Происхождение названия металла индий

Свойства индия

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.

Обычно, это и вовсе 0,001%. Процесс извлечения этих 0,001% не из легких. Вот и его стадии:

Вычленить из исходного сырья концентрированный индий. Этот металл осаждается из раствора меди, цинка, олова при кислотности равной 4.

Из образовавшегося концентрата извлекают черновой индий. Он так назван, поскольку имеет черный цвет. Черновой металл осветляют. Процесс называется «рафинирование».

Минус метода в том, что весь индий извлечь не удается. А его в продуктах промежуточного производства других металлов и так, как уже указывалось немного.

Извлечь элемент полностью позволяет другой принцип — выборочного перехода частиц металла из водного раствора в слой органики.

Жидкость, образовавшаяся в процессе жизнедеятельности или гниения живых организмов, как бы притягивает индий.

Проблема в том, что вместе с ним, она притягивает и еще некоторые элементы. Поэтому требуется дополнительная фильтрация.

Так что, этот метод, тоже трудоемкий. Зачем же такие мучения, неужели только ради мониторов? Нет.

Индиевое покрытие нужно запчастям алюминиевых поршней в двигателях. Иначе, они и быстро износятся. «Сердце» машины придется ремонтировать, а то и менять.

• Применение индия
• — Элемент под 49-ым номером в таблице Менделеева необходим для производства фотоэлементов
• — В микроэлектронике индий применяют как, так называемую, «акцепторную примесь». Иными словами металл нужен, чтобы захватывать и удерживать ионы других металлов, германия, к примеру

— 49-ый элемент люминесцентен. Без него вряд ли что-либо сияло в темноте.

— Индием покрывают зеркальные поверхности. Чаще всего, это фары машин. Напыление более стойкое к атмосферным воздействиям, чем серебряное.

Отражающие же параметры у индия ничуть не хуже, чем у серебра, которое тоже используют для фар.

— «Героя» статьи используют в паяльном деле. Он легко плавится и, в отличие от других металлов, может соединять разные по свойствам составляющие.

1. К примеру, легко соединяет медные и пластиковые элементы или металлические детали со стеклянными
2. — Индий пригождается в электрической сфере. Здесь приходится кстати его устойчивость к высоким температурам
3. — Используется в фармацевтике
4. — К индию прибегают в космонавтике, где с его помощью герметизируют ракеты, шатлы. Из металла изготавливают прокладки, которые размещают в иллюминаторах, дверях и так далее
5. — В атомной промышленности индий используют для стекол, способных поглощать нейтроны.

— Не обходится без металла №49 и ювелирное дело. Индий добавляют в драгоценные сплавы, чтобы те стали мягче и податливее.

Как видно, есть для чего стараться добывать элемент №49. Проблема в том, что он относится к группе «рассеянных».

Месторождения и добыча индия

Иными словами, месторождений как таковых нет. Элемент равномерно распределен в земной коре. Причем, индия в недрах крайне мало.

В основном, он входит в состав некоторых минералов. Среди них: — сакуринит, патрукит, джалиндит.

Встречается и самородный индий, но это редчайшее явление. В составе камней обычно нет и тысячной доли редкого металла.

Исключения – минералы. Из них можно извлечь сотые проценты индия, что тоже не дотягивает до промышленных масштабов.

Проще всего извлечь металл из цинковой или свинцовой руд. Это и делают. По их запасам в мире лидируют КНР, Канада и США.

В Канаде запасы индия оценены в 700 тонн. В остальных странах и того меньше. В России, к примеру, хранится всего 200 тонн редкого элемента.

• Это лишнее подтверждение того, что индий заслуженно входит в топ 10-ти самых редких и ценных металлов мира.
• В связи с этим, и постоянно растущими ценами на элемент, его стараются вторично перерабатывать.
• То есть, детали с содержанием индия не выбрасывают, а отправляют на переплавку.

Интересно, что столь необходимый элемент сегодня, открыт только 150 лет назад. А впервые применили его и вовсе в середине прошлого века.

Тогда индий использовали для подшипников двигателей самолетов. Это произошло во время второй мировой войны.

О существовании индия, а тогда просто элемента с массой атома 114,818(1) г/моль предположил Менделеев.

Открыли же металл ученые Фердинанд Рейх и Теодор Рихтер. Они обнаружили вещество, исследуя цинковую руду.

