цвета индиго) линии спектра.

И́НДИЙ (лат. Indium), In (читается «индий»), химический элемент с атомным номером 49, атомная масса 114,82. Природный индий состоит из двух изотопов с массовыми числами 115 (95,7%) и 113 (4,3%). Конфигурация внешнего электронного слоя 5s 2 5p 1 . Степени окисления +3, +1 (валентность III, I).
Расположен в 5 периоде в группе IIIA периодической системы элементов.
Радиус атома 0,166 нм, ионный радиус In 3+ 0,092 нм. Энергии последовательной ионизации — 5,786, 18,87 и 28,03 эВ. Электроотрицательность по Полингу (см. ПОЛИНГ Лайнус) 1,78.
История открытия
Был открыт немецкими исследователями Ф. Рейхом (см. РЕЙХ Фердинанд) и И. Рихтером (см. РИХТЕР Иеремия Вениамин) в 1863 при спектральном изучении минерала. Элемент, дающий яркую синюю линию в спектре, оказался индием, и название свое получил от цвета линии спектра — индиго.
Нахождение в природе
Относится к рассеянным элементам, его содержание в земной коре 10 –5 % по массе. Известно пять минералов индия: самородный индий, индит FeIn₂S₄, рокезит CuInS₂, джалиндит In(OH)₃ и сакуранит (Cu,Zn,Fe)₃ (In,Sn)S₄. Индий является спутником цинка, олова, свинца, меди, железа. Присутствует в сфалеритах (см. СФАЛЕРИТ) , касситеритах (см. КАССИТЕРИТ) , галенитах (см. ГАЛЕНИТ) , халькопиритах (см. ХАЛЬКОПИРИТ) (10 –4 -10 –2 %),пиритах (см. ПИРИТ) и пирротинах (см. ПИРРОТИН) (до 10 –2 %).
Получение
В настоящее время в промышленности основным источником индия служат отходы свинцово-цинкового и оловянного производств. Предварительно индий отделяют от сопутствующих элементов, а затем выделяют электролизом из раствора или вытесняют из раствора солей алюминием:
In 3+ + Al = In + Al 3+ .
Для более глубокой очистки индий подвергают электролитическому рафинированию, вакуумной обработке для удаления летучих примесей, зонной плавке или вытягиванию кристалла из расплава.
Физические и химические свойства
Индий — серебристо-белый легкоплавкий металл. Решетка тетрагональная, а = 0,32512, c = 0,49467 нм. Плотность 7,31 г/см 3 . Температура плавления 156,78 °C, кипения 202,4 °C. Стандартный электродный потенциал In3+/In –0,34 В.
По свойствам индий занимает промежуточное положение между галлием (см. ГАЛЛИЙ) и таллием (см. ТАЛЛИЙ) .
Индий устойчив на воздухе до 800 °C, при большем нагревании сгорает фиолетовым пламенем с образованием оксида индия In₂O₃.
4In + 3O₂ = 2In₂O₃
В воде в присутствии воздуха индий постепенно корродирует.
В отсутствии окислителей индий устойчив к действию растворов щелочей.
Медленно реагирует с минеральными и органическими кислотами:
In + 4HNO₃ = In(NO₃)₃ + NO – + 2H₂O
Слабоосновной оксид индия In₂O₃ в воде практически нерастворим, но легко растворяется в кислотах:
In₂O₃ + 6HCl = 2InCl₃ + 3H₂O
При этом в растворе катионы индия образуют аквакомплексы [In(OH₂)₆] 3+ .
Гидроксид индия In(OH)₃ получают, действуя раствором аммиака на соли индия. Основные свойства у In(OH)₃ преобладают над кислотными.
При взаимодействии с галогенами (см. ГАЛОГЕНЫ) индий образует тригалогениды InHal₃. Хлорид, бромид и иодид индия при нагревании переходят в пар, образуя димеры In₂Hal₆. Трифторид индия получают термическим разложением при 600 °C (NH₄)₃InF₆:
(NH₄)₃InF₆ = 3NH₄F + InF₃.
В отличие от других галогенидов индия, InF₃ — ионное соединение, структура которого представляет плотнейшую упаковку из анионов фтора и катионов индия, расположенных в октаэдрических пустотах этой упаковки.
Гидрид индия полимерен и образуется в неводных растворах. Взаимодействием LiH и InCl₃ в неводной среде можно получить Li[InH₄] — аналог алюмогидрида лития Li[AlH₄]:
4LiH + InCl₃ = Li[InH₄] + 3LiCl
По обменной реакции может быть также синтезирован смешанный гидрид алюминия и индия In[AlH₄]₃:
InCl₃ + 3Li[AlH₄] = In[AlH₄]₃ + 3LiCl
Применение
Применяют для нанесения покрытий на поверхность зеркал, рефлекторов и подшипников. Индий — легирующая добавка к полупроводниковым германию (см. ГЕРМАНИЙ) и кремнию (см. КРЕМНИЙ) ; герметизирующий материал в вакуумных приборах и космических аппаратах, материал для соединения пьезоэлектрических кристаллов. Используется как компонент легкоплавких сплавов, применяемых в качестве припоев, в термоограничителях, предохранителях, сигнальных устройствах, в радиационных контурах ядерных реакторов.
Физиологическое действие
Индий токсичен. ПДК в воздухе 0,1 мг/м 3 . Индиевая пыль вызывает воспалительные и склеротические воспаления легких, поражает печень и другие внутренние органы. Растворимые соединения индия раздражают кожу, глаза, слизистые оболочки.

