Разлика между версии на „Индий“

м
форматиране: 21x тире, 2x нов ред, 3 интервала, число+г. (ползвайки Advisor), вътрешна препратка
м (Bot: Automated text replacement (-От тогава +Оттогава))
м (форматиране: 21x тире, 2x нов ред, 3 интервала, число+г. (ползвайки Advisor), вътрешна препратка)
 
| електроотрицателност = 1.78
| топл_капацитет =
| електропроводимост =
| топлопроводимост = 81.8
 
== История ==
Индият е открит през [[1863]] година от немските химици [[Фердинанд Райх]] и [[Теодор Рихтер]] от [[Технически университет Минна Академия Фрайберг|Минна Академия Фрайберг]]. Те търсили [[талий]] в проба от [[сфалерит]] (природен [[цинков сулфид]]), открит в околността. При спектрографския анализ обаче вместо очакваната зелена линия на талия се появила една напълно непозната индигово-синя [[спектрална линия]], което означавало, че е открит непознат дотогава елемент. Цветът на тази линия по-късно определил и името на новия елемент. Малко по-късно успели да получат [[индиев хлорид]] и [[индиев оксид]], а след това, чрез редукция на [[индиев оксид]] с [[водород]], и чистия метал - – през [[1864]] г. По-голямо количество индий е показано за първи път на световното изложение в [[Париж]] през [[1867]] година.
 
След първото му приложение като съставна част от стоматологичното злато, през [[1933]] г. започва всеобхватното използване на индий през [[Втората световна война]]. [[Съединени американски щати|САЩ]] го използвали като смазващо покритие за работещите при тежки режими лагери на самолетите. След [[Втората световна война]] индият е използван преди всичко в електроиндустрията, като припой, и в сплави с ниска точка на топене. С растящото използване на [[атомна енергия]] придобива значение и като материал, влаган в контролните пръти на [[ядрен реактор|ядрените реактори]]. През [[1980]] г. това довежда до първото сериозно покачване на цената на индия. След инцидента в [[АЕЦ]] [[Инцидент на Тримилния остров|Три Майл Айланд]] ([[Съединени американски щати|САЩ]]) търсенето и цената му се понижават значително.
 
От [[1987]] г. насам все по-широко приложение намират две нови съединения на индия - – [[полупроводник]]ът [[индиев фосфид]] и влаганият в прозрачни електроди [[индиево-калаен оксид]]. Поради голямата нужда, от [[1992]] г. по-голямата част от индия се преработва до индиево-калаен оксид.
 
== Находища ==
 
== Производство ==
 
{| class="prettytable" style="float: right; margin: 2ex"
|+ Производство по държави (2006)
Първичното производство (минно) за [[2006]] г., се изчислява между 500 и 580 тона. Поради ограничените природни запаси от около 11000 тона и същевременно голямото търсене, индият се счита за една от най-недостатъчните суровини на планетата. През [[2008]] година сведенията за естествени находища на индий в [[Китай]] се увеличиха от 280 на 8000 тона, които статистически ще бъдат достатъчни за 6 до 19 години. Вторичното производство, дължащо се на [[рециклиране]], превишава първичното и за [[2008]] година е 800 тона.
 
Производството на индий в [[Китай]] се увеличава от скоро. През [[1994]] г., произведените количества са около 10 тона. Оттогава делът на [[Китай]] се е увеличил през [[2005]] г., до 60% от общата световна продукция. Производството в други държави като [[Япония]], [[Канада]] или [[Франция]] се е увеличило незначително или е намаляло поради изчерпване на находищата. Така например, след затварянето на японската мина Тойоха през [[2006]]  г., производството в Япония се е понижило значително.
 
