индий что это за металл

Индий

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.

ГЕОХИМИЯ И МИНЕРАЛОГИЯ

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, 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.).

ПРИМЕНЕНИЕ

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.

Источник

Индий металл

Представляют они собой довольно-таки интересную категорию, т. к. из них только один — индий — встречается в природе, а два первых получены лабораторным методом. Стоимость первого элемента составляет 6,5-27 млн. долларов; второго 10 тыс. долларов; третьего 3,5-10 тыс. дол за грамм!

T _{плавления} индия 156,59 ºC = 429,74 K является определяющей точкой по температурной шкале ITS-90.

Природный элемент — индий

В чистом виде 99,97-99,99 % индий представляет собой белый блестящий металл, по внешнему виду напоминающий цинк, но по техническим характеристикам стоящий по ближе всего к алюминию и галлию. При сгибании издает характерный хрустящий звук, объясняется это деформацией кристаллической решетки.

Название этот элемент приобрел в момент своего открытия: при изучении спектрального анализа цинковой обманки, была обнаружена линия цвета индиго (синий оттенок), в результате чего элемент был назван Индиго. На срезе слитка также имеет синий красивый оттенок.

История открытия

Был открыт случайно в 1863 году немецкими химиками Фердинандом Райхом и Теодором Рихтером при попытке обнаружить таллий. Способствовало такому открытию появление спектроскопического анализа, благодаря которому было сделано не одно открытие.

Так как индий был открыт при изучении цинка, то ошибочно предположили, что это его аналог и приписали ему валентность II и атомный вес 37,8. Ясность внес в 1870 году Д.И. Менделеев. С помощью периодического закона он установил, что индий аналог алюминия и относится к III группе. Таким образом индий в 1971 году занял правильное место в таблице Менделеева — 46 атомный номер с атомной массой 114,82.

Изучением этого материала занимаются и по сей день. В природе этот элемент встречается в виде 2 изотопов индия-113 и индия-115 (со слабой β-радиоактивностью), период распада которых насчитывает 6 * 10 15 лет. Всего известно 37 изотопов с различным сроком распада.

Технические характеристики

Индий очень мягкий металл (мягче золота в 20 раз), плотностью 7,362 г/см³. Его можно резать ножом, при надавливании на бумагу оставляет следы. Плавиться при температуре 156,7 ºC, закипает при 2072 ºC. Но при снижении массы до критической величины, температура плавления снижается до 40 ºC; повышение температуры до 800 ºC вступает в реакцию с кислородом, при этом можно наблюдать фиолетовое пламя. До этого температурного предела, индий не тускнеет на воздухе и не окисляется.

Инертен по отношению к щелочам, даже при их кипении. Растворим в кислотах:

Реагирует с бромом, хлором, при нагревании с серой, диоксидом серы, селеном, теллуром, йодом.

Ценность металла

Индий характеризуется высокой электропроводностью и является полупроводником: увеличивает эту характеристику даже небольшая его концентрация в сплавах с другими металлами. Поэтому основными отраслями применения являются техника, электроника, оптоэлектроника. Кроме электропроводности, индий увеличивает коррозионную стойкость и долговечность. Реже используется в ювелирных изделиях и стоматологии.

Добыча и производство

Индий встречается в виде собственного минерала крайне редко, тем более не образует собственных месторождений. Его относят к типичным рассеянным элементам, которые можно найти в незначительном содержании в сопутствующих минералах т рудах, некоторые из них представляют еще большую редкость, чем сам индий. Основным сырьем для получения индия являются руды свинца, цинка, олова, меди или пыли, получаемой при переработке медистых сланцев. Индий является побочным продуктом переработки свинцово–цинковых, оловянных или полиметаллических руд. Для переработки используются материалы с содержанием индия 0,1 %, не ниже.

Метод обработки индия многоступенчатый и состоит из 3 этапов:

Осложняется производство тем, что здесь существует большое количество химических реакций, которые используются выборочно, в зависимости от состава концентрата. Кроме того, на стадии обжига концентрат обогащен цинком, свинцом, кадмием и т.д.

Технология получение и рынок индия тесно связаны между собой, т. к. количество материала ограниченно, его добыча и обработка многоступенчаты и очень затратны.

Марки и форма изготовления

Индий поставляют в виде пирамид или слитков весом 5-3000 гр., в зависимости от марки. Так, марки с минимальным суммарным содержанием сопутствующих элементов Ин0000; Ин000 поставляются весом до 1000 гр., а Ин00; Ин0; Ин2 — до 3000 гр.