Энциклопедический словарь . 2009 .

Полезное

Смотреть что такое "индий" в других словарях:

индий — индий, я … Русский орфографический словарь

ИНДИЙ — Металл серебристо белый, не окисляющийся на воздухе; откр. в 1863 г. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. ИНДИЙ металл, серого цвета; удельный вес = 7,42. Словарь иностранных слов, вошедших в состав… … Словарь иностранных слов русского языка

ИНДИЙ — (Indium), In, химический элемент III группы периодической системы, атомный номер 49, атомная масса 114,82; металлический индий открыт немецкими учеными Ф. Рейхом и И. Рихтером в 1863 … Современная энциклопедия

Индий — (Indium), In, химический элемент III группы периодической системы, атомный номер 49, атомная масса 114,82; металлический индий открыт немецкими учеными Ф. Рейхом и И. Рихтером в 1863. … Иллюстрированный энциклопедический словарь

ИНДИЙ — хим. элемент, символ In (лат. Indium), ат. н. 49, ат. м. 114,82. Серебристо белый металл, плотность 7362 кг/м3, малопрочен, мягок (намного мягче свинца) и легкоплавок (tпл = 156,2 °С). Индий и его сплавы применяют в полупроводниковой технике, для … Большая политехническая энциклопедия

ИНДИЙ — (лат. Indium) In, химический элемент III группы периодической системы, атомный номер 49, атомная масса 114,82. Серебристо белый металл, легкоплавкий и очень мягкий; плотность 7,31 г/см³, tпл 156,78 .С. На воздухе устойчив. В природе рассеян,… … Большой Энциклопедический словарь

ИНДИЙ — (символ In), серебристо белый металл III группы периодической таблицы. Побочный продукт, получаемый при очистке цинка. Благодаря ковкости и вязкости используется в некоторых сплавах с низкой температурой плавления, в полупроводниках, в качестве… … Научно-технический энциклопедический словарь

Индий — In (по синей, цвета индиго. линии спектра * a. indium; н. Indium; ф. indium; и. indio), хим. элемент III группы периодич. системы Менделеева, ат. н. 49, ат. м. 114,82. Состоит из стабильного изотопа 113In (4,33%) и изотопа со слабой… … Геологическая энциклопедия

ИНДИЙ — (Indium), In, хим. элемент III группы периодич. системы элементов, ат. номер 49, ат. масса 114,82. В природе представлен двумя изотопами: стабильным 113In (4,28%) и слабо b радиоактивным 116In (95,72%, T1/2=5.1014 лет). Электронная конфигурация… … Физическая энциклопедия

индий — сущ., кол во синонимов: 3 • металл (86) • минерал (5627) • элемент (159) Словарь синонимов ASIS … Словарь синонимов

Индий — (хим.) подобно галлию и некотор. друг. металлам, открыт(1863) с помощью спектрального анализа Рейхом и Рихтером во Фрейберге,при исследовании встречающейся там цинковой обманки. И. в свободном виденикогда не встречается, а в виде, вероятно,… … Энциклопедия Брокгауза и Ефрона

Индий

И́ндий — элемент главной подгруппы третьей группы пятого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, атомный номер 49. Обозначается символом In (лат. Indium ). Относится к группе лёгких металлов. Простое вещество индий (CAS-номер: 7440-74-6) — ковкий, легкоплавкий, очень мягкий металл серебристо-белого цвета. Сходен по химическим свойствам с алюминием и галлием, по внешнему виду с цинком.

Содержание

История

Индий обнаружили немецкие химики Фердинанд Райх и Теодор Рихтер (Theodore Richter) в 1863 году при спектроскопическом исследовании цинковой обманки [3] [4] . Они искали таллий, однако вместо зелёной линии этого элемента нашли в спектрах яркую неизвестную линию голубого цвета (Профессор Ф. Райх страдал дальтонизмом и не мог различать цвета спектральных линий, поэтому все наблюдения регистрировал его ассистент Рихтер) [5] . Впоследствии металл был выделен Рихтером в незначительном количестве, но на Всемирной выставке 1867 г. уже был представлен полукилограммовый слиток индия [6] .

Происхождение названия

Яркая эмиссионная линия в спектре индия — цвета индиго.

