ІНДІЙ: ВІДКРИТТЯ, СТРУКТУРА, ВЛАСТИВОСТІ, ІЗОТОПИ, ВИКОРИСТАННЯ, РИЗИКИ - ХІМІЯ - 2025

Індій є метал , що належить до групи 13 періодичної таблиці елементів і має хімічний символ In. Його атомне число - 49, ₄₉ В, і в природі він зустрічається як два ізотопи: ¹¹³ В і ¹¹⁵ В, останній є найпоширенішим. Атоми індію знаходяться на Землі як домішки в мінералах цинку та свинцю.

Це особливий метал, оскільки це найм'якший, до якого можна торкнутися без багатьох ризиків для здоров'я; на відміну від літію та рубідію, які б страшенно спалили шкіру при взаємодії з їх вологою. Шматок індію можна розрізати ножем і розламати силою пальців, випромінюючи виразний хрускіт.

Шматок металевого індію. Джерело: Зображення високої здатності хімічних елементів

Кожен, хто почує це металеве ім’я, неодмінно прийде в голову Індії, але його назва походить від кольору індиго, що спостерігається при проведенні випробування полум'ям. У цьому сенсі він досить схожий на калій, спалюючи його метал або його сполуки з дуже характерним полум’ям, завдяки якому вперше був виявлений індій у сфалеритових мінералах.

Індій поділяє багато хімічних якостей з алюмінієм та галієм, які зустрічаються в більшості його сполук з кількістю окислення +3 (In ³⁺ ). Він чудово поєднується зі сплавами, що утворюють галій, з низькими температурами плавлення, однією з яких є галінстан.

Застосування індію засноване на покритті матеріалів своїми сплавами, роблячи їх електропровідними та гнучкими. Індіанець накриває кілька келихів, щоб надати їм більший блиск, замінивши срібло. У світі технологій індіанець зустрічається у РК та сенсорних екранах.

Відкриття

У 1863 році німецький хімік Фердинанд Райх шукав сліди елемента талію через зелену лінію спектру викидів у мінералах цинку; конкретно зразки сфалериту (ZnS) з усієї Саксонії. Після обсмажування мінералів, видалення їх вмісту сірки, перетравлення їх у соляній кислоті та відгонки хлориду цинку він отримав осад солом'яного кольору.

Зіткнувшись з відкриттям, Рейх вирішив провести спектроскопічний аналіз; але оскільки у нього не було гарних очей для спостереження за кольорами, він звернувся до свого колеги Ієроніма Теодора Ріхтера за допомогою у цьому завданні. Ріхтер був тим, хто спостерігав синювату спектральну лінію, яка не збігалася зі спектром жодного іншого елемента.

Двоє німецьких хіміків зіткнулися з новим елементом, який назвали індійським через колір полум’я індиго при спалюванні його сполук; а в свою чергу назва цього кольору походить від латинського слова indicum, що означає Індія.

Через рік, у 1864 р., Збуджені і після тривалої серії опадів та очищення вони виділили зразок металевого індію шляхом електролізу розчинених у воді солей.

Будова індіанця

Атоми Індію, В, зливаються, використовуючи свої валентні електрони для встановлення металевого зв’язку. Таким чином, вони розташовуються в центрі, орієнтованому на тіло, із спотвореною тетрагональною структурою. Взаємодія між сусідніми атомами In-In у кристалі є відносно слабкою, що пояснює, чому індій має низьку температуру плавлення (156 ºC).

З іншого боку, сили, які об'єднують два або більше кристалів індію, теж не сильні, інакше вони не рухатимуться один над одним, надаючи металу характерну м'якість.

Властивості

Зовнішність

Це надзвичайно м'який сріблястий метал. Його можна розірвати за допомогою тиску на нігті, вирізати ножем або подряпати блискучими лініями на аркуші паперу. Можна навіть його жувати і деформувати зубами, доки він сплющений. Так само він дуже пластичний і ковкий, має пластичні властивості.

Коли індіанець нагрівається надувкою, він видає полум'я кольору індиго, ще яскравіше і барвистіше, ніж калій.

Молярна маса

114,81 г / моль

Точка плавлення

156.60 ºC

Точка кипіння

2072 ° С.

Як і галій, індій має широкий діапазон температур між температурою плавлення і температурою кипіння. Це відображає той факт, що взаємодія In-In у рідині сильніша, ніж ті, що переважають у склі; і тому краплю індію отримати простіше, ніж його пари.

Щільність

При кімнатній температурі: 7,31 г / см ³

Прямо в точці плавлення: 7,02 г / см ³

Електронегативність

1,78 за шкалою Полінга

Енергії іонізації

По-перше: 558,3 кДж / моль

Другий: 1820,7 кДж / моль

Третя: 2704 кДж / моль

Теплопровідність

81,8 Вт / (м К)

Електричний опір

83,7 нОм

Твердість Мооса

1,2. Це лише трохи важче, ніж тальковий порошок (не плутайте міцність з твердістю).

Реактивність

Індій розчиняється в кислотах, утворюючи солі, але не розчиняється в лужних розчинах, навіть з гарячим гідроксидом калію. Реагує при прямому контакті з сіркою, киснем та галогенами.

Індій є відносно амфотерним, але він поводиться більше як основа, ніж кислота, його водні розчини є дещо основними. В (ОН) ₃ повторно розчиняється з додаванням більше лугів, породжуючи складні індикати, In (OH) ₄ ^- , як це відбувається з алюмінатами.

Електронна конфігурація

Електронна конфігурація індію така:

4d ¹⁰ 5s ² 5p ¹

З цих тринадцяти електронів останні три з орбіталей 5s і 5p є валентними електронами. За допомогою цих трьох електронів атоми індію встановлюють свій металевий зв’язок, як і алюміній та галій, та утворюють ковалентні зв’язки з іншими атомами.

