Индий металы: сипаттамасы, қасиеттері және қолданылуы

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-17 10:33

Индий элементінің көптеген пайдалы қасиеттері бар, соның арқасында оны ғарышты игеруде, машина жасауда, электроникада, атом өнеркәсібінде және басқа да салаларда қолдануға болады. Алайда оны табиғатта тауып, басқа заттардан ажырату өте қиын. Осыған байланысты ол сирек кездесетін элементтер тізімінде. Индийдің қандай қасиеттері бар? Металл ба, металл емес пе? Оның барлық мүмкіндіктері туралы білейік.

Элементтерді табу тарихы

Индий алғаш рет 154 жыл бұрын ғана ашылған. Ішінара бұл кездейсоқ болды, өйткені оны ашушылар мүлдем басқа элементті іздеді. 1863 жылы химиктер Теодор Рихтер мен Фердинанд Рейх сол кездегі жаңа металл, әлі зерттелмеген сфалерит минералындағы таллийді анықтауға тырысты.

Іздеу үшін олар Кирхгоф пен Бунсеннің спектрлік талдауын пайдаланды. Әдістің мәні мынада: жоғары температураға дейін қыздырылған кезде элементтер атомдары белгілі бір жиілік диапазонына сәйкес келетін жарық шығара бастайды. Бұл жарқырау спектрі бойынша сіз алдыңызда қандай элемент тұрғанын біле аласыз.

Таллийдің ашық жасыл түсі болуы керек, бірақ ғалымдар оның орнына көк жарқыл тапты. Бірде-бір белгілі элементтің мұндай спектрі болған жоқ және химиктер мұны түсіндіолардың жолы болды. Көлеңкенің ерекшеліктеріне байланысты олар өз олжаларын индиго түсінің атымен атады. Осылайша жаңа металл индий ашылды. Енді мүмкіндіктер туралы толығырақ.

Бұл не металл?

Индий – цинкті еске түсіретін ақшыл күміс түсті және өте жылтыр металл. Периодтық жүйеде ол үшінші топқа жатады, 49 санында тұр және In символымен белгіленеді.

Ол табиғатта екі изотоп ретінде бар: In¹¹³ және In¹¹⁵. Соңғысы жиі кездеседі, бірақ радиоактивті. Индий 115 металдың периоды қандай? Ол 6·10^{14 жылда ыдырап, қалайыға айналады. Сондай-ақ әлдеқайда жылдам ыдырайтын 20-ға жуық жасанды изотоптар бар. Олардың ішіндегі ең ұзақ өмір сүргенінің жартылай шығарылу кезеңі 49 күн.}

Индий +156,5 °C температурада ериді және +2072 °C қайнайды. Ол соғуға және басқа механикалық әсерлерге оңай беріледі және зергерлік бұйымдарда жақсы қолданылуы мүмкін. Дегенмен, оның жоғары жұмсақтығына байланысты ол тез деформацияланады. Металды оңай майыстыруға, пышақпен кесуге және тіпті тырнақпен тырнауға болады.

Химиялық қасиеттері

Химиялық қасиеттері жағынан галлий немесе алюминийге ұқсайды. Ол кез келген металмен үздіксіз қатты байланыс құра алмайды. Сілті ерітінділерімен мүлдем әрекеттеспейді. Белгілі бір температурада йодпен, селенмен, күкіртпен және оның диоксидімен әрекеттеседі, хлор және броммен әрекеттеседі. Периодтық жүйеде оны қоршап тұрған металдар индийде оңай ериді, атап айтқанда:таллий, қалайы, галлий, қорғасын, висмут, сынап, кадмий.

Үндістан металы туралы кейбір қызықты деректер:

• Ауада ұзақ тұрса да өшпейді. Бұл металды балқытқанда да болмайды.
• Индийді майыстыруды бастасаңыз, ол сықырлау немесе сықырлау сияқты тән дыбыс шығарады. Ол заттың кристалдық торының деформациясынан көрінеді.
• Индий +800 °C температурада жанады, жалын көк-күлгін немесе индиго.
• Бұл қолыңызда ұстауға болатын ең жұмсақ металл. Тек литий одан асып түседі, бірақ ол тым белсенді және ауада бірден тотығады да, улы сілті түзеді.
• Индийдің галлий қорытпасы өте балқиды және +16 °C температурада сұйық болады.

Табиғатта бар

Металл индий дербес шөгінділер түзбейді. Ол өте шашыраңқы және түйіршіктер түрінде өте сирек кездеседі. Индиумның өзіндік минералдарына сакуранит, рокзит, патрукит және жалиндит жатады. Дегенмен, олардың сирек болуы оларды өнеркәсіпте қолдануға кедергі жасайды.