Геохимия и минералогия

Учитывая электронную структуру атома индия, он относится к халькофильным элементам (18 электронов в предпоследнем слое). В настоящее время известно менее 10 индиевых минералов: самородный индий, рокезит CuInS₂, индит FeIn₂S₄, кадмоиндит (CdIn₂S₄), джалиндит In(OH)₃, сакуранит (CuZnFe)₃InS₄ и патрукит (Cu,Fe,Zn)₂(Sn,In)S₄ [7] . В основном индий находится в виде изоморфной примеси в раннем высокожелезистом сфалерите, где его содержание достигает десятых долей процента. В некоторых разновидностях халькопирита и станнина содержание индия составляет сотые-десятые процента, а в касситерите и пирротине — тысячные доли процента. В пирите, арсенопирите, вольфрамите и некоторых других минералах концентрация индия граммы на тонну. Промышленное значение для получения металла пока имеют сфалерит и другие минералы, содержащие не менее 0,1 % индия. Индий самостоятельных месторождений не образует, а входит в состав руд месторождений других металлов. Наиболее высокое содержание индия установлено в рудах касситеритоносных скарнов и сульфидно-касситеритовых месторождений различных типов. Содержание индия в земной коре (кларк) 0,25 г/т (он в три раза более распространён, чем серебро), в морской воде 0,018 мг/л [8] .

Химические свойства

Устойчив и не тускнеет в сухом воздухе при комнатной температуре, но выше 800 °C горит фиолетово-синим пламенем с образованием оксида.
Растворяется в серной и соляной кислотах, быстрее — в азотной и хлорной, с плавиковой кислотой медленно реагирует при нагревании, органические кислоты (муравьиная, уксусная, щавелевая, лимонная) постепенно растворяют индий.
С растворами щелочей, даже кипящими, заметно не реагирует.
Реагирует с хлором и бромом.
При нагревании реагирует с иодом, серой (выше 620 °C), селеном, теллуром, диоксидом серы (выше 600 °C), парами фосфора. от +1 до +3, наиболее устойчивы 3-валентные соединения.

Физические свойства

Критическая температура сверхпроводимости (атмосферное давление, массивные образцы) 3,405 К
Плотность: 7,362 (20 °C, г/см³)
- 7,023 (157 °C, г/см³)
- 5,763 (2109 °C, г/см³)
- 0,01 (912 °C)
- 0,1 (1042 °C)
- 1 (1205 °C)
- 10 (1414 °C)
- 100 (1688 °C)
Термодинамические параметры
- Стандартная энтальпия образования ΔH (298 К): 0 кДж/моль (т)
- Стандартная энергия Гиббса образования ΔG (298 К): 0 кДж/моль (т)
- Стандартная энтропия образования S (298 К): 57,82 Дж/моль·K (т)
- Стандартная мольная теплоемкость C_p (298 К): 26,74 Дж/моль·K (т)
- Энтальпия плавления ΔH_пл: 3,26 кДж/моль
- Энтальпия кипения ΔH_кип: 227,6 кДж/моль
Дополнительная информация
- Сплав с 40 % платины имеет золотисто-жёлтый цвет. Известно «зеленое золото» — сплав 75 % золота с 20 % серебра и 5 % индия [9] . 9 МПа, по Моосу 1,2.
- Водород малорастворим в металлическом индии — менее 1 мл на 100 г индия.
Получение

Получают из отходов и промежуточных продуктов производства цинка, свинца и олова. Это сырьё содержит от 0,001 % до 0,1 % индия. Из исходного сырья производят концентрат индия, из концентрата — черновой металл, который затем рафинируют. Исходное сырьё обрабатывают серной кислотой и переводят индий в раствор, из которого гидролитическим осаждением выделяют концентрат. Из концентрата черновой металл извлекают цементацией на цинке и алюминии. Для рафинирования используются различные методы, например зонная плавка.

Стоимость индия в 2006 году составила около 700$ за кг.

Применение
- Используется в микроэлектронике как акцепторная примесь к германию и кремнию.
- Применяется в производстве жидкокристаллических экранов для нанесения прозрачных плёночных электродов из оксида индия-олова.
- Компонент ряда легкоплавких припоев и сплавов (так, жидкий при комнатной температуре галинстан содержит 21,5 % индия). Обладает высокой адгезией ко многим материалам, позволяя спаивать, например, металл со стеклом.
- Иногда применяется (чистый или в сплаве с серебром) для покрытия зеркал, в частности, автомобильных фар, при этом отражающая способность зеркал не хуже, чем у серебряных, а стойкость к воздействию атмосферы (особенно сероводорода) — больше. В покрытии астрономических зеркал используется постоянство коэффициента отражения индия в видимой части спектра.
- Материал для фотоэлементов.
- Соединения используются как люминофоры.
- Покрытие юбок алюминиевых поршней дизельных двигателей для снижения износа. применяется как высокотемпературный термоэлектрический материал с очень высокой эффективностью, для увеличения эффективности обычно легируется 10 % фосфида индия.
- Изотопы индия 111 In и 113m In используются в качестве радиофармацевтических препаратов.
- Точка плавления индия (429,7485 К или 156,5985 °C) — одна из определяющих точек международной температурной шкалы ITS-90.
- Индий входит в состав «голубого золота» [10] .
- Электрохимическая система индий-оксид ртути служит для создания чрезвычайно стабильных во времени источников тока (аккумуляторов) высокой удельной энергоёмкости для специальных целей.
- Ортофосфат индия используется в качестве добавки к зубным цементам [11] .
- В технике высокого вакуума индий используется в качестве уплотнителя (прокладки, покрытия); в частности, при герметизации космических аппаратов и мощных ускорителей элементарных частиц.
- Индий имеет высокое сечение захвата тепловых нейтронов и может быть использован для управления атомным реактором, хотя более удобно применение его соединений в комбинации с другими элементами, хорошо захватывающими нейтроны. Так, оксид индия находит применение в атомной технике для изготовления стекла, применяемого для поглощения тепловых нейтронов. Наиболее широко распространённый состав такого стекла — оксид бора (33 %), оксид кадмия (55 %), оксид индия (12 %).
В последние годы мировое потребление индия быстро растёт и в 2005 достигло 850 тонн.

