Главная Индий - пластилиновый элемент
10:07
Индий - пластилиновый элемент

Почему жидкокристаллические мониторы не из дешевых? В них содержится индий. Один килограмм этого металла оценивается примерно в 700 долларов. Добыть же это кило не просто. Индий извлекают из отходов производства свинца,олова, цинка.Загвоздка в том, что максимальное содержание металла в этих производных не больше одной сотой процента.

Индий-металл-Свойства-индия-Применение-индия-4

ИСТОРИЯ

В 1863 г. директор Металлургической лаборатории Фрейбергской горной академии в Саксонии Рейх и его ассистент и преподаватель химии Рихтер занимались спектроскопическим анализом полиметаллических руд и "земель" из района Фрейберга. Они пытались обнаружить в этих пробах элемент таллий, незадолго до этого (1861) открытый учеными Англии и Франции. В спектре одного из образцов цинковой обманки они неожиданно увидели две яркие синие линии, не принадлежащие ни одному из известных элементов. Вскоре им удалось выделить из минерала незначительное количество (не более 0,1%) нового элемента, который был назван индием от названия древнеиндийской синей краски - индиго. Первые определения атомного веса индия (76) были неправильными, так же как и заключение, что индий двухвалентен. В 1869 - 1871 гг. Менделеев путем исследования удельной теплоемкости индия и его химических свойств пришел к выводу, что он должен иметь атомный вес около 114 (совр. 114, 82) и по его способности образовывать квасцы должен быть отнесен к элементам подгруппы алюминия. Позднее Мозели с помощью рентгеновского анализа полностью подтвердил выводы Менделеева.

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, касситеритах, галенитах, халькопиритах (10–4-10–2 %),пиритах и пирротинах (до 10–2 %).

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.

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:

In3+ + Al = In + Al3+.

Для более глубокой очистки индий подвергают электролитическому рафинированию, вакуумной обработке для удаления летучих примесей, зонной плавке или вытягиванию кристалла из расплава.

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Индий - серебристо-белый, обладающий сильным блеском металл. Он очень мягкий, легко режется ножом и плавится при весьма низкой температуре (температура плавления 156,4°). Температура кипения, напротив, довольно высока (2300°). Удельный вес 7,31. Удельная теплоемкость 0,057.

Индий-металл-Свойства-индия-Применение-индия-3

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Свойства простого вещества. Индий – металл серебристо-белого цвета, не тускнеющий на воздухе при длительном хранении и даже в расплавленном состоянии. Плотность кристаллического индия 7310 кг/м3, а расплавленного – 7030 кг/м3. Кристаллическая решетка тетрагональная. 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, 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):

2In + 3O2 = 2In2O3.

В присутствии кислорода медленно корродирует в воде с образованием гидроксида:

4In + 3O2 + 6H2O = 4In(OH)3.

Слабо растворяется на холоде в разбавленных кислотах, значительно лучше при нагревании. Легко растворяется в галогеноводородных кислотах (в HF – в присутствии окислителя):

2In + 6HCl = 2InCl3 + 3H2 

2In + 6HF + 3H2O2 = 2InF3 + 6H2O.

Реакция индия с концентрированной серной кислотой на холоде протекает с выделением водорода, при нагревании – диоксида серы. В зависимости от добавленного количества кислоты возможно образование нормального сульфата или комплексной кислоты:

2In + 6H2SO4 = In2(SO4)3 + 3SO2  + 6H2O (при нагревании)

In + 2H2SO4 + 3,5H2O = HIn(SO4)2·3,5H2OЇ + 2H2 (на холоде).

Индий легко растворяется в азотной кислоте различной концентрации с образованием нитрата индия (III):

In + 4HNO3 = In(NO3)3 + NO + 2H2O.

Индий не реагирует с уксусной кислотой, но растворяется в растворе щавелевой:

2In + 6H2C2O4 = 2H3[In(C2O4)3] + 3H2.

С галогенами при легком нагревании образует тригалогениды:

2In + 3X2 = 2InX3 (X = F, Cl, Br, I).

При взаимодействии индия с сероводородом при 1000° С или при сплавлении стехиометрических количеств индия и серы в атмосфере СО2 можно получить сульфид индия(I):

In + H2S = In2S + H2 (1000° С)

2In + S = In2S.

Индий не реагирует с бором, углеродом и кремнием, не известны также соответствующие борид, карбид, силицид. Водород с индием также не реагирует и очень плохо в нем растворяется (менее 1 см3 на 100 г In); известны, однако, гидриды индия – (InH3)n и InH. При сплавлении индия с его тригалогенидами можно получить галогениды, в которых индий находится в низших степенях окисления +1 и +2 (наряду с нестехиометрическими галогенидами).