Вторая форма поставки — прутки Ø 21-25 мм, длиной 50-70 мм. Цилиндрическая форма прутков Ø 22-24 мм, длиной 63-37 мм

Каждый слиток маркируется и упаковывается в полиэтиленовый пакет с ярлыком, после чего герметично запаивается.

Вторичный рынок цветных металлов

Интенсивное использование индия в современных технологиях (экраны, солнечные батареи) увеличивает и спрос на него. Неудивительно, что стоимость на него одна из самых высоких. По прогнозу объемов мирового запаса индия при сегодняшних запросах хватит всего лишь на 20 лет. Единственно правильных решением будет налаживать вторичную переработку цветных металлов.

Источник

Индий – уникум планеты

Название этого металла созвучно, но не связано с Индией. Его значение будет возрастать с развитием технологий. Сегодня главная область применения индия – гаджеты с жидкокристаллическими экранами. Завтра, не исключено, металл потребуется Илону Маску для марсианского проекта.

Что представляет собой

Индий – элемент таблицы Менделеева №49.

Красивое серебристое вещество относится к легким металлам.

По составу это дуэт изотопов 113 и 115. Первый стабилен, второй распадается за 6 триллионов лет. Синтезировано два десятка радиоактивных единиц, полураспад самого долгоживущего – полтора месяца.

Редкий, дорогой металл.

Международное обозначение – In (Indium).

Как был открыт и назван

История открытия вещества связана с Германией:

Сходство цвета спектральной полосы с оттенком индиго обусловило название элемента – индий.

В Европе индий как металл интересовал только ученых: из-за редкости добыча промышленных масштабов не рассматривалась.

Ситуацию изменили предприимчивые американцы. В 1924 году инженер Эндрю Маррей начал обследовать недра родной страны в поисках индиевых руд. И нашел. Руды в штате Аризона оказались богатыми, что сподвигло построить завод. Здесь получили первую продукцию – один грамм вещества.

Физико-химические характеристики

Одна из характеристик индия – хруст при сгибании металлического стержня. Так разрушается структура кристаллической решетки.

У металла есть и другие интересные физические и химические свойства:

Мягкостью (1,2 по Моосу) превосходит только тальк.

Режется ножом, на бумаге оставляет серую черту. По этим признакам плюс синеватость на срезе индий можно отличить от других металлов.

Нахождение в природе

Самородный индий в природе – уникум. Находка случилась в России (Восточная Сибирь).

Чаще он рассеян в виде десятка собственных минералов. Они также редки, бедны (в большинстве индий представлен тысячными долями процента), поэтому не рассматриваются как объект добычи.

Интерес представляют породы с минимум 0,1% металла в составе:

Тонна земной коры содержит четверть грамма индия, литр морской воды – 0,018 мг.

Месторождения, добыча

Запасы индия на планете аккумулированы в двух локациях:

Глобальный годовой объем производства – 500-600 тонн (добыча плюс вторичная переработка).

Динамика планетарной добычи индия, по данным USGS

По приблизительным оценкам американских геологов разведанный мировой резерв металлического индия – 25 тысяч, потенциал – 60 тысяч тонн.

Редкость в природе – главный недостаток индия. Запасы исчерпаются через пару десятилетий. Задачей номер один становится повторное эффективное использование материалов.

Технология производства

Сырьем служат отходы, полуфабрикаты производства цинка, олова, свинца.

Этапы получения металла традиционны:

Мировой производитель номер один – Китай (80%).

Где используется

Утилитарные достоинства – ковкость, легкоплавкость, прочность – обусловили сферы применения металла.

Первыми покупателями стали стоматологи и авиастроители.

Атом, космос, наука

С середины 1940-х годов характеристики металла начали использовать ядерщики и создатели космической техники:

Изотопом «вычисляют» присутствие нейтрино.

Слитки индия

Другие отрасли

Еще шире ассортимент продукции гражданского сектора экономики:

Оловянно-индиевый оксид признан незаменимым для электроники с жидкокристаллическими экранами: планшетов, мониторов, ноутбуков, смартфонов, телевизоров.

Эстеты ценят «синее золото» – сплав благородного металла с индием (46:54, формула AuIn2).

Стоимость

Источник

Индий, свойства атома, химические и физические свойства

Индий, свойства атома, химические и физические свойства.