Биологическая роль

Индий не обнаружен в составе каких-либо жизненно важных соединений. Тем не менее, утверждается [кем?] , что препараты индия могут стимулировать метаболизм.

Изотопы

Природный индий состоит из двух изотопов — стабильного 113 In (изотопная распространённость 4,29 %) и бета-радиоактивного 115 In (95,71 %; период полураспада 4,41·10 14 лет).

Примечания

Ссылки
- Химические элементы
- Соединения индия
- Лёгкие металлы
- Радиоактивные элементы
- Элементы, значения атомных масс которых были исправлены Дмитрием Менделеевым
- Индий
Wikimedia Foundation . 2010 .

Индий – серебристо-белый металл c сильным блеском, по внешнему виду напоминающий свежий срез цинка. Его относят к группе лёгких металлов. Он довольно мягкий, к тому же ковкий и легкоплавкий (плавится при температуре 156,5 °C). Индий без труда режется ножом, он почти в 5 раз мягче свинца. На бумаге оставляет след. Это довольно редкий, ценный и дорогой метал. По химическим свойствам индий сходен с галлием и алюминием. Его атомная масса 114,818 г/моль. Элемент состоит из двух изотопов, один из которых обладает довольно слабой β-радиоактивностью.

Смотрите так же:

Кристаллическая структура индия

Учитывая электронную структуру атома индия, он относится к халькофильным элементам (18 электронов в предпоследнем слое). В настоящее время известно менее 10 индиевых минералов: самородный индий, рокезит CuInS₂, индит FeIn₂S₄, кадмоиндит CdIn₂S₄, джалиндит In(OH)₃, сакуранит (CuZnFe)₃InS₄ и патрукит (Cu,Fe,Zn)₂(Sn,In)S₄. В основном индий находится в виде изоморфной примеси в раннем высокожелезистом сфалерите, где его содержание достигает десятых долей процента. В некоторых разновидностях халькопирита и станнина содержание индия составляет сотые-десятые процента, а в касситерите и пирротине — тысячные доли процента. В пирите, арсенопирите, вольфрамите и некоторых других минералах концентрация индия — граммы на тонну. Промышленное значение для получения металла пока имеют сфалерит и другие минералы, содержащие не менее 0,1 % индия.

СВОЙСТВА

Индий – металл серебристо-белого цвета, не тускнеющий на воздухе при длительном хранении и даже в расплавленном состоянии. Плотность кристаллического индия 7310 кг/м 3 , а расплавленного – 7030 кг/м 3 . Металл плавится при 156,7° С, кипит при 2072° С. Индий очень мягок и пластичен. Его твердость по шкале Мооса чуть больше 1 (мягче только тальк), поэтому индиевый стержень, если им водить по листу бумаги, оставляет на нем серый след. Индий в 20 раз мягче чистого золота и легко царапается ногтем, а его сопротивление растяжению в 6 раз меньше, чем у свинца. Палочки из индия легко сгибаются и при этом заметно хрустят (громче, чем оловянные). Индий – диамагнетик, магнитное поле в нем ослабевает.

Индий, так же как и галлий, не образует ни с одним из металлов непрерывных твердых растворов. В индии хорошо растворяются металлы-соседи по периодической системе – галлий, таллий, олово, свинец, висмут, кадмий, ртуть, в меньшей мере цинк. Выше 800° С индий горит на воздухе сине-фиолетовым пламенем с образованием оксида индия(III).

ЗАПАСЫ И ДОБЫЧА

На сегодняшний день нет достоверных сведений о мировых ресурсах индия, так как его извлечение всегда привязано к переработке цинковых руд. По приблизительным оценкам United States Geological Surveys (по состоянию на июнь 2004) суммарный мировой запас разведанных месторождений индия составляет 2,5·10 3 тонн в пересчете на металл, а объемы резервной базы (с учетом неразведанных ресурсов) – 6·10 3 тонн металла. Мировыми лидерами по запасам индия являются Канада (30% мировых запасов), Китай и США (10% мировых запасов)
Получают индий из отходов и промежуточных продуктов производства цинка, и в меньшей степени, свинца и олова. Это сырьё содержит от 0,001 % до 0,1 % индия. Из исходного сырья производят концентрат индия, из концентрата — черновой металл, который затем рафинируют. Исходное сырьё обрабатывают серной кислотой и переводят индий в раствор, из которого гидролитическим осаждением выделяют концентрат. Из концентрата черновой металл извлекают цементацией на цинке и алюминии. Для рафинирования используются различные методы, например, зонная плавка.
Основным производителем индия является Китай (390 тонн в 2012 году), также производится Канадой, Японией и Южной Кореей (примерно по 70 тонн).
В последние годы мировое потребление индия быстро растёт и в 2005 достигло 850 тонн.
Количество используемого индия сильно зависит от мирового производства ЖК-экранов. В 2007 году в мире было добыто 475 тонн и ещё 650 тонн было получено путём переработки. На производство ЖК экранов для компьютерных дисплеев и телевизоров уходило 50-70 % доступного индия.
Стоимость индия в 2002 году составила около 100$ за кг, но рост потребности в металле привел к повышению и флуктуациям цен. В 2006—2009 годах они колебались в пределах 400—900 долларов за кг.
По современным оценкам, запасы индия будут исчерпаны в ближайшие 20 лет, если не будет повышена степень вторичного использования металла

