Индий

Распространение в природе

Физические свойства

Химические свойства

Получение

Применение

Индий (лат. Indium), In, химический элемент III группы периодической системы Менделеева; атомный номер 49, атомная масса 114,82; белый блестящий мягкий металл. Элемент состоит из смеси двух изотопов: ¹¹³In (4,33%) и ¹¹⁵In (95,67%); последний изотоп обладает очень слабой β-радиоактивностью (период полураспада T_½ = 6·10¹⁴ лет).

В 1863 году немецкие ученые Ф. Райх и T. Рихтер при спектроскопическом исследовании цинковой обманки обнаружили в спектре новые линии, принадлежащие неизвестному элементу. По ярко-синей (цвета индиго) окраске этих линий новый элемент был назван Индий.

Распространение Индия в природе. Индий - типичный рассеянный элемент, его среднее содержание в литосфере составляет 1,4·10^-5% по массе. При магматических процессах происходит слабое накопление Индия в гранитах и других кислых породах. Главные процессы концентрации Индия в земной коре связаны с горячими водными растворами, образующими гидротермальные месторождения. Индий связан в них с Zn, Sn, Cd и Pb. Сфалериты, халькопириты и касситериты обогащены Индием в среднем в 100 раз (содержание около l,4·10^-3 %). Известны три минерала Индия - самородный Индий, рокезит CuInS₂ и индит In₂S₄, но все они крайне редкие. Практическое значение имеет накопление Индия в сфалеритах (до 0,1%, иногда 1%). Обогащение Индия характерно для месторождений Тихоокеанского рудного пояса.

Физические свойства Индия. Кристаллическая решетка Индия тетрагональная гранецентрированная с параметрами а = 4,583Å и с= 4,936Å. Атомный радиус 1,66Å; ионные радиусы In³⁺ 0,92Å, In⁺ 1,30Å; плотность 7,362 г/см³. Индий легкоплавок, его t_пл 156,2 °C; t_кип 2075 °C. Температурный коэффициент линейного расширения 33·10^-6 (20 °С); удельная теплоемкость при 0-150°С 234,461 дж/(кг·К), или 0,056 кал/(г·° С); удельное электросопротивление при 0°C 8,2·10^-8 ом·м, или 8,2·10^-6 ом·см; модуль упругости 11 н/м², или 1100 кгс/мм²; твердость по Бринеллю 9 Мн/м², или 0,9 кгс/мм².

Химические свойства Индия. В соответствии с электронной конфигурацией атома 4d¹⁰5s²5p¹ Индий в соединениях проявляет валентность 1, 2 и 3 (преимущественно). На воздухе в твердом компактном состоянии Индий стоек, но окисляется при высоких температурах, а выше 800 °C горит фиолетово-синим пламенем, давая оксид In₂O₃ - желтые кристаллы, хорошо растворимые в кислотах. При нагревании Индий легко соединяется с галогенами, образуя растворимые галогениды InCl₃, InBr₃, InI₃. Нагреванием Индия в токе HCl получают хлорид InCl₂, а при пропускании паров InCl₂ над нагретым In образуется InCl. С серой Индий образует сульфиды In₂S₃, InS; они дают соединения InS·In₂S₃ и 3InS·In₂S₃. В воде в присутствии окислителей Индий медленно корродирует с поверхности: 4In + 3O₂+6H₂O = 4In(ОН)₃. В кислотах Индий растворим, его нормальный электродный потенциал равен -0,34 в, в щелочах практически не растворяется. Соли Индия легко гидролизуются; продукт гидролиза - основные соли или гидрооксид In(OH)₃. Последний хорошо растворим в кислотах и плохо - в растворах щелочей (с образованием солей - индатов): In(ОН)₃ + 3KOH = K₃[In(OH)₆]. Соединения Индия низших степеней окисления довольно неустойчивы; галогениды InHal и черный оксид In₂O - очень сильные восстановители .

Получение Индия. Индий получают из отходов и промежуточных продуктов производств цинка, свинца и олова. Это сырье содержит от тысячных до десятых долей процента Индия. Извлечение Индия складывается из трех основные этапов: получение обогащенного продукта - концентрата Индия; переработка концентрата до чернового металла; рафинирование. В большинстве случаев исходное сырье обрабатывают серной кислотой и переводят Индий в раствор, из которого гидролитическим осаждением выделяют концентрат. Черновой Индий выделяют главным образом цементацией на цинке или алюминии. Рафинирование производят химическими, электрохимическими, дистилляционными и кристаллофизическими методами.

Применение Индия. Наиболее широко Индий и его соединения (например, нитрид InN, фосфид InP, антимонид InSb) применяют в полупроводниковой технике. Индий служит для различных антикоррозионных покрытий (в т. ч. подшипниковых). Индиевые покрытия обладают высокой отражательной способностью, что используется для изготовления зеркал и рефлекторов. Промышленное значение имеют некоторые сплавы Индий, в том числе легкоплавкие сплавы, припои для склеивания стекла с металлом и другие.