Важнейшие соединения:

В соединениях степень окисления индия обычно +3, реже, особенно в соединениях с галогенами и халькогенами +2 и +1. Для соединений индия в низших степенях окисления характерно диспропорционирование в водной среде на соединения индия(III) и свободный металл.
Оксид индия In2O3 образуется пря нагревания гидроксида, сульфата или нитрата. Это светло-желтый порошок, при нагревании темнеющий, растворимый в кислотах и нерастворимый в воде, щелочах и аммиаке. 

Гидроксид индия(III), In2O3·aq выпадает из раствора солей индия при добавлении аммиака. Гидроксид - белый, студенистый осадок, нерастворимый в разбавленном аммиаке, может легко образовать коллоидный раствор, что препятствует его выпадению. Легко растворим в кислотах и в избытке щелочей, является амфотерным соединением.

Соли: например, нитрат In(NО3)3·41/2Н3О; сульфат In2(SO4)3. Соли трехвалентного индия, как правило, бесцветны, за исключением оксалатов, фосфатов и сульфидов, легко растворимы в воде. В растворе они сильно гидролизованы.

В щелочной среде образуются кислородсодержащие соли, в которых индий входит в состав аниона, называемые индатами. Индий также может образовывать ацидосоединения. В водном растворе индий не образует аммиачных комплексов.
Галогениды InCl3 и InВг3 бесцветны, InI3 существует в желтой и красной модификации, растворимы (InF3 очень мало растворим). В парообразном состоянии галогениды ассоциированы в димерные молекулы, так же как галогениды алюминия.
Двойные соли (ацидосоли): например, K3InCl6·11/2H2O (гексахлороиндат(III) калия); NH4In(SO4)2·12H2O (аммониевые квасцы индия).
Хлорид индия(II) InCl2 получают при нагревании индия в токе хлористого водорода в виде янтарно-желтого расплава, который застывает в бесцветные кристаллы. Считают, что в решетке места катионов заполнены статистически распределенными ионами In+ и In3+, In[InCl4]. Вода разлагает InCl2 на металлический индий и InCl3. Реакция идет в две стадии:
1) 2InCl2 = InCl + InCl3 
2) 3InCl = 2In + InCl3.

ПРИМЕНЕНИЕ

  • используется в микроэлектронике как акцепторная примесь к германию и кремнию.
  • применяется в производстве стекла для жидкокристаллических экранов.
  • компонент легкоплавких припоев.
  • иногда применяется для покрытия зеркал, при этом отражающая способность зеркал не хуже, чем у серебряных, а стойкость к воздействию атмосферы — больше.
  • как материал для фотоэлементов.
  • как люминесцентный материал.
  • Арсенид индия применяется как высокотемпературный термоэлектрический материал с очень высокой эффективностью, для увеличеня эффективности обычно легируется 10% фосфида индия.

В последние годы мировое потребление индия быстро растёт и в 2005 достигло 850 тонн. Электрохимическая система индий-окись ртути служит для создания чрезвычайно стабильных во времени источников тока(аккумуляторов) высокой удельной энергоемкости для специальных целей. Важной областью применения индия является техника высокого вакуума где он используется в качестве уплотнителя(прокладки, покрытия) и особенно актуально его использование в конструировании мощных ускорителей элементарных частиц. Кроме того он используется как уплотнительный материал в космосе. Сплавы индия с серебром нечувствительны к воздействию сероводорода и служат для создания высококачественных отражающих поверхностей. Ряд сплавов индия с галлием, оловом и цинком являются жидкостями при комнатной температуре(один из сплавов плавится при +3 градуса Цельсия) и являются превосходными жидкометаллическими теплоносителями. Сам по себе чистый индий в высокой степени способен к захвату тепловых нейтронов и может быть использован для управления атомным реактором.

Оксид индия находит применение в атомной технике для изготовления стекла применяемого для поглощения тепловых нейтронов. Наиболее широкораспространенный состав такого стекла -(оксид бора-33%,оксид кадмия-55%, оксид индия-12%).

ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ

Индий токсичен. ПДК в воздухе 0,1 мг/м3. Индиевая пыль вызывает воспалительные и склеротические воспаления легких, поражает печень и другие внутренние органы. Растворимые соединения индия раздражают кожу, глаза, слизистые оболочки.

 

Категория: Хим. элементы | Просмотров: 93 | Добавил: Сергей
Всего комментариев: 0
avatar