Окислювальні числа

Вищезгадане слугує зрозуміти одразу, що індій здатний втратити свої три валентні електрони або набрати п'ять, щоб стати ізоелектроннім для благородного газового ксенону.

Якщо у сполуці ми припустимо, що вона втратила три електрони, вона залишиться як тривалентний катіон В ³⁺ (аналогічно Al ³⁺ та Ga ³⁺ ), а отже, її число окислення становитиме +3. Більшість сполук індію є In (III).

Серед інших окислювальних чисел, знайдених для індію, ми маємо: -5 (In ^5- ), -2 (In ^2- ), -1 (In ^- ), +1 (In ⁺ ) та +2 (In ²⁺ ).

Деякі приклади сполук In (I): InF, InCl, InBr, InI та In ₂ O. Усі вони є відносно рідкісними сполуками, тоді як сполуки In (III) є переважаючими: In (OH) ₃ , In ₂ O ₃ , InCl ₃ , InF ₃ тощо.

В (I) сполуки є потужними відновниками, в яких In ⁺ дарує два електрони іншим видам, щоб стати In ³⁺ .

Ізотопи

Індій зустрічається в природі як два ізотопи: ¹¹³ В і ¹¹⁵ В, наземні надлишки яких становлять відповідно 4,28% та 95,72%. Таким чином, на Землі у нас є ще багато ¹¹⁵ В атомах , ніж ми маємо ¹¹³ In. ¹¹⁵ В має половину - життя 4,41 × 10 ¹⁴ років так велика , що майже вважається стабільним, незважаючи на радіоактивний ізотоп.

Наразі створено загалом 37 штучних ізотопів індію, всі радіоактивні та вкрай нестабільні. З усіх них найбільш стійкий - ¹¹¹ В, період напіввиведення - 2,8 дня.

Програми

Сплави

Індієць дуже добре уживається з галієм. Обидва метали утворюють сплави, які плавляться при низьких температурах, схожі на сріблясті рідини, з якими ртуть витісняється в кількох її застосуваннях. Так само індій легко об'єднує, маючи розчинність у ртуті 57%.

Індієві сплави використовуються для проектування дзеркал срібла, не потребуючи срібла. Виливаючись на поверхню будь-якого матеріалу, він виступає в ролі прилипання, таким чином, щоб скляні, металеві, кварцові та керамічні плити можна з'єднати.

електроніка

Без індіанців сенсорні екрани ніколи б не існували. Джерело: Pxhere.

Індій також добре поєднується з германієм, тому його сполуки додаються до нітрату германію в світлодіодах, відтворюючи сині, фіолетові та зелені вогні цих сумішей. Він також входить до складу транзисторів, термісторів і фотоелектричних комірок.

Найважливішим з його сполук є оксид олову індію, який використовується як покриття на склянках для відображення деяких довжин хвиль. Це дозволяє використовувати його для зварювання окулярів та скла хмарочоса, щоб вони не нагрівалися всередині.

Скла, покриті цим оксидом, є хорошими провідниками електрики; як, що йде з наших пальців. І саме тому він призначений для виготовлення сенсорних екранів - діяльності, яка стає ще більш актуальною сьогодні завдяки появі все більшої кількості смартфонів.

Ризики

Індій в першу чергу не представляє ніякого ризику для навколишнього середовища, оскільки його іони In ³⁺ не поширюються у значних кількостях. Немає інформації щодо того, який би вплив на ґрунти впливав на рослини, а також на фауну чи моря.

В організмі невідомо, чи іони In ³⁺ мають якусь істотну роль у метаболізмі в мікроелементах. Однак, коли його сполуки потрапляють у організм, вони шкідливі для різних органів, через що їх вважають високотоксичними речовинами.

Насправді частинки ITO (окис олова), необхідні для виготовлення екранів для комп’ютерів та смартфонів, можуть негативно впливати на здоров'я працівників, викликаючи їх захворювання під назвою легені індію.

Поглинання цих частинок відбувається головним чином при вдиханні та контакті через шкіру та очі.

З іншого боку, дрібнодисперсні металеві частинки металу схильні до горіння та викликають пожежі, якщо вони знаходяться поблизу джерела тепла.

Список літератури

1. Шивер і Аткінс. (2008). Неорганічна хімія. (Четверте видання). Mc Graw Hill.
2. Вікіпедія. (2020). Індій. Відновлено з: en.wikipedia.org
3. Доктор Дуг Стюарт. (2020). Факти елемента індію. Відновлено з: chemicool.com
4. Редактори Encyclopeedia Britannica. (20 січня 2020 р.). Індій. Encyclopædia Britannica. Відновлено: britannica.com
5. Хабаші Ф. (2013) Індій, фізичні та хімічні властивості. У: Крецінгер Р.Х., Уверський В.Н., Пермяков Е.А. (ед.) Енциклопедія металопротеїнів. Спрингер, Нью-Йорк, Нью-Йорк
6. Національний центр інформації про біотехнології. (2020). Індій. PubChem База даних., CID = 5359967. Відновлено з: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
7. Кімберлі Уптмор. (2020). Для чого використовується індій у повсякденному житті? Вивчення. Відновлено з: study.com
8. Хійнс, Дж. Дж., Робертс, Дж. Л., Ендрюс, Р.Н., Джексон, MV, & Deddens, JA (2013). Використання та професійне опромінення індієм у Сполучених Штатах. Журнал гігієни праці та навколишнього середовища, 10 (12), 723–733. doi: 10.1080 / 15459624.2013.836279