Индий | это... Что такое Индий? (original) (raw)

49 Кадмий ← Индий → Олово 49In
Внешний вид простого вещества
Очень мягкий серебристо-белый металл
Свойства атома
Имя, символ, номер	И́ндий / Indium (In), 49
Атомная масса(молярная масса)	114,818 а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация	[Kr] 4d10 5s2 5p1
Радиус атома	166 пм
Химические свойства
Ковалентный радиус	144 пм
Радиус иона	(+3e) 81 пм
Электроотрицательность	1,78 (шкала Полинга)
Электродный потенциал	−0,34 В
Степени окисления	3
Энергия ионизации(первый электрон)	558,0 (5,78) кДж/моль (эВ)
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)	7,31 г/см³
Температура плавления	429.32 K (156,17°C)
Температура кипения	2353 K (2079,85°C)
Теплота плавления	3,24 кДж/моль
Теплота испарения	225,1 кДж/моль
Молярная теплоёмкость	26,7[1] Дж/(K·моль)
Молярный объём	15,7 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки	Тетрагональная
Параметры решётки	a=3,252 c=4,946[2] Å
Отношение c/a	1,52
Температура Дебая	129 K(-144.15°C)
Прочие характеристики
Теплопроводность	(300 K) 81,8 Вт/(м·К)

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

• 1 История
• 2 Происхождение названия
• 3 Геохимия и минералогия
• 4 Химические свойства
• 5 Физические свойства
  • 5.1 Термодинамические параметры
  • 5.2 Дополнительная информация
• 6 Получение
• 7 Применение
• 8 Биологическая роль
• 9 Изотопы
• 10 Примечания
• 11 Ссылки

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

• 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 иодом, серой (выше 620 °C), селеном, теллуром, диоксидом серы (выше 600 °C), парами фосфора.
• Степень окисления 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)
• Давление паров (в мм рт. ст.):
  • 0,01 (912 °C)
  • 0,1 (1042 °C)
  • 1 (1205 °C)
  • 10 (1414 °C)
  • 100 (1688 °C)
• Удельная теплоемкость при постоянном давлении (0-150 °C): 0,238 Дж/г·K

Термодинамические параметры

• Стандартная энтальпия образования Δ_H_ (298 К): 0 кДж/моль (т)
• Стандартная энергия Гиббса образования Δ_G_ (298 К): 0 кДж/моль (т)
• Стандартная энтропия образования S (298 К): 57,82 Дж/моль·K (т)
• Стандартная мольная теплоемкость Cp (298 К): 26,74 Дж/моль·K (т)
• Энтальпия плавления Δ_H_пл: 3,26 кДж/моль
• Энтальпия кипения Δ_H_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].
• Твёрдость по Бринеллю 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.
• Арсенид индия применяется как высокотемпературный термоэлектрический материал с очень высокой эффективностью, для увеличения эффективности обычно легируется 10 % фосфида индия.
• Изотопы индия 111In и 113mIn 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 113In (изотопная распространённость 4,29 %) и бета-радиоактивного 115In (95,71 %; период полураспада 4,41·1014 лет).

Примечания

1. ↑ Редкол.:Кнунянц И. Л. (гл. ред.) Химическая энциклопедия: в 5 т. — Москва: Советская энциклопедия, 1990. — Т. 2. — С. 226. — 671 с. — 100 000 экз.
2. ↑ WebElements Periodic Table of the Elements | Indium | crystal structures
3. ↑ Reich, F.; Richter, T. (1863). «Ueber das Indium». Journal für Praktische Chemie 90 (1): 172–176. DOI:10.1002/prac.18630900122.
4. ↑ Reich, F.; Richter, T. (1864). «Ueber das Indium». Journal für Praktische Chemie 92 (1): 480–485. DOI:10.1002/prac.18640920180.
5. ↑ Кафедра физической и коллоидной химии Южного федерального университета
6. ↑ Schwarz-Schampera Ulrich Indium: Geology, Mineralogy, and Economics. — Springer, 2002. — ISBN 9783540431350
7. ↑ ИНДИЙ | Энциклопедия Кругосвет
8. ↑ J.P. Riley and Skirrow G. Chemical Oceanography V. I, 1965.
9. ↑ С. И. Венецкий. О редких и рассеянных. Рассказы о металлах. М.: «Металлургия», 1980. [1]
10. ↑ Голубое золото
11. ↑ XuMuK.ru — ИНДИЙ — Химическая энциклопедия

Ссылки

	Индий на Викискладе?

• Индий на Webelements
• Индий в Популярной библиотеке химических элементов
• Индий в chemport.ru

Электрохимический ряд активности металлов
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 Элементы расположены в порядке возрастания стандартного электродного потенциала.