ПРОИСХОЖДЕНИЕ

Индий самостоятельных месторождений не образует, а входит в состав руд месторождений других металлов. Наиболее высокое содержание индия установлено в рудах касситеритоносных скарнов и сульфидно-касситеритовых месторождений различных типов.
По содержанию в земной коре индий относится к типичным редким элементам, а по характеру распространения – к типичным рассеянным элементам. Кларк индия в земной коре равен 1,4·10 –5 %. Содержание индия в подавляющем большинстве минералов-носителей невелико и редко когда выходит за пределы нескольких тысячных долей процента. Количество минералов, в которых содержание индия достигает нескольких десятых долей процента (0,05–1%) чрезвычайно мало. Среди них можно отметить цилиндрит Pb₃Sn₄Sb₂S₁₄ (0,1–1% In) и франкеит Pb₅Sn₃Sb₂S₁₄(до 0,1% In), минералы класса сульфостаннанов, цинковую обманку ZnS (0,1–1% In), халькопирит CuFeS₂(0,05–0,1% In) и борнит Cu₃FeS₃ (0,01–0,05% In). Из-за незначительного распространения в природе сульфостаннанов они не имеют значения для промышленных процессов извлечения индия. Концентрация индия в цинковых обманках тем выше, чем больше содержание в них железа и марганца, а из разнообразных по условиям своего образования обманках (марматит, сфалерит, клейофан) богаты индием ранние высокотемпературные, темноокрашенные представители – марматиты. Так, в сфалерите с высоким содержанием железа (темном сфалерите) содержание индия достигает 1%. Однако среднее содержание индия в сфалеритовых месторождениях не превышает и сотой доли процента.

В небольших концентрациях индий обнаружен в золе каменных углей, некоторых нефтяных месторождений (до 2,2·10 –6 % In), а также в морской ((0,02–7)·10 –10 % In) и дождевой ((0,002–2)·10 –7 %) воде. Содержание индия во Вселенной оценивается в 3·10 –10 %(масс.) или 3·10 –12 %(ат.).

Монета из индия

Широко применяется в производстве жидкокристаллических экранов для нанесения прозрачных плёночных электродов из оксида индия-олова.Используется в микроэлектронике как акцепторная примесь к германию и кремнию. Ранее, когда широко применялась сплавная технология производства первых полупроводниковых приборов, характерным решением было сплавление индия с германием для получения pn-перехода, например в диодах серий ДГ-Ц1, Д7 итд до сотни мг индия.
Компонент ряда легкоплавких припоев и сплавов (так, жидкий при комнатной температуре галинстан содержит 21,5 % индия).Обладает высокой адгезией ко многим материалам, позволяя спаивать, например, металл со стеклом.

Металл индий: описание, свойства и применение

Элемент индий обладает многими полезными свойствами, благодаря которым его можно использовать в космонавтике, технике, электронике, атомной промышленности и других отраслях. Однако найти его в природе и отделить от других веществ чрезвычайно сложно. Из-за этого он числится в списке редких элементов. Какими свойствами обладает индий? Металл это или неметалл? Давайте узнаем обо всех его особенностях.

История открытия элемента

Индий был впервые обнаружен всего 154 года назад. Отчасти это произошло случайно, ведь его первооткрыватели искали совсем другой элемент. В 1863 году химики Теодор Рихтер и Фердинанд Райх пытались обнаружить в минерале сфалерите (цинковой обманке) таллий – новый на то время металл, который только предстояло изучить.

Для своих поисков они использовали спектральный анализ Кирхгофа и Бунзена. Суть метода состоит в том, что при нагревании до высоких температур атомы элементов начинают излучать свет, соответствующий конкретному диапазону частот. По спектру этого свечения можно выяснить, что за элемент перед вами.

У таллия цвет должен быть ярко-зеленым, но вместо него ученые обнаружили голубое свечение. Ни один известный элемент не обладал таким спектром, и химики поняли, что им улыбнулась удача. Из-за особенностей оттенка свою находку они назвали в честь цвета индиго. Так и был обнаружен новый металл – индий. А теперь более подробно об особенностях.

Что это за металл?

Индий – светло-серебристый и очень блестящий металл, напоминающий цинк. В Периодической системе он относится к третьей группе, стоит под номером 49 и обозначается символом In.

В природе он существует в виде двух изотопов: In 113 и In 115 . Последний более распространен, но является радиоактивным. Какой период у металла индий 115? Он распадается за 6·10 14 лет, превращаясь в олово. Существует также около 20 искусственных изотопов, которые распадаются гораздо быстрее. У наибольшего «долгожителя» среди них период полураспада составляет 49 дней.