Проделав спектральный анализ материала, мужчины заметили, в электромагнитном излучении яркий синий металл.

Он напоминал по цвету плоды дерева индиго. Излучение шло от частиц металла, который и назвали индий.

Позже выяснилось, что и горит вещество синим, даже фиолетовым пламенем. При этом, индий соединяется с кислородом, образуя оксид.

После рафинирования этот металл принимает бело-серебристую, искрящуюся окраску. Она не тускнеет, даже если индий годы пролежит на воздухе.

Элемент – своего рода пластилин. Моос, составивший шкалу твердости минералов, металлов, горных пород поставил индию 1 балл.

У алмаза, к примеру, 10 баллов. Мягче 49-го элемента только тальк, а его, как известно можно искрошить, слегка нажав на поверхность минерала.

С таким «мягким» характером индий смог добиться карьерных высот, пройдя путь от «ненужного» к незаменимому для человечества элементу.

Индий — сверхмягкий и таинственный металл спектрального цвета индиго

Индий – металл серебристо-белого цвета. Он относится к 13-ой группе периодической таблицы химических элементов и имеет 49-й атомарный номер. Данный металл причисляют к категории легких. В чистом виде он отличается ковкостью и низкой температурой плавления. По молярной массе индий близок к алюминию (имеет аналогичные свойства). По внешнему виду он напоминает свежий срез цинка.

Индий очень мягкий. Его можно резать ножом. Он в 5 раз мягче свинца. Его показатель по шкале Мооса составляет 1,2 (ниже – только тальк).

История открытия

Индий был случайно обнаружен немецкими химиками Райхом и Рихтером в процессе проведения спектрального анализа. Ученые исследовали цинковую обманку, чтобы найти следы теллура. В ходе проверки они увидели линию металла голубого цвета, не характерную для уже известных элементов.

Первично было получено небольшое количество материала. Но спустя 4 года (в 1867) был представлен килограммовый слиток. Первое время индий считался 2-валентным, что выбивалось из периодической таблицы элементов. Позже было определено, что данный элемент является 3-валентным и находится ближе к алюминию.

Название

Неизвестный металл назвали индием по причине его окраски при спектральном анализе. Он напоминает плоды дерева индиго.

Индий в природе

Элемент относится к категории редких. Как таковых месторождений индия не существует. Он равномерно распределен по всей земной коре. Считается, что в каждой ее тонне содержится 0,25 г этого редкого металла, что в 3 раза больше серебра.

Индий содержится в нескольких минералах. К их числу относятся рокезит, индит, джалиндит, патрукит. Данный металл встречается в рудах, переработка которых – основной источник его добычи.

В большинстве случаев количественное содержание индия ничтожно. В породе может присутствовать 0,001% этого металла, что считается средним количеством. Он присутствует в отдельных минералах. Например, в сфалерите содержится до 0,1% индия, что также ничтожно мало.

По предварительным оценкам, если сохранится текущий уровень добычи, запасы металла будут исчерпаны через 20 лет. Учитывая, что его добывают всего 70 лет, можно сделать вывод о том, насколько мизерное количество индия можно извлечь.

Дополнительную сложность представляет многоэтапный процесс получения данного металла. По этой причине его стоимость постоянно растет. Еще 2002 году 1 кг стоил $100. В 2015 она превысила $700. К середине 2017 цена начала снижаться. Сейчас она колеблется на уровне $200-230 за кг.

Получение

Наиболее распространенный и доступный способ получения индия – из промежуточных отходов производства цинка. Менее востребованный – при выделении свинца и олова.

Процесс добычи состоит из 3 этапов:

• производство концентрата. Используется способность индия к растворению в кислотах. Для обработки исходного сырья часто применяется серная кислота. Далее следует гидролитическое осаждение;
• выделение чернового металла. Применяется цементация на цинке и алюминии;
• рафинирование. Используются разные методики осветления металла. Наиболее распространенной остается зонная плавка.

Еще одна интересная технология получения индия подразумевает применение органики. Металл стремится к разлагающимся веществам, так как такое свойство имеет не только он, его приходиться дополнительно очищать.

Объемы потребления и добычи

Наиболее крупным производителем индия считается Китай. Объемы добычи в этой стране достигают 300-400 тонн. Всего в год получают 600-700 тонн, и такое же количество восстанавливают при переработке.

