Метал індій: опис, властивості та застосування

Елемент індій володіє багатьма корисними властивостями, завдяки яким його можна використовувати в космонавтиці, техніці, електроніці, атомній промисловості та інших галузях. Однак знайти його в природі і відокремити від інших речовин надзвичайно складно. З-за цього він числиться в списку рідкісних елементів. Якими властивостями володіє індій? Метал це чи металоїд? Давайте дізнаємося про всі його особливості.

Історія відкриття елементу

Індій був вперше виявлений всього 154 роки тому. Частково це сталося випадково, адже його першовідкривачі шукали зовсім інший елемент. У 1863 році хіміки Теодор Ріхтер і Фердинанд Райх намагалися виявити в мінералі сфалерите (цинкової обманці) талій – новий на той час метал, який тільки належало вивчити.


Для своїх пошуків вони використовували спектральний аналіз Кірхгофа і Бунзена. Суть методу полягає в тому, що при нагріванні до високих температур атоми елементів починають випромінювати світло, відповідний конкретному діапазону частот. За спектром цього свічення можна з'ясувати, що за елемент перед вами. У талію колір повинен бути яскраво-зеленим, але замість нього вчені виявили блакитне світіння. Жоден відомий елемент не володів таким спектром, і хіміки зрозуміли, що їм посміхнулася удача. Із-за особливостей відтінку свою знахідку вони назвали в честь кольору індиго. Так і був виявлений новий метал – індій. А тепер більш докладно про особливості.

Що це за метал?

Індій – світло-сріблястий і дуже блискучий метал, що нагадує цинк. У Періодичній системі він відноситься до третьої групи, стоїть під номером 49 і позначається символом In. У природі він існує у вигляді двох ізотопів: In 113 і In 115 . Останній більш поширений, але є радіоактивним. Який період у металу індій 115? Він розпадається за 6·10 14 років, перетворюючись на олово. Існує також близько 20 штучних ізотопів, які розпадаються набагато швидше. У найбільшого «довгожителя» серед них період напіврозпаду становить 49 днів.


Індій плавиться при температурі +1565 °C і кипить при +2072 °C. Він легко піддається куванню та іншого механічного впливу і цілком міг би використовуватися в ювелірних виробах. Однак з-за високої м'якості він швидко деформується. Метал без праці можна зігнути, розрізати ножем і навіть подряпати нігтем.

Хімічні властивості

За своїми хімічними властивостями він схожий на галій або алюміній. Безперервних твердих сполук він не може утворити ні з яким металом. Він абсолютно не реагує з розчинами лугів. При певних температурах вступає в реакцію з йодом, селеном, сіркою та її діоксидом, реагує з хлором і бромом. В індії легко розчиняються метали, які оточують його в Періодичній системі, а саме: талій, олово, галій, свинець, вісмут, ртуть, кадмій. Кілька цікавих фактів про металі індії:

Навіть при тривалому перебуванні не повітрі він не тьмяніє. Не відбувається це і при розплавлюванні металу.

Якщо почати згинати індій, то він видає характерний звук, схожий на скрип або хрускіт. Він з'являється від деформації кристалічної решітки речовини.

Індій горить при +800 °С, полум'я при цьому забарвлене в синьо-фіолетовий колір, або ж колір індиго.

Це самий м'який метал, який можна тримати в руках. Переважає його тільки літій, але він дуже активний і відразу ж окислюється на повітрі, утворюючи отруйну луг.

Сплав індія з галієм є дуже легкоплавким і стає рідким вже при +16 °C.

Вміст в природі

Метал індій не утворює самостійних родовищ. Він дуже неуважний і у вигляді самородків зустрічається вкрай рідко. Серед власних мінералів індія: сакуранит, рокезит, патрукит, джалиндит. Однак їх рідкість не дозволяє застосовувати їх в промисловості.
Невелика кількість індія зустрічається в морській і дощовій воді, нафти, а також в золах кам'яного вугілля. З-за схожості іонних радіусів індій здатна вбудовуватися в кристалічні решітки заліза, магнію, цинку, свинцю, маганца, олова і т. д. Завдяки цьому його незначна кількість іноді виявляють разом з ними. Як правило, зміст індія в мінералах не перевищує 005-1%. Найбільше металу міститься в сфалериту і мармаритах. Зазвичай його концентрація тим вище, чим більше в них цинку, заліза та інших, уже названих металів.

Ціна металу

Індій вже через кілька років після відкриття вдалося виділити в чистому вигляді. Через складність цього процесу, один грам індія тоді оцінювався приблизно в 700 доларів. І хоча за півтора сторіччя методи його отримання значно покращилися, він до цих пір вважається рідкісним і дорогим. Сьогодні його середня ціна становить 600-800 доларів за кілограм і, що дивно, не сильно падає із збільшенням обсягів його видобутку. Чистота металу зазвичай зазначається у його маркуванні: ІН-2 ІВ-1 ІВ-0 ІН-00 ІН-000 ІН-00000. Чим більше нулів, тим він якісніше і дорожче. Наприклад, індій марки ІН-000 може оцінюватися в суму близько 2000 доларів за кілограм. Висока вартість металу індія пояснюється і його низьким вмістом в природі, і великим попитом. В рік добувається 600-800 тонн, що абсолютно не покриває всіх потреб у ньому. Завдяки своїм унікальним властивостям він виявляється набагато краще і довговічніше інших, більш дешевих металів. Щоб не втрачати настільки цінний матеріал, у багатьох країнах його використовують повторно.

Де застосовують

Метал індій підвищує змочуваність і стійкість сплаву до корозії. Їм покривають свинцево-срібні підшипники, які використовують в авіаційній та автомобільній техніці. Він також здатний знижувати температуру плавлення інших металів. Так, його суміш з оловом, свинцем, кадмієм і вісмутом плавиться при 465 °С, завдяки чому використовується для пожежної сигналізації. Оксид індію та олова застосовується для напівпровідників і різних припоїв. Крім того, її використовують для виготовлення комп'ютерних моніторів, екранів телевізорів і планшетів. В сплаві з сріблом або самостійно він застосовується для астрономічних дзеркал і дзеркал автомобільних фар. Він відмінно підходить для створення фотоелементів, люмінофорів, термоелектричних матеріалів, ущільнювачів в космічній техніці. Індій добре поглинає нейтрони і може використовуватися в атомних реакторах. Про біологічної ролі цього елемента в нашому організмі нічого не відомо, однак його навчилися використовувати і в медицині. Його застосовують як радіоактивний препарат при діагностуванні печінки, мозку і легенів для виявлення пухлин та інших захворювань.

Способи отримання

Основна кількість металу індія добувають з цинкових та олов'яних родовищ. Його отримують з відходів від переробки поліметалічних, олов'яних, свинцево-цинкових руд. Відділення і очищення індія проводиться в декілька стадій. Спочатку його осаджують за допомогою регулювання рівня кислотності розчину. Отриманий «чорновий метал» потім потрібно очистити. Роблять це шляхом рафінування зонної плавкою або іншими способами. На сьогоднішній день одним з головних виробників індія є Канада. Крім неї, великі об'єми металу добувають США, Китай, Японія, Південна Корея. Однак запаси цього елемента дуже обмежені, передбачається, що вони вичерпаються протягом декількох десятків років.