Индий плавится при температуре +156,5 °C и кипит при +2072 °C. Он легко поддается ковке и другому механическому воздействию и вполне мог бы использоваться в ювелирных изделиях. Однако из-за высокой мягкости он быстро деформируется. Металл без труда можно согнуть, разрезать ножом и даже поцарапать ногтем.

По своим химическим свойствам он похож на галлий или алюминий. Непрерывных твердых соединений он не может образовать ни с каким металлом. Он совершенно не реагирует с растворами щелочей. При определенных температурах вступает в реакцию с йодом, селеном, серой и ее диоксидом, реагирует с хлором и бромом. В индии запросто растворяются металлы, которые окружают его в Периодической системе, а именно: таллий, олово, галлий, свинец, висмут, ртуть, кадмий.
- Даже при длительном пребывании не воздухе он не тускнеет. Не происходит это и при расплавлении металла.
- Если начать сгибать индий, то он издаст характерный звук, похожий на скрип или хруст. Он появляется от деформации кристаллической решетки вещества.
- Индий горит при +800 °С, пламя при этом окрашено в сине-фиолетовый цвет, или же цвет индиго.
- Это самый мягкий металл, который можно держать в руках. Превосходит его только литий, но он слишком активен и сразу же окисляется на воздухе, образуя ядовитую щелочь.
- Сплав индия с галлием является очень легкоплавким и становится жидким уже при +16 °C.
Содержание в природе

Металл индий не образует самостоятельных месторождений. Он очень рассеян и в виде самородков встречается крайне редко. Среди собственных минералов индия: сакуранит, рокезит, патрукит, джалиндит. Однако их редкость не позволяет применять их в промышленности.

Небольшое количество индия встречается в морской и дождевой воде, в нефти, а также в золах каменного угля. Из-за схожести ионных радиусов индий способен встраиваться в кристаллические решетки железа, магния, цинка, свинца, маганца, олова и т. д. Благодаря этому его незначительное количество иногда обнаруживают вместе с ними.

Как правило, содержание индия в минералах не превышает 0,05-1%. Больше всего металла содержится в сфалеритах и мармаритах. Обычно его концентрация тем выше, чем больше в них цинка, железа и других, уже названных металлов.

Цена металла

Индий уже через несколько лет после открытия удалось выделить в чистом виде. Из-за сложности этого процесса, один грамм индия тогда оценивался примерно в 700 долларов. И хотя за полтора столетия методы его получения значительно улучшились, он до сих пор считается редким и дорогим.

Сегодня его средняя цена составляет 600-800 долларов за килограмм и, что удивительно, не сильно падает с увеличением объемов его добычи. Чистота металла обычно указывается в его маркировке: ИН-2, ИН-1, ИН-0, ИН-00, ИН-000, ИН-00000. Чем больше нулей, тем он качественнее и дороже. Например, индий марки ИН-000 может оцениваться в сумму около 2000 долларов за килограмм.

Высокая стоимость металла индия объясняется и его низким содержанием в природе, и большим спросом. В год добывается 600-800 тонн, что абсолютно не покрывает всех потребностей в нем. Благодаря своим уникальным свойствам он оказывается гораздо лучше и долговечнее других, более дешевых металлов. Чтобы не терять столь ценный материал, во многих странах его используют вторично.

Где применяют

Металл индий повышает смачиваемость и стойкость сплава к коррозии. Им покрывают свинцово-серебряные подшипники, которые используют в авиационной и автомобильной технике. Он также способен понижать температуру плавления других металлов. Так, его смесь с оловом, свинцом, кадмием и висмутом плавится при 46,5 °С, благодаря чему используется для пожарной сигнализации.

Окись индия и олова применяется для полупроводников и различных припоев. Кроме того, ее используют для изготовления компьютерных мониторов, экранов телевизоров и планшетов. В сплаве с серебром или самостоятельно он применяется для астрономических зеркал и зеркал автомобильных фар.

Он отлично подходит для создания фотоэлементов, люминофоров, термоэлектрических материалов, уплотнителей в космической технике. Индий хорошо поглощает нейтроны и может использоваться в атомных реакторах.

О биологической роли этого элемента в нашем организме ничего не известно, однако его научились использовать и в медицине. Его применяют как радиоактивный препарат при диагностировании печени, мозга и легких для обнаружения опухолей и других заболеваний.

Способы получения

Основное количество металла индия добывают из цинковых и оловянных месторождений. Его получают из отходов от переработки полиметаллических, оловянных, свинцово-цинковых руд. Отделение и очищение индия проводится в несколько стадий.

Сначала его осаждают при помощи регулирования уровня кислотности раствора. Полученный «черновой металл» затем нужно очистить. Делают это путем рафинирования зонной плавкой или другими способами.

На сегодняшний день одним из главных производителей индия является Канада. Кроме нее, большие объемы металла добывают США, Китай, Япония, Южная Корея. Однако запасы этого элемента очень ограничены, предполагается, что они иссякнут в течение нескольких десятков лет.