Сферы применения индия

Большая часть (свыше 60%) используется для изготовления жидкокристаллических экранов. Сплав индия-олова наносится на поверхность в виде прозрачной пленки из электродов. Количество устройств, оснащенных ЖК-экранами продолжает увеличиваться, что определяет спрос на столь редкий элемент.

Индий востребован в космической отрасли. Он используется для изготовления прокладок при сборке корпусов, установке иллюминаторов, герметизации космических аппаратов и ускорителей частиц.

Благодаря высокой адгезии металл входит в состав множества припоев. С его помощью соединяют разные материалы. Индий можно приварить к стеклу.

Распространенное применение данного металла – создание отражающих напылений в соединениях с серебром. Он часто присутствует в астрономических зеркалах. Индий востребован при изготовлении отражающих поверхностей автомобильных фар. Характеристики сплава не уступают серебру, но покрытие лучше выдерживает атмосферные колебания.

Благодаря высокому сечению захвата тепловых нейтронов, индий можно использовать для управления атомным реактором. Для достижения лучшего эффекта его совмещают с другими элементами, обладающими аналогичными характеристиками.

Скупка индия

Благородный цветной металл индий представляет высокую ценность, поэтому при продаже старого лома можно хорошо заработать. Редкий и дорогой металл имеет серебристо-белый внешний вид с легкими оттенками синего.

Материал широко изучается учеными и еще хранит немало загадок, так что сфера его применения постоянно расширяется. Из него делают инновационные зеркала, рефлекторы и оптические приборы.

Он улучшает проводимость, так что используется как полупроводник.

Если у вас возникают вопросы относительно мягкого серебристого металла, обратитесь за консультацией к нашим специалистам. Мы проводим идентификацию и предлагаем скупку индия на выгодных условиях. Прием лома индия производится у физических и юридических лиц в офисе, а также по почте.

Индий

Индий — один из самых мягких металлов в мире, который можно легко откусить зубами.

Индий обнаружили немецкие химики Фердинанд Райх и Теодор Рихтер (Theodore Richter) в 1863 году при спектроскопическом исследовании цинковой обманки.

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).

Впоследствии металл был выделен Рихтером в незначительном количестве, но на Всемирной выставке 1867 года уже был представлен полукилограммовый слиток индия.

Происхождение названия

Яркая эмиссионная линия в спектре индия — цвета индиго.

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.

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.

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 йодом, 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

• Температура плавления 156,5985 °C (429,7485 K)
• Температура кипения 2072 °C (2345 K)
• Плотность: 7,362 (+20 °C, г/см³)
  • 7,023 (157 °C, г/см³)
  • 5,763 (2109 °C, г/см³)
• Критическая температура сверхпроводимости (атмосферное давление, массивные образцы) 3,405 K
• Давление паров (в мм рт. ст.):
  • 0,01 (912 °C)
  • 0,1 (1042 °C)
  • 1 (1205 °C)
  • 10 (1414 °C)
  • 100 (1688 °C)
• Удельная теплоёмкость при постоянном давлении (0—150 °C): 0,238 Дж/г·K

Термодинамические параметры

• Стандартная энтальпия образования ΔH (298 К): 0 кДж/моль (т)
• Стандартная энергия Гиббса образования ΔG (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 ΔHпл: 3,26 кДж/моль
• Энтальпия кипения ΔHкип: 227,6 кДж/моль

Дополнительная информация

• Сплав с 40 % платины имеет золотисто-жёлтый цвет. Известно «зелёное золото» — сплав 75 % золота с 20 % серебра и 5 % индия.
• Твёрдость по Бринеллю 9 МПа, по Моосу 1,2.
• Водород малорастворим в металлическом индии — менее 1 мл на 100 г индия.

Изотопы

Основная статья: Изотопы индия

Природный индий состоит из двух изотопов — стабильного 113In (изотопная распространённость 4,29 %) и бета-радиоактивного 115In (95,71 %; период полураспада 4,41⋅1014 лет).

Получение

Динамика планетарной добычи индия, по данным USGS

Получают 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 привёл к повышению и колебаниям 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.

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 и так далее 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. В сплаве с оловом применяется как легкоплавкий припой с высокой теплопроводностью для термоинтерфейсов принудительно охлаждаемых электронных компонентов.
• 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) — выше. 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».
• 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.
• 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 %).
• Изотоп индия 115In предложен для детектирования низкоэнергетических электронных нейтрино : 115In + νe → 115Sn+e−+2γ

Индий не имеет ярко выраженной метаболической роли в организме. Соединения индия не всасываются в желудочно-кишечном тракте, умеренно всасываются при вдыхании. Индий может временно накапливаться в мышцах, коже и костях человека, его период полувыведения около двух недель. Растворимые соединения индия с валентностью III могут быть токсичными для почек при введении путем инъекции. Длительное вдыхание паров или мелкодисперсной пыли индия, его оксида или гидроксида может вызывать болезнь легких, получившую название Indium lung.

Предельно допустимая концентрация индия в воздухе рабочей зоны 0,1 мг/м3 (Национальный институт охраны труда, США). Однако после появления сведений о заболеваниях легких правила стали ужесточать. Так, японский национальный институт безопасности и гигиены труда установил ПДК на уровне 0.0003 мг/м3.

Индий

Индий — очень мягкий металл (мягче него лишь литий). Если вы согнете кусочек металлического индия, он издаст необычный хруст. Такой звук возникает из-за разрушения и перестройки кристаллов внутри металла. Похожим свойством обладает олово, соседний в периодической таблице элемент.

Металл получил такое название из-за фиолетово-синего цвета линии спектра (по латыни In­dicum — «Индиго»), но был открыт дальтоником!

В 1863 году немецкие ученые Фердинанд Райх и Иероним Рихтер открыли индий. Райх изучал цинковую руду сфалерит, надеясь, что та содержит недавно открытый элемент таллий. Он проверял осадок на спектроскопе, где должна была проявиться характерная зеленая линия. Райх был дальтоником, поэтому попросил своего коллегу Рихтера проверить для него спектр.

Ученые были удивлены: вместо зеленой линии Рихтер заметил насыщенную фиолетово-синюю линию, которая не была обнаружена ранее. Райх и Рихтер поняли, что нашли новый элемент и назвали его латинским словом in­dicum, то есть «фиолетовый» или «индиго». Ученые позже поссорились из-за того, кто же все-таки открыл этот элемент.

Рихтер утверждал, что он был единственным первооткрывателем индия.

Рихтер продолжил выделять металл в 1864 году. В 1867-м на всемирной выставке в Париже был продемонстрирован слиток индия весом в 0.5 кг.

Применение индия

Подобно галлию, индий наносят на стекло: оседая, он образует зеркальную поверхность, которая обладает такой же отражающей способностью, как и зеркало с добавлением серебра, но при этом не так сильно корродирует. Индий добавляют для получения прочных твердых сплавов, используемых в стоматологии, а также для предотвращения термической усталости в припоях усиленных стыков.

Точка плавления индия (429.7485 К или 156.5985 °C) – одна из определяющих точек международной температурной шкалы ITS-90.

Индий не используется в метаболизме живых организмов, но в небольших дозах его соли вызывают повышение метаболизма.

Если проглотить больше пары миллиграммов соли индия, в организме начнется токсическая реакция, влияющая на сердце, желудочно-кишечный тракт и почки.

Радиоактивный изотоп In-111 излучает гамма-радиацию и используется в точных медицинских сканерах для распознавания остеомиелита (острая или хроническая костная инфекция) и пролежней.

Этот элемент не находил значительного применения до Второй мировой войны (тогда его использовали для покрытия подшипников самолетов). Зато сегодня оксид индия-олова входит в состав LCD-телевизоров и компьютерных мониторов.

Это хороший проводник электричества, который позволяет посылать сигналы к отдельным пикселям экрана без помех для света от других пикселей. Производство индия быстро выросло за последние десятилетия.

Лидером производства индия является Китай.

Нахождение в природе

Чистый металлический индий может быть найден в природе, но большую часть его получают в качестве побочного продукта при плавлении цинковой руды.

Основываясь на текущих скоростях потребления, ученые предполагают, что его хватит для удовлетворения потребностей только на 13 лет. Чтобы продолжать производить телевизоры, компьютеры и смартфоны, нам необходимо активнее перерабатывать вторичное сырье для выделения индия. И не только для этого…

Источники: The Pe­ri­od­ic Ta­ble A vis­ual guide to the el­e­ments (p.118), Wikipedia/In­di­um, Wikipedia/Индий.