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.

Индий

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:

  • В 1863 году Фердинанд Райх и его помощник Теодор Рихтер изучали местную цинковую руду на предмет наличия таллия. Применяли новый метод – спектральный анализ.
  • Исследуя спектральные линии образцов, обнаружили ослепительную синеву. Такого варианта химией зарегистрировано не было.

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

  • Результатом серии опытов стали два стержня размером с карандаш из чистого металла. Французские академики определили стоимость материала (чуть более 100 граммов) в $80 тысяч.
  • На Всемирной парижской выставке 1867 года сенсацией стал слиток индия массой 500 г.

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.

металл индий

У металла есть и другие интересные физические и химические свойства:

  • Температура плавления определяется размерами частиц металла: мелкодисперсный порошок плавится при 40°С. Данному свойству объяснений не найдено.
  • На воздухе не окисляется, сохраняя блеск.
  • В воздушно-водной среде медленно ржавеет.
  • Нагревшись до 810°С, воспламеняется, создавая пламя фиолетовых оттенков.
  • Неохотно реагирует со щелочами, растворяется кислотами.
  • Растворяет олово, ртуть, свинец, других «соседей» по таблице.

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

Свойства атома
Название, символ, номер И́ндий / Indium (In), 49
Атомная масса
(молярная масса)
114,818(1) 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 +1, +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 429,7485 K ​(156,5985 °C)
Температура кипения 2345 K (2072 °C)
Уд. теплота плавления 3,24 кДж/моль
Уд. теплота испарения 225,1 кДж/моль
Молярная теплоёмкость 26,7 Дж/(K·моль)
Молярный объём 15,7 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки Тетрагональная
Параметры решётки a=3,252 c=4,946
Отношение c/a 1,52
Температура Дебая 129 K
Прочие характеристики
Теплопроводность (300 K) 81,8 Вт/(м·К)
Номер CAS 7440-74-6

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:

  • Ими могли бы стать собственные минералы – франкеит, цинковая обманка, халькопирит, борнит. Доля индия здесь – 0,049-0,99%, но такие руды еще более редки.
  • Три четверти сырья дают свинцово-цинковые месторождения, 12-16% – оловянные. Другие источники получения металла – медные, железные рудники.
халькопирит
Халькопирит

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

Месторождения, добыча

Запасы индия на планете аккумулированы в двух локациях:

  • Северная Америка – Канада, США.
  • Юго-Восточная Азия – КНР, Южная Корея, Япония.

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

Динамика планетарной добычи индия, по данным USGS
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.

Индий металл

Этапы получения металла традиционны:

  1. Сырье обогащают. То есть воздействуют серной кислотой, получая растворенный индий. Методом гидролиза осаждают концентрат.
  2. Концентрат превращают в черновой металл, цементируя на цинке и алюминии.
  3. Способ получения рафинированного продукта – сегментированная плавка.

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:

  • Уплотнитель-герметизатор космических аппаратов, ускорителей элементарных частиц.
  • Оксид вещества – компонент стекла, поглощающего тепловые нейтроны.
  • Связка оксид ртути-индий – материал долговечных энергоемких аккумуляторов специального назначения.

Изотопом «вычисляют» присутствие нейтрино.

Слитки индия
Слитки индия

Другие отрасли

Еще шире ассортимент продукции гражданского сектора экономики:

  • Зеркала, осветительные приборы (рефлекторы, прожекторы). Использовано свойство металла отражать предмет либо световой пучок без искажений.
  • Полупроводники. Чистый (примесей не более 0,0001%) индий «превращает» в проводники другие материалы.
  • Термоэлементы.

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

  • Изотопы вещества используют фармацевты.
  • Прочные нержавеющие сплавы «индий + металл» востребованы ювелирами и стоматологами.

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

Стоимость

Увеличение объемов добычи идет кратно, но цена не падает, а увеличивается в разы: со $110 (2002) до $990 (2019) за кг.

Проверить совместимость мужчины и женщины по Знаку Зодиака

Знак Зодиака мужчины

♈ Овен
♉ Телец
♊ Близнецы
♋ Рак
♌ Лев
♍ Дева
♎ Весы
♏ Скорпион
♐ Стрелец
♑ Козерог
♒ Водолей
♓ Рыбы

Знак Зодиака женщины

♈ Овен
♉ Телец
♊ Близнецы
♋ Рак
♌ Лев
♍ Дева
♎ Весы
♏ Скорпион
♐ Стрелец
♑ Козерог
♒ Водолей
♓ Рыбы


Рейтинг автора
Автор статьи
Петрова Вероника Александровна
Мне 36 и я специалист в области минералогии. Сейчас я в декрете и всё свободное время посвящаю самоцветам. В этом блоге я делюсь информацией про камни и их свойства — присоединяйтесь, задавайте вопросы и пишите комментарии!
Написано статей
471
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5 (1 оценок, среднее: 5,00 из 5)
Загрузка...

Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: