И́ндий (лат. Indium), In (читается «индий») — химический элемент с атомным номером 49, атомная масса 114, 82. Природный индий состоит из двух изотопов с массовыми числами 115 (95, 7%) и 113 (4, 3%). Конфигурация внешнего электронного слоя 5s25p1. Степени окисления +3, +1 (валентность III, I). Расположен в 5 периоде в группе IIIA периодической системы элементов. Радиус атома 0, 166 нм, ионный радиус In3+0, 092 нм. Энергии последовательной ионизации — 5, 786, 18, 87 и 28, 03 эВ. Электроотрицательность по Полингу 1, 78.
Индий был открыт немецкими исследователями Ф. Рейхом и И. Рихтером в 1863 году при спектральном изучении минерала. Элемент, дающий яркую синюю линию в спектре, оказался индием, и название свое получил от цвета линии спектра — индиго.
Относится к рассеянным элементам, его содержание в земной коре 10–5 % по массе. Известно пять минералов индия: самородный индий, индит FeIn2S4, рокезит CuInS2, джалиндит In(OH)3 и сакуранит (Cu, Zn, Fe)3 (In, Sn)S4. Индий является спутником цинка, олова, свинца, меди, железа. Присутствует в сфалеритах, касситеритах, галенитах, халькопиритах (10–4-10–2 %), пиритах и пирротинах (до 10–2 %).
В настоящее время в промышленности основным источником индия служат отходы свинцово-цинкового и оловянного производств. Предварительно индий отделяют от сопутствующих элементов, а затем выделяют электролизом из раствора или вытесняют из раствора солей алюминием:
In3+ + Al = In + Al3+.
Для более глубокой очистки индий подвергают электролитическому рафинированию, вакуумной обработке для удаления летучих примесей, зонной плавке или вытягиванию кристалла из расплава.
Индий — серебристо-белый легкоплавкий металл. Решетка тетрагональная, а = 0, 32512, c = 0, 49467 нм. Плотность 7, 31 г/см3. Температура плавления 156, 78 °C, кипения 202, 4 °C. Стандартный электродный потенциал In3+/In –0, 34 В.
Индий устойчив на воздухе до 800 °C, при большем нагревании сгорает фиолетовым пламенем с образованием оксида индия In2O3.
4In + 3O2 = 2In2O3
В воде в присутствии воздуха индий постепенно корродирует.
В отсутствии окислителей индий устойчив к действию растворов щелочей.
Медленно реагирует с минеральными и органическими кислотами:
In + 4HNO3 = In(NO3)3 + NO– + 2H2O
Слабоосновной оксид индия In2O3 в воде практически нерастворим, но легко растворяется в кислотах:
In2O3 + 6HCl = 2InCl3 + 3H2O
При этом в растворе катионы индия образуют аквакомплексы [In(OH2)6]3+.
Гидроксид индия In(OH)3 получают, действуя раствором аммиака на соли индия. Основные свойства у In(OH)3 преобладают над кислотными.
При взаимодействии с галогенами индий образует тригалогениды InHal3. Хлорид, бромид и иодид индия при нагревании переходят в пар, образуя димеры In2Hal6. Трифторид индия получают термическим разложением при 600 °C (NH4)3InF6:
(NH4)3InF6 = 3NH4F + InF3.
В отличие от других галогенидов индия, InF3 — ионное соединение, структура которого представляет плотнейшую упаковку из анионов фтора и катионов индия, расположенных в октаэдрических пустотах этой упаковки.
Гидрид индия полимерен и образуется в неводных растворах. Взаимодействием LiH и InCl3 в неводной среде можно получить Li[InH4] — аналог алюмогидрида лития Li[AlH4]:
4LiH + InCl3 = Li[InH4] + 3LiCl
По обменной реакции может быть также синтезирован смешанный гидрид алюминия и индия In[AlH4]3:
InCl3 + 3Li[AlH4] = In[AlH4]3 + 3LiCl
Применяют для нанесения покрытий на поверхность зеркал, рефлекторов и подшипников. Индий — легирующая добавка к полупроводниковым германию и кремнию; герметизирующий материал в вакуумных приборах и космических аппаратах, материал для соединения пьезоэлектрических кристаллов. Используется как компонент легкоплавких сплавов, применяемых в качестве припоев, в термоограничителях, предохранителях, сигнальных устройствах, в радиационных контурах ядерных реакторов.
Индий токсичен. ПДК в воздухе 0, 1 мг/м3. Индиевая пыль вызывает воспалительные и склеротические воспаления легких, поражает печень и другие внутренние органы. Растворимые соединения индия раздражают кожу, глаза, слизистые оболочки.
Авторы: С.С. Бердоносов, П.С. Бердоносов
- Федоров П. И., Мохосоев М. В., Алексеев Ф. П. Химия галлия, индия и таллия. Новосибирск, 1977.
- Яценко С. П. Индий: свойства и применение. М., 1987.