114,818(1) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 2 5p 1

Индий — элемент периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с атомным номером 49. Расположен в 13-й группе (по старой классификации — главной подгруппе третьей группы), пятом периоде периодической системы.

Физические свойства индия

Атом и молекула индия. Формула индия. Строение атома индия:

Индий – металл. Относится к группе лёгких металлов.

Индий обозначается символом In.

Как простое вещество индий при нормальных условиях представляет собой ковкий, легкоплавкий, очень мягкий металл серебристо-белого цвета. Сходен по внешнему виду с цинком.

Молекула индия одноатомна.

Химическая формула индия In.

Строение атома индия. Атом индия состоит из положительно заряженного ядра (+49), вокруг которого по пяти оболочкам движутся 49 электронов. При этом 46 электронов находятся на внутреннем уровне, а 3 электрона – на внешнем. Поскольку индий расположен в пятом периоде, оболочек всего пять. Первая – внутренняя оболочка представлена s-орбиталью. Вторая – внутренняя оболочка представлены s- и р-орбиталями. Третья и четвертая – внутренние оболочки представлены s-, р- и d-орбиталями. Пятая – внешняя оболочка представлена s-орбиталью. На внешнем энергетическом уровне атома индия на 5s-орбитали находятся два спаренных электрона, на 5p-орбитали – один неспаренный электрон. В свою очередь ядро атома индия состоит из 49 протонов и 66 нейтронов. Индий относится к элементам p-семейства.

Радиус атома индия (вычисленный) составляет 156 пм.

Атомная масса атома индия составляет 114,818(1) а. е. м.

Индий, будучи благородным металлом, отличается относительно низкой реакционной способностью.

Изотопы и модификации индия:

Свойства индия (таблица): температура, плотность, давление и пр.:

204Радиус атома (вычисленный)156 пм205Эмпирический радиус атома*155 пм206Ковалентный радиус*144 пм207Радиус иона (кристаллический)In 3+

7,02 г/см 3 (при температуре плавления 156,5985 °C и иных стандартных условиях , состояние вещества – жидкость)402Температура плавления*156,5985 °C (429,7485 K, 313,8773 °F)403Температура кипения*2072 °C (2345 K, 3762 °F)404Температура сублимации405Температура разложения406Температура самовоспламенения смеси газа с воздухом407Удельная теплота плавления (энтальпия плавления ΔH_пл)*3,281 кДж/моль408Удельная теплота испарения (энтальпия кипения ΔH_кип)*231,8 кДж/моль409Удельная теплоемкость при постоянном давлении0,238 Дж/г·K (при 0-150 °C)410Молярная теплоёмкость*26,74 Дж/(K·моль)411Молярный объём15,7 см³/моль412Теплопроводность81,8 Вт/(м·К) (при стандартных условиях ),

81,8 Вт/(м·К) (при 300 K)500Кристаллическая решётка511Кристаллическая решётка #1512Структура решёткиТетрагональная объёмно-центрированная

513Параметры решёткиa = 3,252 Å, c = 4,946 Å514Отношение c/a1,52515Температура Дебая129 K516Название пространственной группы симметрииI4/mmm517Номер пространственной группы симметрии139900Дополнительные сведения901Номер CAS7440-74-6

205* Эмпирический радиус атома индия согласно [1] и [3] составляет 167 пм и 166 пм соответственно.

206* Ковалентный радиус индия согласно [1] составляет 142±5 пм.

401* Плотность индия согласно [4] составляет 7,362 г/см 3 (при 20 °C и иных стандартных условиях , состояние вещества – твердое тело) и 7,023 г/см 3 (при 157 °C и иных стандартных условиях , состояние вещества – жидкость).

402* Температура плавления индия согласно [4] составляет 156,6 °С (429,75 K, 313,88 °F).

403* Температура кипения индия согласно [4] составляет 2109 °C (2382,15 K, 3828,2 °F).

407* Удельная теплота плавления (энтальпия плавления ΔH_пл) индия согласно [3] и [4] составляет 3,24 кДж/моль и 3,26 кДж/моль соответственно.

408* Удельная теплота испарения (энтальпия кипения ΔH_кип) индия согласно [3] и [4] составляет 225,1 кДж/моль и 227,6 кДж/моль соответственно.

410* Молярная теплоёмкость индия согласно [3] составляет 26,7 Дж/(K·моль).

Источник