Индий

Периодическая система хим. элементов Менделеева

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 b-радиоактивностью (период полураспада T_1/2 = 6x10¹⁴ лет).

В 1863 немецкие учёные Ф. Райх и Т. 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 И.

Распространение в природе. И. - типичный рассеянный элемент, его среднее содержание в литосфере составляет 1,4x10^-5% по массе. При магматических процессах происходит слабое накопление И. в гранитах и других кислых породах. Главные процессы концентрации И. в земной коре связаны с горячими водными растворами, образующими гидротермальные месторождения. И. связан в них с Zn, Sn, Cd и Pb. Сфалериты, халькопириты и касситериты обогащены И. в среднем в 100 раз (содержание около 1,4x10^-3%). Известны 3 минерала И. - самородный И., рокезит CuInS₂ и индит In₂S₄, но все они крайне редкие. Практическое значение имеет накопление И. в сфалеритах (до 0,1%, иногда 1% ).

Обогащение И. характерно для месторождений Тихоокеанского рудного пояса.

Физические и химические свойства. Кристаллическая решётка И. тетрагональная гранецентрированная с параметрами а = 4,583 ?и с = 4,936 . Атомный радиус 1,66 ; ионные радиусы In³⁺ 0,92 , In⁺ 1,30 ; плотность 7,362 г/см³. И. легкоплавок, его t_пл 156,2 °C; t_kип 2075 °C. Температурный коэффициент линейного расширения 33x10^-6 (20 °C); удельная теплоёмкость при 0-150 °C 234,461 дж/(кг·К), или 0,056 кал/(г·°C); удельное электросопротивление при 0°C 8,2x10^-8 омxм, или 8,2x10^-6 омxсм, модуль упругости 11 Гн/м², или 1100 кгс/мм²; твёрдость по Бринеллю 9 Мн/м², или 0,9 кгс/мм².

В соответствии с электронной конфигурацией атома 4d¹⁰5s²5p¹ И. в соединениях проявляет валентность 1, 2 и 3 (преимущественно). На воздухе в твёрдом компактном состоянии И. стоек, но окисляется при высоких температурах, а выше 800 °C горит фиолетово-синим пламенем, давая окись In₂O₃ - жёлтые кристаллы, хорошо растворимые в кислотах. При нагревании И. легко соединяется с галогенами, образуя растворимые галогениды InCl₃, InBr₃, InI₃. Нагреванием И. в токе HCl получают хлорид InCl₂, а при пропускании паров InCl₂ над нагретым In образуется InCl. С серой И. образует сульфиды In₂S₃, InS; они дают соединения InSxIn₂S₃ и 3InSxIn₂S₃. В воде в присутствии окислителей И. медленно корродирует с поверхности: 4In + 3O₂+6H₂O = 4In(OH)₃. В кислотах И. растворим, его нормальный электродный потенциал равен - 0,34 в, в щелочах практически не растворяется. Соли И. легко гидролизуются; продукт гидролиза - основные соли или гидроокись In(OH)₃. Последняя хорошо растворима в кислотах и плохо - в растворах щелочей (с образованием солей - индатов): In(OH)₃ + 3KOH = K₃[In(OH)₆]. Соединения И. низших степеней окисления довольно неустойчивы; галогениды InHal и чёрный окисел In₂O - очень сильные восстановители.

Получение и применение. И. получают из отходов и промежуточных продуктов производства цинка, свинца и олова. Это сырьё содержит от тысячных до десятых долей процента И. Извлечение И. складывается из трёх основных этапов: получение обогащенного продукта - концентрата И.; переработка концентрата до чернового металла; рафинирование. В большинстве случаев исходное сырьё обрабатывают серной кислотой и переводят И. в раствор, из которого гидролитическим осаждением выделяют концентрат. Черновой И. выделяют главным образом цементацией на цинке или алюминии. Рафинирование производят химическими, электрохимическими, дистилляционными и кристалло-физическими методами. Наиболее широко И. и его соединения (например, нитрид InN, фосфид InP, антимонид InSb) применяют в полупроводниковой технике (см. Полупроводниковые материалы). И. служит для различных антикоррозионных покрытий (в том числе подшипниковых). Индиевые покрытия обладают высокой отражательной способностью, что используется для изготовления зеркал и рефлекторов. Промышленное значение имеют некоторые сплавы И., в том числе легкоплавкие сплавы, припои для склеивания стекла с металлом и др.

Лит.: Химия и технология редких и рассеянных элементов, под ред. К. А. Большакова, т. 1-2, М., 1965-69 (т. 1, с. 88-99, т. 2, с. 178-207); Зеликман А. Н., Крейн О. Е., Самсонов Г. В., Металлургия редких металлов, М., 1964, с. 424-45; Основы металлургии, под ред. Н. С. Грейвера, Н. П. Сажина, И. А. Стригина, т. 4, М., 1967, с. 552-61.