И́ндий — элемент 13-й группы периодической таблицы химических элементов (по устаревшей классификации — элемент главной подгруппы III группы), атомный номер 49. Обозначается символом In (лат. Indium ). Относится к группе лёгких металлов. Простое вещество индий — ковкий, легкоплавкий, очень мягкий металл серебристо-белого цвета. Сходен по химическим свойствам с алюминием и галлием, по внешнему виду с цинком.
- 1 История
- 2 Происхождение названия
- 3 Геохимия и минералогия
- 4 Химические свойства
- 5 Физические свойства
  - 5.1 Термодинамические параметры
  - 5.2 Дополнительная информация
  - 5.3 Изотопы
  Индий обнаружили немецкие химики Фердинанд Райх и Теодор Рихтер (Theodore Richter) в 1863 году при спектроскопическом исследовании цинковой обманки. Они искали таллий, однако вместо зелёной линии этого элемента нашли в спектрах яркую неизвестную линию голубого цвета (Профессор Ф. Райх страдал дальтонизмом и не мог различать цвета спектральных линий, поэтому все наблюдения регистрировал его ассистент Рихтер). Впоследствии металл был выделен Рихтером в незначительном количестве, но на Всемирной выставке 1867 года уже был представлен полукилограммовый слиток индия.
  
  Учитывая электронную структуру атома индия, он относится к халькофильным элементам (18 электронов в предпоследнем слое). В настоящее время известно менее 10 индиевых минералов: самородный индий, рокезит CuInS₂, индит FeIn₂S₄, кадмоиндит CdIn₂S₄, джалиндит In(OH)₃, сакуранит (CuZnFe)₃InS₄ и патрукит (Cu,Fe,Zn)₂(Sn,In)S₄. В основном индий находится в виде изоморфной примеси в раннем высокожелезистом сфалерите, где его содержание достигает десятых долей процента. В некоторых разновидностях халькопирита и станнина содержание индия составляет сотые-десятые процента, а в касситерите и пирротине — тысячные доли процента. В пирите, арсенопирите, вольфрамите и некоторых других минералах концентрация индия — граммы на тонну. Промышленное значение для получения металла пока имеют сфалерит и другие минералы, содержащие не менее 0,1 % индия. Индий самостоятельных месторождений не образует, а входит в состав руд месторождений других металлов. Наиболее высокое содержание индия установлено в рудах касситеритоносных скарнов и сульфидно-касситеритовых месторождений различных типов. Содержание индия в земной коре (кларк) 0,25 г/т (он в три раза более распространён, чем серебро), в морской воде 0,018 мг/л.
  - Электроотрицательность — 1,78.
  - Устойчив и не тускнеет в сухом воздухе при комнатной температуре, но выше 800 °C горит фиолетово-синим пламенем с образованием оксида.
  - Растворяется в серной и соляной кислотах, быстрее — в азотной и хлорной, с плавиковой кислотой медленно реагирует при нагревании, органические кислоты (муравьиная, уксусная, щавелевая, лимонная) постепенно растворяют индий.
  - С растворами щелочей, даже кипящими, заметно не реагирует.
  - Реагирует с хлором и бромом.
  - При нагревании реагирует с йодом, серой (выше 620 °C), селеном, теллуром, диоксидом серы (выше 600 °C), парами фосфора.
  - Степень окисления от +1 до +3, наиболее устойчивы 3-валентные соединения.
  - Температура плавления 156,5985 °C (429,7485 K)
  - Температура кипения 2072 °C (2345 K)
  - Плотность: 7,362 (+20 °C, г/см³)
    - 7,023 (157 °C, г/см³)
    - 5,763 (2109 °C, г/см³)
    - 0,01 (912 °C)
    - 0,1 (1042 °C)
    - 1 (1205 °C)
    - 10 (1414 °C)
    - 100 (1688 °C)
    - Стандартная энтальпия образования ΔH (298 К): 0 кДж/моль (т)
    - Стандартная энергия Гиббса образования ΔG (298 К): 0 кДж/моль (т)
    - Стандартная энтропия образования S (298 К): 57,82 Дж/моль·K (т)
    - Стандартная мольная теплоемкость C_p (298 К): 26,74 Дж/моль·K (т)
    - Энтальпия плавления ΔH_пл : 3,26 кДж/моль
    - Энтальпия кипения ΔH_кип : 227,6 кДж/моль
    - Сплав с 40 % платины имеет золотисто-жёлтый цвет. Известно «зелёное золото» — сплав 75 % золота с 20 % серебра и 5 % индия.
    - Твёрдость по Бринеллю 9 МПа, по Моосу 1,2.
    - Водород малорастворим в металлическом индии — менее 1 мл на 100 г индия.
    Изотопы
    
    Природный индий состоит из двух изотопов — стабильного 113 In (изотопная распространённость 4,29 %) и бета-радиоактивного 115 In (95,71 %; период полураспада 4,41⋅10 14 лет).
    
    Получают из отходов и промежуточных продуктов производства цинка и, в меньшей степени, свинца и олова. Это сырьё содержит от 0,001 % до 0,1 % индия. Из исходного сырья производят концентрат индия, из концентрата — черновой металл, который затем рафинируют. Исходное сырьё обрабатывают серной кислотой и переводят индий в раствор, из которого гидролитическим осаждением выделяют концентрат. Из концентрата черновой металл извлекают цементацией на цинке и алюминии. Для рафинирования используются различные методы, например, зонная плавка.
    
