Метал индий: описание, свойства и приложения

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 10:19

Елементът индий има много полезни свойства, благодарение на които може да се използва в изследването на космоса, инженерството, електрониката, ядрената индустрия и други индустрии. Въпреки това е изключително трудно да се намери в природата и да се отдели от другите вещества. Поради това е посочен като рядък елемент. Какви са свойствата на индия? Метал ли е или неметален? Нека разберем за всичките му характеристики.

История на откриване на елементи

Индият е открит за първи път само преди 154 години. Отчасти това се случи случайно, защото откривателите му търсеха съвсем различен елемент. През 1863 г. химиците Теодор Рихтер и Фердинанд Райх се опитват да открият талий в минерала сфалерит (цинкова смеска), нов метал по това време, който все още не е бил изследван.

За своето търсене те са използвали спектралния анализ на Кирхоф и Бунзен. Същността на метода е, че при нагряване до високи температури, атомите на елементите започват да излъчват светлина, съответстваща на определен честотен диапазон. По спектъра на това сияние можете да разберете какъв вид елемент е пред вас.

Талият трябва да има ярко зелен цвят, но учените са открили вместо това синьо сияние. Никой известен елемент нямаше такъв спектър и химиците осъзнаха товаимаха късмет. Поради особеностите на сянката те кръстиха находката си на цвета индиго. И така беше открит нов метал, индий. А сега по-подробно за функциите.

Какво е този метал?

Индият е лек сребрист и много лъскав метал, напомнящ цинк. В Периодичната система той принадлежи към третата група, стои под номер 49 и се обозначава със символа In.

Съществува в природата като два изотопа: In¹¹³ и In¹¹⁵. Последният е по-често срещан, но е радиоактивен. Какъв е периодът на метала индий 115? Разпада се за 6·10^{14 години, превръщайки се в калай. Има и около 20 изкуствени изотопа, които се разпадат много по-бързо. Най-дълго живеещият сред тях има полуживот от 49 дни.}

Индият се топи при +156,5 °C и кипи при +2072 °C. Лесно се поддава на коване и други механични ефекти и може да се използва в бижута. Въпреки това, поради високата си мекота, той бързо се деформира. Металът може лесно да се огъва, реже с нож и дори да се надраска с нокът.

Химически свойства

По отношение на своите химични свойства, той е подобен на галия или алуминия. Не може да образува непрекъснати твърди връзки с който и да е метал. Той изобщо не реагира с алкални разтвори. При определени температури той реагира с йод, селен, сяра и неговия диоксид, реагира с хлор и бром. Металите, които го заобикалят в периодичната таблица, лесно се разтварят в индий, а именно:талий, калай, галий, олово, бисмут, живак, кадмий.

Някои интересни факти за метала на Индия:

• Дори при дълъг престой във въздуха не избледнява. Това не се случва и когато металът се стопи.
• Ако започнете да огъвате индий, той ще издаде характерен звук, подобен на скърцане или скърцане. Появява се от деформацията на кристалната решетка на материята.
• Индият гори при +800 °C, пламъкът е синьо-виолетов или индиго.
• Това е най-мекият метал, който можете да държите в ръцете си. Само литият го превъзхожда, но той е твърде активен и незабавно се окислява във въздуха, образувайки отровна основа.
• Сплавта от индий с галий е много топяща се и става течна вече при +16 °C.

Съдържа се в природата

Металният индий не образува самостоятелни депозити. Той е много разпръснат и изключително рядък под формата на самородни късове. Собствените минерали на Индий включват сакуранит, рокезит, патрукит и джалиндит. Въпреки това, тяхната рядкост не им позволява да бъдат използвани в индустрията.

Малко количество индий се намира в морска и дъждовна вода, в масло, а също и в пепелта от въглища. Поради сходството на йонните радиуси, индият е в състояние да се интегрира в кристалните решетки на желязо, магнезий, цинк, олово, магнезий, калай и др. Поради това, малко количество от него понякога се среща заедно с тях.

По правило съдържанието на индий в минералите не надвишава 0,05-1%. По-голямата част от метала се намира в сфалерит и мармарит. Обикновено товаконцентрацията е по-висока, колкото повече цинк, желязо и други метали вече споменахме.

Цена на метал

Индият е изолиран в чиста форма само няколко години след откритието. Поради сложността на този процес един грам индий тогава беше оценен на около 700 долара. И въпреки че методите за получаването му са се подобрили значително през век и половина, той все още се смята за рядък и скъп.

Днес средната му цена е 600-800 долара за килограм и, изненадващо, не спада много с увеличаването на производството му. Чистотата на метала обикновено се посочва в неговата маркировка: IN-2, IN-1, IN-0, IN-00, IN-000, IN-00000. Колкото повече нули, толкова по-добре и по-скъпо е. Например, индий от клас IN-000 може да бъде оценен на около $2000 за килограм.

Високата цена на метала индий се обяснява с ниското му съдържание в природата и голямото търсене. Годишно се добиват 600-800 тона, което абсолютно не покрива всички нужди от него. Поради уникалните си свойства, той се оказва много по-добър и издръжлив от други, по-евтини метали. За да не се загуби такъв ценен материал, в много страни той се използва повторно.

Къде се прилага

Металният индий повишава омокряемостта и устойчивостта на корозия на сплавта. Покрити са с оловно-сребърни лагери, които се използват в авиацията и автомобилната техника. Освен това е в състояние да понижи точката на топене на други метали. Така сместа му с калай, олово, кадмий и бисмут се топипри 46,5°C, което го прави подходящ за пожарни аларми.

Индиевият калаен оксид се използва за полупроводници и различни спойки. Освен това се използва за производството на компютърни монитори, телевизионни екрани и таблети. Легиран със сребро или самостоятелно, той се използва за астрономически огледала и огледала за автомобилни фарове.

Отличен е за създаване на фотоклетки, люминофори, термоелектрични материали, уплътнения в космическите технологии. Индият абсорбира добре неутроните и може да се използва в ядрени реактори.

Нищо не се знае за биологичната роля на този елемент в нашето тяло, но той е бил използван и в медицината. Използва се като радиоактивно лекарство при диагностиката на черния дроб, мозъка и белите дробове за откриване на тумори и други заболявания.

Методи за получаване

Основното количество индий метал се добива от находища на цинк и калай. Получава се от отпадъци от преработката на полиметални, калаени, оловно-цинкови руди. Отделянето и пречистването на индия се извършва на няколко етапа.

Първо, той се утаява чрез регулиране на нивото на киселинност на разтвора. След това полученият "черен метал" трябва да бъде почистен. Това се прави чрез зоново топене или по друг начин.

Днес Канада е един от основните производители на Индия. В допълнение към него големи количества метал се добиват от САЩ, Китай, Япония и Южна Корея. Въпреки това запаситеот този елемент са много ограничени, очаква се те да се изчерпят в рамките на няколко десетилетия.