[[Файл:Indium world production.svg|мини|ляво|Развитие на производството на индий]]
Увеличеното търсене на индий, превишаващо значително производството му, доведе до голямо нарастване на цената - – от 97 [[долар]]а за килограм през [[2002]] година до 827 долара през [[2005]] година. [[Рециклиране]]то се извършва посредством преработката на използвани мишени от инсталации за [[катодно разпрашване]]. Единствената държава, в която се добиват големи количества индий чрез рециклиране, е [[Япония]].
 
При покачващото се търсене на индий и при високата му цена е икономически изгодно да се преработват дори материали с ниско съдържание на метала. Рентабилно е също да се извличат руди с минимално индиево съдържание. По такъв начин може да се забави привършването на природните запаси.
== Свойства ==
=== Физични свойства ===
 
{| class="wikitable" align="left"
|+ Кристалографски данни
[[Файл:Indium cp.png|мини|Координатен полиедър на индиев атом от 4 + 8 = 12 съседни атома във формата на изкривен кубичен октаедър]]
 
Индият е сребристо-бял [[метал]] с ниска [[точка на топене]] - – 156,5985 <sup>0</sup>С. От [[метал]]ите по-ниска [[точка на топене]] имат само [[живак]], [[галий]] и по-голямата част [[алкални метали]]. [[Метал]]ът е течен в много голяма област - – почти 2000 [[Келвин|К]]. Течният индий оставя траен тънък филм (мокрене) върху стъкло. Същото качество притежава и сходния с него [[галий]].
 
Индият притежава висока пластичност и малка ([[Твърдост по Моос|твърдост]] - – 1,2). Затова е възможно индият да се среже с нож като [[натрий]]. Същевременно той оставя видима следа върху хартия. При [[критична температура]] от 3,41 [[Келвин]]a индият става [[свръхпроводник]]. Особеност на индия, което му придава прилика с [[калай|калая]], са характерните шумове, които могат да се чуят при огъването му.
 
При [[Стандартни температура и налягане|нормални условия]] е позната само една кристална модификация на индия - – тетрагонална, вътрешно центрирана решетка с [[параметър на кристалната решетка|параметър на решетка]]та а=325 [[pm]] и c=495 [[pm]] с две емпирични формули - – намираща се в [[тетрагонална]]та [[кристална система]] в [[пространствена група]] <math>I4/mmm \;</math>.
 
В [[кристална решетка|кристалната решетка]] един атом индий е обграден от 12 други [[атом]]а, като 4 от тях са атоми на други [[елементарна клетка|елементарни клетки]], отстоящи на близко разстояние (325 [[пикометър|pm]], червените връзки), както и от 8 други атома, намиращи се на ъглите на [[елементарна клетка|елементарни клетки]] (337 pm, зелените връзки). Като [[координатен полиедър]], чрез [[координационно число]] 4+8=12, се показва като изкривен кубичен октаедър. Кристалната структура може да се опише като тетрагонално изкривена, кубично-плътна [[опаковка]].
 
=== Химични свойства ===
Химичните свойства на индия са сходни като на неговите съседи в групата - – [[галий]] и [[талий]]. Както и другите два, той е неблагороден [[метали|метал]], който при висока температура може да реагира с много [[неметал]]и. При нормална температура на въздуха е стабилен и като [[алуминий|алуминия]] образува плътен [[оксид]]ен слой, който [[пасивиране|пасивира]] повърхността и предпазва материалите от допълнително [[окисление]]. Едва при висока температура протича реакция до образуването на [[индиев(III) оксид]].
 
Индият може да бъде разяден от [[минерална киселина|минерални киселини]] като [[азотна киселина]] и [[сярна киселина]], но не е разтворим в гореща вода, [[основа|основи]] и повечето [[органична киселина|органични киселини]]. Солената вода също не му въздейства. При стайна температура индият е най-добре разтворимия [[метал]] в [[живак]].
 
