Индий
Общие сведения
Индий представляет собой химический элемент тринадцатой группы периодической системы с атомным номером 49. Элемент был открыт в 1863 году немецкими химиками Фердинандом Райхом и Теодором Рихтером. Открытие произошло при спектральном анализе цинковой обманки, где была обнаружена спектральная линия цвета индиго, в честь которого металл и получил свое название. Вскоре после этого Теодор Рихтер смог выделить чистый металл, и уже на Всемирной выставке 1867 года был представлен слиток индия массой около полукилограмма.
Свойства и характеристики
По своим физическим свойствам индий является ковким, легкоплавким и мягким металлом серебристо-белого цвета, внешне напоминающим цинк. Температура его плавления составляет 156 градусов Цельсия, а температура кипения достигает 2072 градусов. Твердость элемента крайне низка и составляет 1,2 балла по шкале Мооса. В природе существуют два изотопа индия: стабильный индий-113 и радиоактивный индий-115, который отличается очень большим периодом полураспада.
Химические свойства индия характеризуются тем, что при комнатной температуре на воздухе он не покрывается оксидной пленкой. При нагревании свыше 800 градусов Цельсия металл горит фиолетово-синим пламенем, образуя оксид. Индий растворяется в серной и соляной кислотах, при этом растворение в азотной и хлорной кислотах происходит еще активнее. С плавиковой и органическими кислотами реакция протекает медленно. Элемент способен образовывать индаты при взаимодействии с растворами щелочей. В крепких щелочах при нагревании индий реагирует с хлором, бромом, йодом, серой, селеном и теллуром. Элемент проявляет степени окисления от +1 до +3, среди которых трехвалентные соединения являются наиболее устойчивыми.
С медицинской точки зрения длительное вдыхание паров или пыли индия вызывает специфическое профессиональное заболевание легких. Индий выводится из организма и не накапливается в нем, в отличие от кадмия, однако экологические требования к его концентрации в воздухе рабочей зоны постоянно ужесточаются.
Нахождение в природе
Индий не образует самостоятельных месторождений и обычно входит в состав руд других металлов. В природе могут встречаться самородки индия, а также такие редкие минералы, как рокезит, индит, кадмоиндит и джалиндит. Как правило, элемент сопутствует цинку и кадмию, добываясь из сфалерита. В незначительных количествах индий также может быть обнаружен в халькопирите. Промышленное значение для добычи имеет исключительно сфалерит.
Получение
Сырье для получения индия содержит крайне низкий процент этого металла, варьирующийся в пределах от тысячных долей процента до одного процента. Основным источником для его извлечения служат отходы цинкового производства. Процесс получения начинается с перевода сырья в раствор путем обработки серной кислотой, после чего гидролитическим осаждением выделяется индиевый концентрат. Затем концентрат подвергается длительному рафинированию для очистки от примесей, основную массу которых составляет цинк. Черновой металл извлекают из раствора с помощью цементации на цинке или алюминии. Основным мировым производителем индия является Китай.
Применение
Около 70 процентов мирового потребления индия приходится на производство жидкокристаллических экранов для компьютерных дисплеев. Стремительный рост спроса на этот металл и его ограниченные запасы, которые могут быть исчерпаны в течение ближайших двадцати лет, приводят к высокой стоимости индия, достигавшей 900 долларов за килограмм. Это существенно влияет на стоимость жидкокристаллических мониторов.
В микроэлектронике индий применяется в качестве примеси к германию и кремнию, а фосфид индия и арсенид индия используются как полупроводники и термоэлектрические материалы. Элемент является важным компонентом легкоплавких припоев и сплавов; например, сплав галинстан, содержащий около пятой части индия, остается жидким при комнатной температуре. Индий также применяется для нанесения покрытий на зеркала, в том числе автомобильные фары, и выступает в качестве уплотнителя в технике высокого вакуума.
В ювелирном деле индий используется для изменения свойств и цвета драгоценных металлов. Добавление 1 процента индия к серебру способно вдвое увеличить его твердость. Сплав, состоящий из 75 процентов золота, 20 процентов серебра и 5 процентов индия, обладает золотисто-зеленым оттенком и известен как зеленое золото.
В атомной технике оксид индия вместе с оксидами бора и кадмия используется для изготовления специального стекла, предназначенного для поглощения тепловых нейтронов на электростанциях. Радиоактивные изотопы индия находят применение в медицине в качестве радиофармацевтических препаратов.