ИНДИЙ: ОТКРЫТИЕ, СТРУКТУРА, СВОЙСТВА, ИЗОТОПЫ, ИСПОЛЬЗОВАНИЕ, РИСКИ - ХИМИЯ - 2026

Индий представляет собой металл , принадлежащий к группе 13 периодической таблицы элементов и имеет химический символ In. Его атомный номер 49, ₄₉ In, и он встречается в природе в виде двух изотопов: ¹¹³ In и ¹¹⁵ In, причем последний является наиболее распространенным. Атомы индия находятся на Земле в виде примесей в минералах цинка и свинца.

Это особый металл, так как он самый мягкий, к которому можно прикасаться без особого риска для здоровья; в отличие от лития и рубидия, которые ужасно обжигают кожу, реагируя с их влагой. Кусок индия можно разрезать ножом и сломать силой пальцев, издав характерный хруст.

Кусок металлического индия. Источник: изображения химических элементов в высоком разрешении.

Любой, кто слышит это название металла, наверняка вспомнит Индию, но ее название происходит от цвета индиго, который наблюдается при проведении испытания на пламя. В этом смысле он очень похож на калий, сжигая его металл или его соединения очень характерным пламенем, с помощью которого индий был впервые обнаружен в минералах сфалерита.

Индий имеет много общих химических качеств с алюминием и галлием, присутствуя в большинстве его соединений со степенью окисления +3 (In ³⁺ ). Он превосходно сочетается с галлиевыми сплавами с низкой температурой плавления, одним из которых является галинстан.

Применение индия основано на покрытии материалов их сплавами, что делает их электропроводными и гибкими. Индиец покрывает некоторые очки, чтобы придать им блеск, заменяя серебро. В мире технологий индийцы используют ЖК-дисплеи и сенсорные экраны.

открытие

В 1863 году немецкий химик Фердинанд Райх искал следы элемента таллия по зеленой линии его спектра излучения в цинковых минералах; особенно образцы сфалерита (ZnS) со всей Саксонии. После обжига минералов, удаления в них серы, переваривания их в соляной кислоте и отгонки хлорида цинка он получил осадок соломенного цвета.

Столкнувшись с открытием, Райх решил провести спектроскопический анализ; но поскольку у него не было хороших глаз, чтобы наблюдать цвета, он обратился к своему коллеге Иерониму Теодору Рихтеру за помощью в этой задаче. Именно Рихтер наблюдал голубоватую спектральную линию, не совпадающую со спектром любого другого элемента.

Два немецких химика столкнулись с новым элементом, который был назван индийским из-за цвета индиго пламени при сгорании его соединений; В свою очередь, название этого цвета происходит от латинского слова indicum, что означает Индия.

Год спустя, в 1864 году, возбужденные и после продолжительной серии осаждений и очисток они выделили образец металлического индия путем электролиза его растворенных солей в воде.

Структура индийского

Атомы индия, In, объединяются, используя свои валентные электроны, чтобы установить металлическую связь. Таким образом, они оказываются в объемноцентрированном кристалле с искаженной тетрагональной структурой. Взаимодействия между соседними атомами In-In в кристалле относительно слабые, что объясняет, почему индий имеет низкую температуру плавления (156 ºC).

С другой стороны, силы, соединяющие два или более кристаллов индия, также не являются сильными, иначе они не перемещались бы друг над другом, придавая металлу характерную мягкость.

свойства

Внешность

Это удивительно мягкий серебристый металл. Его можно разорвать ногтем, разрезать ножом или поцарапать блестящими линиями на листе бумаги. Его даже можно жевать и деформировать зубами, если он сплющен. Кроме того, он очень пластичен и пластичен.

Когда индейца нагревают паяльной лампой, он испускает пламя цвета индиго, даже более яркое и красочное, чем у калия.

Молярная масса

114,81 г / моль

Температура плавления

156.60 ºC

Точка кипения

2072 ° С.

Как и галлий, индий имеет широкий температурный диапазон от точки плавления до точки кипения. Это отражает тот факт, что взаимодействия In-In в жидкости сильнее, чем те, которые преобладают в стекле; и поэтому каплю индия получить легче, чем его пары.

плотность

При комнатной температуре: 7,31 г / см ³

Прямо в точке плавления: 7,02 г / см ³

Электроотрицательность

1,78 по шкале Полинга

Энергии ионизации

Первая: 558,3 кДж / моль

Второй: 1820,7 кДж / моль

Третий: 2704 кДж / моль

Теплопроводность

81,8 Вт / (м · К)

Удельное электрическое сопротивление

83,7 нОм

Твердость по Моосу

1,2. Он лишь немного тверже талька (не путайте прочность с прочностью).

Реактивность

Индий растворяется в кислотах с образованием солей, но не растворяется в щелочных растворах, даже с горячим гидроксидом калия. Реагирует при прямом контакте с серой, кислородом и галогенами.

Индий является относительно амфотерным, но ведет себя больше как основание, чем кислота, его водные растворы слегка щелочные. In (OH) ₃ повторно растворяется с добавлением дополнительных щелочей, что приводит к образованию комплексных индатов In (OH) ₄ ^- , как это происходит с алюминатами.

Электронная конфигурация

Электронная конфигурация индия следующая:

4д ¹⁰ 5с ² 5п ¹

Из этих тринадцати электронов последние три из 5s и 5p-орбиталей являются валентными электронами. С этими тремя электронами атомы индия устанавливают свою металлическую связь, так же как алюминий и галлий, и образуют ковалентные связи с другими атомами.

Числа окисления

Вышеупомянутое позволяет сразу понять, что индий способен потерять свои три валентных электрона или получить пять, чтобы стать изоэлектронным благородному газу ксенону.

Если в соединении мы предположим, что оно потеряло свои три электрона, оно останется в виде трехвалентного катиона In ³⁺ (по аналогии с Al ³⁺ и Ga ³⁺ ) и, следовательно, его степень окисления будет +3. Большинство соединений индия - это In (III).

Среди других найденных степеней окисления индия мы имеем: -5 (In ^5- ), -2 (In ^2- ), -1 (In ^- ), +1 (In ⁺ ) и +2 (In ²⁺ ).

Некоторые примеры соединений In (I): InF, InCl, InBr, InI и In ₂ O. Все они являются относительно редкими соединениями, в то время как соединения In (III) являются преобладающими: In (OH) ₃ , In ₂ O ₃ , InCl ₃ , InF ₃ и т. Д.

Соединения In (I) являются мощными восстановителями, в которых In ⁺ отдает два электрона другим частицам, чтобы стать In ³⁺ .

Изотопы

Индий встречается в природе в виде двух изотопов: ¹¹³ In и ¹¹⁵ In, содержание которых на Земле составляет 4,28% и 95,72% соответственно. Следовательно, на Земле у нас ¹¹⁵ атомов In намного больше, чем ¹¹³ In. ¹¹⁵ В имеет половину - жизнь 4,41 × 10 ¹⁴ лет так велика , что почти считается стабильным, несмотря на радиоактивный изотоп.

В настоящее время создано 37 искусственных изотопов индия, все радиоактивные и крайне нестабильные. Из них наиболее стабильным является ¹¹¹ In, период полураспада которого составляет 2,8 дня.

Приложения

сплавы

Индиец очень хорошо ладит с галлием. Оба металла образуют сплавы, плавящиеся при низких температурах, похожие на жидкое серебро, которым ртуть вытесняется в некоторых сферах ее применения. Точно так же индий также легко амальгамируется, имея растворимость в ртути 57%.

Сплавы индия используются для создания серебряных зеркал без серебра. При наливании на поверхность любого материала он действует как клей, так что можно соединять стеклянные, металлические, кварцевые и керамические пластины.

электроника

Без Indian сенсорных экранов никогда бы не было. Источник: Pxhere.

Индий также хорошо ладит с германием, поэтому его соединения добавляют в качестве присадок к нитриду германия в светодиодах, воспроизводя синий, фиолетовый и зеленый свет из этих смесей. Он также входит в состав транзисторов, термисторов и фотоэлектрических элементов.

Наиболее важным из его соединений является оксид индия и олова, который используется в качестве покрытия на стеклах для отражения некоторых длин волн. Это позволяет использовать его в сварочных очках и в стекле небоскреба, чтобы они не нагревались внутри.

Стекла, покрытые этим оксидом, являются хорошими проводниками электричества; как это исходит от наших пальцев. И именно поэтому он предназначен для производства сенсорных экранов, что стало еще актуальнее сегодня в связи с появлением все большего количества смартфонов.

риски

Индий в первую очередь не представляет опасности для окружающей среды, поскольку его ионы In ³⁺ не распространяются в заметных количествах. Нет информации о том, как он будет воздействовать на почвы, растения, а также на фауну или моря.

В организме не известно, играют ли ионы In ³⁺ какую-либо существенную роль в метаболизме в следовых количествах. Однако, когда его соединения попадают в организм, они вредны для различных органов, поэтому считаются высокотоксичными веществами.

Фактически, частицы ITO (оксид индия и олова), необходимые для производства экранов для компьютеров и смартфонов, могут оказывать негативное влияние на здоровье рабочих, вызывая заболевание под названием легкое индия.

Проглатывание этих частиц происходит главным образом при вдыхании и контакте через кожу и глаза.

С другой стороны, мелкие частицы металлического индия склонны к горению и вызывают возгорание, если они находятся рядом с источником тепла.

Ссылки

1. Шивер и Аткинс. (2008). Неорганическая химия . (Четвертое издание). Мак Гроу Хилл.
2. Wikipedia. (2020). Индий. Получено с: en.wikipedia.org
3. Доктор Дуг Стюарт. (2020). Факты об элементе индия. Получено с: chemicool.com
4. Редакторы энциклопедии Британника. (20 января 2020 г.). Индий. Encyclopdia Britannica. Получено с: britannica.com
5. Хабаши Ф. (2013) Индий, физические и химические свойства. В кн .: Крецингер Р.Х., Уверский В.Н., Пермяков Е.А. (ред.) Энциклопедия металлопротеинов. Спрингер, Нью-Йорк, Нью-Йорк
6. Национальный центр биотехнологической информации. (2020). Индий. База данных PubChem., CID = 5359967. Получено с: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
7. Кимберли Аптмор. (2020). Для чего индий используется в повседневной жизни? Учиться. Получено с: study.com
8. Хайнс, Си-Джей, Робертс, Дж. Л., Эндрюс, Р. Н., Джексон, М. В., и Дедденс, Дж. А. (2013). Использование индия и профессиональное воздействие на него в США. Журнал гигиены труда и окружающей среды, 10 (12), 723–733. DOI: 10.1080 / 15459624.2013.836279