Индийдің аз мөлшері теңіз және жаңбыр суында, мұнайда, сонымен қатар көмірдің күлінде кездеседі. Иондық радиустардың ұқсастығына байланысты индий темір, магний, мырыш, қорғасын, магний, қалайы және т.б. кристалдық торларға бірігуге қабілетті. Осыған байланысты кейде олармен бірге оның аздаған мөлшері де кездеседі.

Ереже бойынша минералдардағы индий мөлшері 0,05-1% аспайды. Металлдың көп бөлігі сфалерит пен мармаритте кездеседі. Әдетте бұлконцентрациясы жоғары болса, соғұрлым мырыш, темір және басқа металдар жоғарыда айтылған.

Метал бағасы

Индий ашылғаннан кейін бірнеше жыл өткен соң таза күйінде оқшауланған. Бұл процестің күрделілігіне байланысты индийдің бір граммы сол кезде шамамен 700 долларға бағаланды. Оны алу әдістері бір жарым ғасыр ішінде айтарлықтай жақсарғанымен, ол әлі де сирек және қымбат болып саналады.

Бүгінгі күні оның орташа бағасы келісіне 600-800 долларды құрап отыр және бір ғажабы, өндіріс көлемінің ұлғаюымен онша арзандамайды. Металдың тазалығы әдетте оның таңбалауында көрсетіледі: IN-2, IN-1, IN-0, IN-00, IN-000, IN-00000. Нөлдер неғұрлым көп болса, соғұрлым жақсы және қымбатырақ. Мысалы, IN-000 сортты индийді килограммына шамамен 2000 долларға бағалауға болады.

Индий металының жоғары құны оның табиғаттағы аздығымен және жоғары сұраныспен түсіндіріледі. Жылына 600-800 тонна өндіріледі, бұл оған деген қажеттілікті толығымен өтей алмайды. Бірегей қасиеттерінің арқасында ол басқа, арзан металдарға қарағанда әлдеқайда жақсы және берік болып шығады. Мұндай құнды материалды жоғалтпау үшін көптеген елдерде оны қайта пайдаланады.

Қайда қолданылады

Метал индий қорытпаның сулануын және коррозияға төзімділігін арттырады. Олар авиациялық және автомобильдік технологияда қолданылатын қорғасын-күміс мойынтіректермен қапталған. Ол сондай-ақ басқа металдардың балқу температурасын төмендетуге қабілетті. Сонымен, оның қалайы, қорғасын, кадмий және висмутпен қоспасы балқиды46,5°C, бұл өрт дабылдары үшін қолайлы етеді.

Индий қалайы оксиді жартылай өткізгіштер мен әртүрлі дәнекерлеуіштер үшін қолданылады. Сонымен қатар, ол компьютер мониторларын, теледидар экрандарын және планшеттерді өндіру үшін қолданылады. Күміспен немесе жалғыз легирленген, ол астрономиялық айналар мен автокөлік фараларының айналарында қолданылады.

Бұл ғарыштық технологияда фотоэлементтерді, люминофорларды, термоэлектрлік материалдарды, тығыздағыштарды жасау үшін тамаша. Индий нейтрондарды жақсы сіңіреді және оны ядролық реакторларда қолдануға болады.

Бұл элементтің біздің ағзамыздағы биологиялық рөлі туралы ештеңе белгілі емес, бірақ ол медицинада да қолданылған. Ол ісіктерді және басқа ауруларды анықтау үшін бауыр, ми және өкпе диагностикасында радиоактивті препарат ретінде қолданылады.

Алу әдістері

Индий металының негізгі мөлшері мырыш пен қалайы кен орындарынан өндіріледі. Ол полиметалл, қалайы, қорғасын-мырыш кендерін өңдеу қалдықтарынан алынады. Индийді бөлу және тазарту бірнеше кезеңде жүзеге асырылады.

Біріншіден, ерітіндінің қышқылдық деңгейін реттеу арқылы тұндырады. Содан кейін алынған «қара металды» тазалау керек. Бұл балқыту аймағын тазарту арқылы немесе басқа жолдармен орындалады.

Бүгінде Канада Үндістанның негізгі өндірушілерінің бірі болып табылады. Оған қоса, металлдың үлкен көлемін АҚШ, Қытай, Жапония, Оңтүстік Корея өндіреді. Дегенмен, акцияларбұл элементтің саны өте шектеулі, олар бірнеше онжылдықтарда таусылады деп күтілуде.