== Изотопи ==
Известни са 38 различни [[изотоп]]а на индия и други 45 ядрени изомера с номера от In<sup>97</sup> до In<sup>135</sup>. В природата са известни само два изотопа - – In<sup>113</sup> (64 неутрона) с 4,29% и In<sup>115</sup> (66 неутрона) с 95,71% от общото количество на естествените изотопи. Най-често срещаният [[изотоп]] - – In<sup>115</sup> - – е слабо радиоактивен бета-излъчвател с [[период на полуразпад]] от 4,41х10<sup>14</sup> години. Двата естествени изотопа могат да се докажат с помощта на ЯМР-спектроскопия. Най-стабилните изкуствени изотопи - – In<sup>111</sup> и In<sup>114</sup> са с [[период на полуразпад]] от няколко дни. Затова In<sup>111</sup> се използва като белязан атом при различни ядрено-медицински изследвания.
 
== Употреба ==
Индият е многостранно използваем, но неговата употреба е ограничена от високата му цена и оскъдността му. Преобладаващата част от произведения индий не се използва като метал, а се преработва до редица съединения. Само за производството на [[индиево-калаен оксид]] през [[2000]] година са използвани 65% от добитото количество индий. От добития индий се получават също и други съединения, като [[индиев фосфид]] и [[индиев арсенид]].
 
Металните елементи могат да бъдат предпазени чрез галванично отделено индиево покритие. Така се покриват елементи от [[стомана]], [[олово]] и [[кадмий]], за да се защитят от [[корозия]], предизвикана от [[органични киселини]] и солни разтвори, и преди всичко от износване. Индиевите защитни покрития преди често са били използвани за [[плъзгащ лагер|плъзгащи лагери]] на [[автомобил]]и и [[самолет]]и. След значителното покачване на цената на индия това е станало икономически неизгодно. Покритите с индий повърхности притежават висок и равномерен [[коефициент на отражение]] за всички цветове и затова могат да се използват като огледала. [[Точка на топене|точката на топене]] на индия е ниска и точно определима. Поради тази причина той е една от фиксираните точки при изграждането на температурни скали. Това качество се използва при [[калибриране]] в [[динамично диференциално сканираща калориметрия (DSC)]].
 
Поради високото [[сечение на захващане]], както на бавни така и на бързи [[неутрон]]и, индият се използва като съставна част на [[контролен прът|контролните пръти]] в [[атомен реактор|атомните реактори]]. Индият е газово непроницаем и лесно се преоформя при ниски температури и поради тази причина се използва за така наречените индиеви уплътнители в [[криостат]]ите.
 
=== Сплави ===
Индият може да образува сплави с много метали. Много от тях, преди всичко металите [[бисмут]], [[калай]], [[кадмий]] и [[олово]], притежават ниска точка на топене - – от 50 до 100 <sup>0</sup>С. Това дава възможност за използването му в [[спринклерна противопожарна инсталация|спринклерни инсталации]], [[термостат]]и и предпазители. Поради това, че [[олово]]то е отровно, индият намира все по-широко приложение. Основата за използването на тези сплави се състои в това, че се топят при висока околна температура, причинена от огън или електрически претоварвания. Чрез топенето се прекъсва електрическата верига или се задейства [[спринклерна противопожарна инсталация|спринклерната инсталация]]. Индиево-галиевите сплави често притежават още по-ниска температура на топене и затова се влагат във високотемпературните термометри. Специална е галиево-индиево-калаената сплав, наречена [[галинстан]]. Тя е течна при стайна температура и затова е неотровна съставна част на живачните или натриево-калиевите съединения.
 
Има още много сплави, които съдържат индий и се използват в различни области. Задно с [[Мед (елемент)|мед]], [[манган]] и [[магнезий]] индият се използва за съставна част на магнитни изделия. Вложен (максимално 5%) в смес, заедно със [[сребро]], [[калай]], [[Мед (елемент)|мед]], [[живак]] и [[цинк]] се използва за [[амалгамен пълнеж]]. Записващият слой на [[CD-RW]] съдържа, освен всичко друго, и индий.
Въпреки, че не са известни токсични ефекти на индии, при опити с плъхове и зайци е установено, че индиевите атоми въздействат върху ембриона и оказват мутагенно въздействие. При поемане на еднократна доза от 0,4 мг*кг<sup>-1</sup> InCl<sub>3</sub> от бременни плъхове в плода се наблюдават дефекти като заешка устна или липсващи пръсти. Тези проявления зачестяват, когато индий е приет на 10-я ден от бременността. При мишките, напротив, не се забелязват никакви отклонения. Индиевият нитрат е отровен за водните организми.
 
Компактният индий е негорим. В раздробено състояние - – като прах - – е леснозапалим и гори за разлика от много други метали. Поради опасност от експлозия горящият индий не трябва да се залива с вода заради наличието на водород. Трябва да се третира с гасители за горящи метали (клас D).
 
== Съединения ==
 
=== Сложен полупроводник ===
Много съединения на индия са [[сложен полупроводник|сложни полупроводници]] с характерна [[ширина на забранената зона]]. Това се отнася предимно за съединения с [[химичен елемент|елементите]] от 5 и 6 главни групи, като [[фосфор]], [[арсен]] и [[сяра]]. Някои от тях, с елементите от 5 главна група, се числят към [[III-V полупроводници]], а тези с [[халкогени]]те - – към [[III-VI полупроводници]]. Типът зависи от броя на [[валентен електрон|валентните електрони]] в двете съставни части на съединението. [[Индиев нитрид]], [[индиев фосфид]], [[индиев арсенид]] и [[индиев антимонид]] имат различни приложения в различните [[диод]]и - – като [[светодиод]]и (LED), [[фотодиод]]и и [[лазерен диод|лазерни диоди]]. Точното използване зависи от необходимата [[ширина на забранената зона]]. [[Индиев(III) сулфид]] (In<sub>2</sub>S<sub>3</sub>) е [[III-VI полупроводник]] с [[ширина на забранената зона]] от 2 [[електроволт|eV]], който се използва вместо [[кадмиев сулфид]] в [[соларни клетки]]. Някои от тези съединения - – преди всичко [[индиев фосфид]] и [[индиев арсенид]] - – играят съществена роля в [[нанотехнология]]та. Индиево-фосфидните [[нанопроводник|нанопроводници]] притежават силна [[анизотропия|нееднородна]] [[фотолуминсценция]] и могат да се влагат във високочувствителни фотодетектори или оптични превключватели.
 
Наред с простите полупроводникови съединения, съществуват и такива, които съдържат повече от един [[метал]]. Пример за това е [[индиево-галиев арсенид]] (In<sub>x</sub>Ga<sub>1-x</sub>As), който е троичен [[полупроводник]], и сравнен с [[галиев арсенид]] има намалена [[ширина на забранената зона]]. [[Медно-индиев диселенид]] има висок коефициент на светлинно поглъщане и затова се влага при производството на [[тънки слоеве|тънкослойни]] [[слънчева батерия|слънчеви батерии]] ([[CIGS слънчева батерия]]).
== Източници ==
<references />
* Ulrich Schwarz-Schampera, Peter M. Herzig: ''Indium: Geology, mineralogy, and economics''. Springer, Berlin, New York 2002, ISBN 3-540-43135-7
* Arnold F. Holleman, Egon Wiberg; Nils Wiberg: ''Lehrbuch der anorganischen Chemie''. 102. Auflage. de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1
* Norman N. Greenwood, A. Earnshaw: ''Chemie der Elemente''. 1. Aufl. Verlag Chemie, Weinheim 1988, ISBN 3-527-26169-9
* Hans Breuer: ''dtv-Atlas Chemie 1. Allgemeine und anorganische Chemie''. Dtv, ISBN 3-423-03217-0
* Harry H. Binder: ''Lexikon der chemischen Elemente - – das Periodensystem in Fakten, Zahlen und Daten.'' Hirzel, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3
 
== Външни препратки ==