    Основным производителем индия является Китай (390 тонн в 2012 году), также производится Канадой, Японией и Южной Кореей (примерно по 70 тонн).
    
    Количество используемого индия сильно зависит от мирового производства ЖК-экранов. В 2007 году в мире было добыто 475 тонн и ещё 650 тонн было получено путём переработки. На производство ЖК экранов для компьютерных дисплеев и телевизоров уходило 50—70 % доступного индия.
    
    Стоимость индия в 2002 году составила около 100$ за кг, но рост потребности в металле привёл к повышению и колебаниям цен. В 2006—2009 годах они колебались в пределах 400—900 долларов за кг.
    
    По современным оценкам, запасы индия будут исчерпаны в ближайшие 20 лет, если не будет повышена степень вторичного использования металла.
    - Широко применяется в производстве жидкокристаллических экранов для нанесения прозрачных плёночных электродов из оксида индия-олова.
    - Используется в микроэлектронике как акцепторная примесь к германию и кремнию. Ранее, когда широко применялась сплавная технология производства первых полупроводниковых приборов, характерным решением было сплавление индия с германием для получения pn-перехода, например в диодах серий ДГ-Ц1, Д7 и так далее до сотни мг индия.
    - Компонент ряда легкоплавких припоев и сплавов (так, жидкий при комнатной температуре галинстан содержит 21,5 % индия). Обладает высокой адгезией ко многим материалам, позволяя спаивать, например, металл со стеклом. В сплаве с оловом применяется как легкоплавкий припой с высокой теплопроводностью для термоинтерфейсов принудительно охлаждаемых электронных компонентов.
    - Иногда применяется (чистый или в сплаве с серебром) для покрытия зеркал, в частности, автомобильных фар, при этом отражающая способность зеркал не хуже, чем у серебряных, а стойкость к воздействию атмосферы (особенно сероводорода) — выше. В покрытии астрономических зеркал используется постоянство коэффициента отражения индия в видимой части спектра.
    - Материал для фотоэлементов.
    - Соединения используются как люминофоры.
    - Покрытие юбок алюминиевых поршней дизельных двигателей для снижения износа.
    - Арсенид индия применяется как высокотемпературный термоэлектрический материал с очень высокой эффективностью, для увеличения эффективности обычно легируется 10 % фосфида индия.
    - Изотопы индия 111 In и 113m In используются в качестве радиофармацевтических препаратов.
    - Точка плавления индия (429,7485 К или 156,5985 °C) — одна из определяющих точек международной температурной шкалы ITS-90.
    - Индий входит в состав «голубого золота».
    - Электрохимическая система индий-оксид ртути служит для создания чрезвычайно стабильных во времени источников тока (аккумуляторов) высокой удельной энергоёмкости для специальных целей.
    - Ортофосфат индия используется в качестве добавки к зубным цементам.
    - В технике высокого вакуума индий используется в качестве уплотнителя (прокладки, покрытия); в частности, при герметизации космических аппаратов и мощных ускорителей элементарных частиц.
    - Индий имеет высокое сечение захвата тепловых нейтронов и может быть использован для управления атомным реактором, хотя более удобно применение его соединений в комбинации с другими элементами, хорошо захватывающими нейтроны. Так, оксид индия находит применение в атомной технике для изготовления стекла, применяемого для поглощения тепловых нейтронов. Наиболее широко распространённый состав такого стекла — оксид бора (33 %), оксид кадмия (55 %), оксид индия (12 %).
    - Изотоп индия 115 In предложен для детектирования низкоэнергетических электронных нейтрино : 115 In + ν_e → 115 Sn+e − +2γ
    Индий не имеет ярко выраженной метаболической роли в организме. Соединения индия не всасываются в желудочно-кишечном тракте, умеренно всасываются при вдыхании. Индий может временно накапливаться в мышцах, коже и костях человека, его период полувыведения около двух недель. Растворимые соединения индия с валентностью III могут быть токсичными для почек при введении путем инъекции. Длительное вдыхание паров или мелкодисперсной пыли индия, его оксида или гидроксида может вызывать болезнь легких, получившую название Indium lung.
    
    Предельно допустимая концентрация индия в воздухе рабочей зоны 0,1 мг/м 3 (Национальный институт охраны труда, США). Однако после появления сведений о заболеваниях легких правила стали ужесточать. Так, японский национальный институт безопасности и гигиены труда установил ПДК на уровне 0.0003 мг/м 3 .
    
    Eu, Sm, Li, Cs, Rb, K, Ra, Ba, Sr, Ca, Na, Ac, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Gd, Tb, Mg, Y, Dy, Am, Ho, Er, Tm, Lu, Sc, Pu,
    Th, Np, U, Hf, Be, Al, Ti, Zr, Yb, Mn, V, Nb, Pa, Cr, Zn, Ga, Fe, Cd, In, Tl, Co, Ni, Te, Mo, Sn, Pb, H₂,
    W, Sb, Bi, Ge, Re, Cu, Tc, Te, Rh, Po, Hg, Ag, Pd, Os, Ir, Pt, Au
    
    Читайте также: