http___en.wikipedia.org_wiki_Indium_1.xml
1.1 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 3.1 4.1 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 7.1 7.2 8.1 9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 9.6 9.7 9.8 9.9 9.10 9.11 10.1 11.1 11.2 11.3 11.4 11.5 11.6 11.7 11.8 11.9 11.10 12.1 13.1 14.1 14.2 14.3 14.4 15.1 15.2 15.3 15.4 15.5 16.1 16.2 16.3 17.1 17.2 17.3 18.1 18.2 19.1 20.1 21.1 21.2 21.3 21.4 21.5 22.1 22.2 22.3 22.4 22.5 23.1 24.1 24.2 24.3 25.1 26.1 27.1 27.2 27.3 27.4 28.1 28.2 28.3 29.1 30.1 30.2 30.3 30.4 30.5 30.6 31.1 32.1 33.1 33.2 33.3 33.4 34.1 34.2 34.3 34.4 34.5 34.6 34.7 35.1 35.2 36.1 36.2 36.3 36.4 37.1 38.1 38.2 38.3 38.4 38.5 38.6 38.7 38.8 38.9 39.1 39.2 39.3 39.4 40.1 41.1 41.2 41.3 41.4 42.1 43.1 43.2 43.3 43.4 43.5 44.1 44.2 44.3 44.4 45.1 46.1 46.2 46.3 46.4 47.1 48.1 48.2 48.3 48.4 48.5 48.6 48.7 49.1 50.1 50.2 50.3 50.4 50.5 50.6 50.7 50.8 50.9 51.1 51.2 51.3 52.1 53.1 53.2 53.3 53.4 54.1 54.2 54.3 55.1 56.1 56.2 56.3 57.1 57.2 57.3 58.1 58.2 58.3 58.4 58.5 59.1 59.2 60.1 60.2 60.3 61.1 62.1 63.1 64.1
Индий Индий е химичен елемент със символ In и атомен номер 49. В периодичната система се намира в 5-ти период и е четвъртият химичен елемент от 3-та група. Той е рядък, сребристобял и слаб метал. Индият не е жизнено важен за човешкото тяло и затова неговите токсични ефекти са слабо познати. Добитият метал в по-голямата си част се преработва до индиево-калаен оксид, който се използва за направата на плоски и сензорни дисплеи (тъчскрийн). Съдържание История[редактиране | редактиране на кода] Индият е открит през 1863 година от немските химици Фердинанд Райх и Теодор Рихтер от 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. 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 ядрените реактори. През 1980 г. това довежда до първото сериозно покачване на цената на индия. След инцидента в АЕЦ Три Майл Айланд (САЩ) търсенето и цената му се понижават значително. От 1987 г. насам все по-широко приложение намират две нови съединения на индия - полупроводникът 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[редактиране | редактиране на кода] Индият е рядък химичен елемент. Неговият дял в континенталната земна кора е едва 0,05 ppm. Той се среща със същата честота като среброто и живакът. В самородно състояние индий е открит досега само в единично находище в източен Сибир. Познати са малко минерали, съдържащи индий. Това са преди всичко сулфидни минерали като индит FeIn2S4 и роквезит CuInS2. Те са много редки и не играят съществена роля за добиването на индий. Най-големите находища на индий са в цинковите руди, по-точно в сфалерит. Теоретичните резерви се изчисляват на 16000 тона, но индустриално добиваеми са 11000 тона. Най-големите находища са в Канада, Китай и Перу. Находища на руди, съдържащи индий, има също в Австралия, Боливия, Бразилия, Япония, Русия, ЮАР, САЩ и някои европейски държави. Получаване[редактиране | редактиране на кода] Индият се добива почти изцяло като страничен продукт, съпътстващ производството на цинк или олово. Стопанско получаване е възможно, когато се достигнат определени нива на производствения процес. За сега това са прахове, образувани при корозията на цинков сулфид, и утайки, които остават при електролиза, когато се получава цинк чрез мокрия метод. Те се обработват със сярна киселина или солна киселина до образуването на разтвор. Ако концентрацията на индий в киселините е недостатъчна, разтворът трябва да се обогати. Това се получава чрез екстракция с трибутил фосфат или утаяване до индиев фосфат. Действителното получаване се извършва електролитно. За това се използва разтвор на индиев(III) хлорид в солна киселина. Чистият индий се извлича с помощта на електроди от живак. При електролизата трябва да се внимава в разтвора да няма остатъци от талий, защото двата елемента са със сходен стандартен потенциал. Чрез подходящи способи като метод на зонно топене или многократна електролиза на солни разтвори на индиев(I) хлорид суровият продукт може да бъде обработен до над 99.99% чист индий. Производство[редактиране | редактиране на кода] 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. От тогава 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. Увеличеното търсене на индий, превишаващо значително производството му, доведе до голямо нарастване на цената - от 97 долара за килограм през 2002 година до 827 долара през 2005 година. Рециклирането 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. В много от приложенията си индият може да бъде заменен с други материали, което обаче е за сметка на качеството на продукта и рентабилността на произвежданата продукция. Така например индиев фосфид може да бъде заменен с галиев арсенид; също и за индиево-калаен оксид има някои по-ниско качествени заместители. Свойства[редактиране | редактиране на кода] Физични свойства[редактиране | редактиране на кода] Индият е сребристо-бял метал с ниска точка на топене - 156,5985 0С. От металите по-ниска точка на топене имат само живак, галий и по-голямата част алкални метали. Металът е течен в много голяма област - почти 2000 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 - 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 Келвинa индият става свръхпроводник. Особеност на индия, което му придава прилика с калая, са характерните шумове, които могат да се чуят при огъването му. При нормални условия е позната само една кристална модификация на индия - тетрагонална, вътрешно центрирана решетка с параметър на решетката а=325 pm и c=495 pm с две емпирични формули - намираща се в тетрагоналната кристална система в пространствена група . В кристалната решетка един атом индий е обграден от 12 други атома, като 4 от тях са атоми на други елементарни клетки, отстоящи на близко разстояние (325 pm, червените връзки), както и от 8 други атома, намиращи се на ъглите на 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. При опити с високо налягане е открита и друга модификация, която е стабилна при над 45 GPa и кристализира в ромбична кристална система в пространствена група Fmmm. Химични свойства[редактиране | редактиране на кода] Химичните свойства на индия са сходни като на неговите съседи в групата - галий и талий. Както и другите два, той е неблагороден метал, който при висока температура може да реагира с много неметали. При нормална температура на въздуха е стабилен и като алуминия образува плътен оксиден слой, който 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 минерални киселини като азотна киселина и сярна киселина, но не е разтворим в гореща вода, основи и повечето органични киселини. Солената вода също не му въздейства. При стайна температура индият е най-добре разтворимия метал в живак. Изотопи[редактиране | редактиране на кода] Известни са 38 различни изотопа на индия и други 45 ядрени изомера с номера от In97 до In135. В природата са известни само два изотопа - In113 (64 неутрона) с 4,29% и In115 (66 неутрона) с 95,71% от общото количество на естествените изотопи. Най-често срещаният изотоп - In115 - е слабо радиоактивен бета-излъчвател с период на полуразпад от 4,41х1014 години. Двата естествени изотопа могат да се докажат с помощта на ЯМР-спектроскопия. Най-стабилните изкуствени изотопи - In111 и In114 са с период на полуразпад от няколко дни. Затова In111 се използва като белязан атом при различни ядрено-медицински изследвания. Употреба[редактиране | редактиране на кода] Метал[редактиране | редактиране на кода] 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 плъзгащи лагери на автомобили и самолети. 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. 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 неутрони, индият се използва като съставна част на контролните пръти в 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 криостатите. Поради някои специфични свойства, индият се използва като припой за много материали. Така се преоформя при охлаждане само в ограничена степен. Това е важно при припояването на полупроводници за транзистори. Също така индий може да се използва за запояване на неметални изделия като стъкло и керамика. Сплави[редактиране | редактиране на кода] 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 0С. Това дава възможност за използването му в спринклерни инсталации, термостати и предпазители. Поради това, че оловото 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 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, манган и магнезий индият се използва за съставна част на магнитни изделия. Вложен (максимално 5%) в смес, заедно със сребро, калай, мед, живак и цинк се използва за амалгамен пълнеж. Записващият слой на CD-RW съдържа, освен всичко друго, и индий. Установяване[редактиране | редактиране на кода] Възможен начин на химическо установяване на индий е отделянето чрез утаяване, с помощта на 8-Хидроксихинолин, от разтвор на оцетна киселина. Нормално индият не се установява по химичен път, а с помощта на подходящ спектрографски метод. Металът лесно се доказва с характерните спектрални линии на 451,14 nm и 410,18 nm. За по-точно доказване на малки количества (следи) се използват рентгенофлуоресцентен анализ и масспектрометрия. Токсичност и безопасност[редактиране | редактиране на кода] 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-1 InCl3 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[редактиране | редактиране на кода] Индият образува редица съединения. В тях металът има окислителна степен +III. Съединенията с окислителна степен +I са по-редки и неустойчиви. Съединения със степен +II не съществуват, а там, където индият формално я проявява, са смес от съединения на първо- и третовалентен индий. Индиев оксид[редактиране | редактиране на кода] Индиев(III) оксид е жълта, стабилна сол. Чистият индиев(III) оксид се използва рядко и се преработва до индиево-калаен оксид. Това става като индиев(III) оксид се обогати с малко количество калаен(IV) оксид. Съединението е прозрачен и проводящ оксид (ITO Материал). Тази комбинация от качества, която притежават малко елементи, намира широко приложение. Индиево-калаен оксид се използва като електропроводник в дисплеите с течни кристали (LCD) и органични светодиоди (OLED), Тачскрийн дисплеи и слънчеви батерии. За по-широко използване в отопляемите автомобилни стъкла и соларните клетки скъпият индиево-калаен оксид може да се замени с по-евтиния, обогатен с алуминий, цинков оксид. Сложен полупроводник[редактиране | редактиране на кода] Много съединения на индия са сложни полупроводници с характерна ширина на забранената зона. Това се отнася предимно за съединения с 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 халкогените - към III-VI полупроводници. Типът зависи от броя на валентните електрони в двете съставни части на съединението. Индиев нитрид, индиев фосфид, индиев арсенид и индиев антимонид имат различни приложения в различните диоди - като светодиоди (LED), фотодиоди и лазерни диоди. Точното използване зависи от необходимата ширина на забранената зона. Индиев(III) сулфид (In2S3) е III-VI полупроводник с ширина на забранената зона от 2 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 нанотехнологията. Индиево-фосфидните нанопроводници притежават силна 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 (InxGa1-xAs), 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 тънкослойни слънчеви батерии (CIGS слънчева батерия). Други съединения[редактиране | редактиране на кода] С халогените флуор, хлор, бром и йод индият образува много съединения. Това са киселини на Люис и образуват с подходящи донори комплекси. Важно индиево халогенно съединение е индиев(III) хлорид. То се използва предимно като катализатор при редукция на органични киселини. Съществуват също и органични съединения на индий с общите формули InR3 и InR. Те са чувствителни към кислород и вода като много органични метални съединения. Органичните съединения на индия се използват като обогатители при производството на полупроводници. Източници[редактиране | редактиране на кода] - 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. - Harry H. Binder: Lexikon der chemischen Elemente - das Periodensystem in Fakten, Zahlen und Daten. Hirzel, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3 Външни препратки[редактиране | редактиране на кода] - Indium bei seilnacht.com - www.webelements.con/Indium (английски) - Indium – Statistics and Information (USGS)
1.1 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 3.1 4.1 5.1 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8 7.1 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6 8.7 9.1 10.1 10.2 10.3 11.1 11.2 11.3 12.1 13.1 14.1 14.2 14.3 14.4 14.5 15.1 15.2 15.3 15.4 16.1 17.1 18.1 18.2 18.3 19.1 20.1 20.2 20.3 21.1 21.2 21.3 21.4 21.5 22.1 23.1 23.2 23.3 23.4 24.1 25.1 25.2 26.1 27.1 28.1 28.2 28.3 28.4 28.5 28.6 28.7 29.1 30.1 30.2 30.3 31.1 31.2 31.3 31.4 31.5 32.1 33.1 33.2 33.3 33.4 34.1 34.2 35.1 35.2 35.3 35.4 35.5 36.1 37.1 38.1 38.2 38.3 38.4 38.5 39.1 40.1 41.1 42.1 43.1 44.1 45.1 46.1 47.1 48.1 49.1 50.1 51.1 52.1 53.1 54.1 54.2 55.1 56.1 57.1 58.1 58.2 59.1 59.2 59.3 60.1 61.1 62.1 63.1 64.1 64.2 64.3 65.1 65.2 65.3 66.1 66.2 66.3 67.1 67.2 67.3 68.1 68.2 68.3 69.1 69.2 69.3 70.1 70.2 70.3 70.4 71.1 71.2 71.3 72.1 72.2 72.3 73.1 73.2 73.3 74.1 74.2 74.3 75.1 75.2 75.3 76.1 76.2 76.3 77.1 77.2 77.3 78.1 78.2 78.3 79.1 79.2 80.1 80.2 80.3 81.1 81.2 81.3 82.1 82.2 83.1 83.2 83.3 84.1 84.2 85.1 85.2 86.1 86.2 86.3 87.1 87.2 87.3 88.1 88.2 88.3 89.1 89.2 89.3 90.1 90.2 90.3 91.1 91.2 91.3 92.1 92.2 93.1 93.2 94.1 94.2 95.1 95.2 95.3 96.1 96.2 96.3 97.1 98.1 98.2 99.1 99.2 100.1 100.2 100.3 100.4 101.1 101.2 102.1 102.2 102.3 103.1 103.2 103.3 104.1 104.2 104.3 105.1 106.1 106.2 106.3 107.1 107.2 107.3 108.1 108.2 108.3 109.1 109.2 109.3 110.1 110.2 110.3 111.1 111.2 111.3 112.1 112.2 112.3 113.1 113.2 113.3 114.1 114.2 114.3 115.1 115.2 115.3 115.4 116.1 116.2 116.3 117.1 117.2 117.3 118.1 118.2 118.3 119.1 119.2 119.3 120.1 120.2 120.3 121.1 121.2 121.3 122.1 122.2 122.3 123.1 123.2 123.3 123.4 124.1 125.1 126.1 127.1 128.1
Indium Indium is a chemical element with symbol In and atomic number 49. It is a post-transition metalic element, rare in the Earth's crust, and has no obvious role in biological processes, but is of considerable industrial importance. The metal is very soft, malleable and easily fusible, with a melting point higher than sodium, but lower than lithium or tin. Given its physical nature and position in the periodic table, it counts as a heavy metal, but in common circumstances is not a toxic hazard. Chemically, indium is similar to gallium and thallium, and it is largely intermediate between the two in terms of its properties.[3] Contents Characteristics[edit] Physical[edit] Indium is a very soft, silvery-white, highly ductile, relatively rare post-transition metal with a bright luster.[4] It is so soft (Mohs hardness 1.2) that the metal can be cut with a knife, as can sodium. It also leaves a visible line on paper.[5] Like tin, when it is bent indium emits a high-pitched "cry".[4] Like gallium, indium is able to wet glass. Like both, indium has a low melting point, 156.60 °C (313.88 °F); higher than its lighter homologue, gallium, but lower than its heavier homologue, thallium, and lower than tin. Only mercury, gallium, and most of the alkali metals have lower melting points.[6] Its boiling point is, however, moderate, being 2072 °C (3762 °F), which is higher than that of thallium, but lower than that of gallium, showing opposition to the melting points trend. Indium thus has a very large liquid range of around 2000 °C. The density of indium, 7.31 g·cm−3, is also higher than that of gallium, but lower than that of thallium. Below its critical temperature of 3.41 K, indium becomes a superconductor. At standard temperature and pressure, indium crystallizes in the tetragonal crystal system in the space group I4/mmmm (lattice parameters: a = 325 pm, c = 495 pm).[6] Chemical[edit] Indium is an post-transition metal and chemically, is the intermediate element between its group 13 neighbors gallium and thallium. An indium atom has 49 electrons, having an electronic configuration of [Kr]4d105s25p1. In its compounds, indium most commonly loses its three outermost electrons, becoming indium(III) ions, In3+, but in some cases the pair of 5s-electrons can stay within the atom, indium thus being oxidized only to indium(I), In+. This happens due to the inert pair effect, which occurs because of the stabilization of 5s-orbital due to relativistic effects, which are stronger closer to the bottom of the periodic table. In(III) is the more stable oxidation state. Thallium (indium's heavier homolog) shows an even stronger effect, making oxidation to thallium(I) more likely than to thallium(III), making +1 the more likely oxidation state,[7] while gallium (indium's lighter homolog) commonly shows only the +3 oxidation state. Thus while thallium(III) being a moderately strong oxidizing agent, indium(III) is stable and indium(I) is a powerful reducing agent.[8] A number of standard electrode potentials, depending on the reaction under study,[9] are reported for indium: Indium does not react with water, but it is oxidized by stronger oxidizing agents, such as halogens or oxalic acid, to give indium(III) compounds. It does not react with boron, silicon or carbon, and the corresponding boride, silicide or carbide are not known. Similarly, reaction between indium and hydrogen has not been observed, but both indium(I) and indium(III) hydrides are known.[10] Indium(III) oxide is formed at high temperatures during reaction between indium and oxygen, with blue flame. It is amphoteric, i. e. it can react with both acids and bases. Its reaction with water results in insoluble indium(III) hydroxide, which is also amphoteric, reacting with alkalies to give indates(III) and with acids to give indium(III) salts: - In(OH)3 + 2 NaOH → 2 Na[InO2] + H2O - In(OH)3 + 3 HCl → InCl3 + 3 H2O The hydrolysis of sodium indate(III) gives weak indic acid, HInO2. Out of common indium(III) salts, chloride, sulfate and nitrate are soluble. In water solutions, In3+ and [InO2]- ions are hydrolyzed to give InOH2+ and HInO2 due to generally amphoteric character of indium(III) ions. Indium(III) compounds are not well-soluble, similarly to thallium(III) compounds; however, indium(III) salts of strong acids, such as chloride, sulfate and nitrate are soluble, hydrolyzing in water solutions. The In3+ ion is colorless in solution because of the absence of unpaired electrons in the d- and f-electron shells.[8] Indium(I) compounds are not as common as indium(III) ones; only chloride, bromide, iodide, sulfide and cyclopentadienyl are well-characterized. Indium(I) sulfide is the product of reaction between indium and sulfur or indium and hydrogen sulfide, and can be received at 700—1000 °C. Indium(I) oxide black powder is received at 850 °C during reaction between indium and carbon dioxide or during decomposition of indium(III) oxide at 1200 °C. Cyclopentadienylindium(I), which was the first organoindium(I) compound reported,[11] is polymer consisting of zigzag chains of alternating indium atoms and cyclopentadienyl complexes. Less frequently, indium shows an intermediate oxidation state +2, in compounds with an In-In bond, most notably in halides, In2X4 and [In2X6]2-.[12] Several other compounds are known to combine indium(I) and indium(III), such as InI6(InIIICl6)Cl3,[13] InI5(InIIIBr4)2(InIIIBr6),[14] InIInIIIBr4.[12] In organic synthesis it is used for indium mediated allylation. Biological and medical[edit] Indium is not known to have any metabolic role in any organism. In a similar way to aluminium salts, indium(III) ions can be toxic to the kidney when given by injection, but oral indium compounds do not have the chronic toxicity of salts of heavy metals, probably due to poor absorption in basic conditions. Radioactive indium-111 (in very small amounts on a chemical basis) is used in nuclear medicine tests, as a radiotracer to follow the movement of labeled proteins and white blood cells in the body. Isotopes[edit] Indium occurs naturally on Earth only in two primordial nuclides, indium-113 and indium-115. Indium-115 makes up 95.7% of all indium but it is radioactive, decaying to tin-115 via beta decay with half-life of 4.41×1014 years, four orders of magnitude longer than the age of the universe and nearly 50,000 times longer than that of natural thorium.[15] This situation is uncommon among stable chemical elements; only indium, tellurium, and rhenium have been shown to have most-abundant isotopes that are radioactive. The less common natural isotope of indium, indium-113, is stable. Indium has 39 known isotopes, ranging in mass between 97 and 135. Only one of them is stable and one has half-life exceeding 1014 years; these are the only naturally occurring isotopes. The most stable artificial indium isotope is indium-111, which has half-life of approximately 2.8 days. All other isotopes have half-lives shorter than 5 hours. Indium also has 47 meta states, out of which indium-114m1 is the most stable, being more stable than the ground state of any indium isotope (except for the primordial ones). Creation[edit] Indium is created via the long-lasting, (up to thousands of years), s-process in low-to-medium mass stars (which range in mass between 0.6 and 10 solar masses). When a silver-109 atom (the isotope of which approximately half of all silver in existence is composed), catches a neutron, it undergoes a beta decay to become cadmium-110. Capturing further neutrons, it becomes cadmium-115, which decays to indium-115 via another beta decay. This explains why the radioactive isotope predominates in abundance compared to the stable one.[16] Occurrence[edit] In the Earth's crust, indium occurs only in the form of its compounds, except occasionally as rare grains of free metal of no commercial importance. Indium is 68th most abundant element in the Earth's crust at approximately 160 ppb, making indium approximately as abundant as cadmium.[17] Fewer than 10 indium minerals are known, such as dzhalindite (In(OH)3) and indite (FeIn2S4),[18] but none of these occurs in significant deposits. Based on content of indium in zinc ore stocks, there is a worldwide reserve of approximately 6,000 tonnes of economically viable indium.[19] However, the Indium Corporation, the largest processor of indium, claims that, on the basis of increasing recovery yields during extraction, recovery from a wider range of base metals (including tin, copper and other polymetallic deposits) and new mining investments, the long-term supply of indium is sustainable, reliable, and sufficient to meet increasing future demands.[20] This conclusion may be reasonable considering that silver, which is one-third as abundant as indium in the Earth's crust,[21] is currently mined at approximately 18,300 tonnes per year,[22] which is 40 times greater than current indium mining rates. History[edit] In 1863, the German chemists Ferdinand Reich and Hieronymous Theodor Richter were testing ores from the mines around Freiberg, Saxony. They dissolved the minerals pyrite, arsenopyrite, galena and sphalerite in hydrochloric acid and distilled raw zinc chloride. As it was known that ores from that region sometimes contain thallium they searched for the green emission lines with spectroscopy. The green lines were absent but a blue line was present in the spectrum. As no element was known with a bright blue emission they concluded that a new element was present in the minerals. They named the element with the blue spectral line indium, from the indigo color seen in its spectrum.[23][24] That line was the first indication of an unknown element in zinc ores, and when the free metal was isolated in the following year it was named indium after the colour of the light that had provided a clue to its presence. Zinc ores still are the primary source of indium Richter went on to isolate the metal in 1864.[25] At the World Fair 1867 an ingot of 0.5 kg (1.1 lb) was presented.[26] In 1924, indium was found to have a valued ability to stabilize non-ferrous metals, which was the first significant use for the element.[27] It took until 1936 for the U.S. Bureau of Mines to list indium as a commodity, and even in the early 1950s only very limited applications for indium were known, the most important of which was making light-emitting diodes and coating bearings for aircraft engines during World War II. The start of production of indium-containing semiconductors started in 1952. The development and widespread use of indium-containing nuclear control rods increased demand during the 1970s, and the use of indium tin oxide in liquid crystal displays increased and became the major application by 1992.[28][29][30][31][32] Currently the demand for indium is driven by the manufacture of transparent electrodes from indium tin oxide (ITO).[citation needed] The electrodes are used in liquid crystal displays and touchscreens. The metal also is used in a wide range of alloys;[33] one of its first large-volume applications was in high-performance bearing alloys for aircraft) in WWII. It is also used for making particularly low melting point alloys, and is a component in some solders. One of its unusual attributes is that, like gallium molten indium wets glass, so that it can be used as a solder in glass seals. It also is used in a wide range of electric and electronic roles, and has been used in superconducting alloys. Production[edit] The lack of indium mineral deposits and the fact that indium is enriched in sulfidic lead, tin, copper, iron and predominately in zinc deposits, makes zinc production the main source for indium. The indium is leached from slag and dust of zinc production. Further purification is done by electrolysis. The exact process varies with the exact composition of the slag and dust.[4][26] Indium is produced mainly from residues generated during zinc ore processing but is also found in iron, lead, and copper ores.[4] China is a leading producer of indium (390 tonnes in 2012), followed by Canada, Japan and South Korea with 70 tonnes each.[35] The Teck Cominco refinery in Trail, British Columbia, is a large single-source indium producer, with an output of 32.5 tonnes in 2005, 41.8 tonnes in 2004 and 36.1 tonnes in 2003. South American Silver Corporation's Malku Khota property in Bolivia is a large resource of indium with an indicated resource of 1,481 tonnes and inferred resource of 935 tonnes.[36] Adex Mining Inc.’s Mount Pleasant Mine in New Brunswick, Canada, holds some of the world’s total known indium resources.[37] The amount of indium consumed is largely a function of worldwide LCD production. Worldwide production in 2007 was 475 tonnes per year from mining and a further 650 tonnes per year from recycling.[20] Demand has risen rapidly in recent years with the popularity of LCD computer monitors and television sets, which now account for 50% of indium consumption.[38] Increased manufacturing efficiency and recycling (especially in Japan) maintain a balance between demand and supply. According to the UNEP, indium's end-of-life recycling rate is less than 1%.[39] Demand increased as the metal is used in LCDs and televisions, and supply decreased when a number of Chinese mining concerns stopped extracting indium from their zinc tailings. In 2002, the price was US$94 per kilogram. The recent changes in demand and supply have resulted in high and fluctuating prices of indium, which from 2006 to 2009 ranged from US$382/kg to US$918/kg. It has been estimated that there are fewer than 14 years left of indium supplies, based on current rates of extraction, demonstrating the need for additional recycling.[40] Applications[edit] The first large-scale application for indium was as a coating for bearings in high-performance aircraft engines during World War II. Afterward, production gradually increased as new uses were found in fusible alloys, solders, and electronics. In the 1950s, tiny beads of it were used for the emitters and collectors of PNP alloy junction transistors. In the middle and late 1980s, the development of indium phosphide semiconductors and indium tin oxide thin films for liquid crystal displays (LCD) aroused much interest. By 1992, the thin-film application had become the largest end use.[41][42] Electronics[edit] - Indium oxide (In2O3) and indium tin oxide (ITO) are used as a transparent conductive coating applied to glass substrates in the making of electroluminescent panels.[43] - Some indium compounds such as indium antimonide, indium phosphide,[44] and indium nitride[45] are semiconductors with useful properties. - Indium is used in the synthesis of the semiconductor copper indium gallium selenide (CIGS), which is used for the manufacture of thin film solar cells.[46] - Used in light-emitting diodes (LEDs) and laser diodes based on compound semiconductors such as InGaN, InGaP that are fabricated by Metalorganic Vapor Phase Epitaxy (MOVPE) technology.[47] - Ultrapure metalorganics of indium include high purity trimethylindium (TMI), which is used as a precursor in III-V compound semiconductors, while it is also used as the semiconductor dopant in II-VI compound semiconductors.[48] - One of many substitutes for mercury in alkaline batteries to prevent the zinc from corroding and releasing hydrogen gas.[49] Metal and alloys[edit] - Very small amounts used in aluminium alloy sacrificial anodes (for salt water applications) to prevent passivation of the aluminium. - To bond gold electrical test leads to superconductors, indium is used as a conducting adhesive and applied under a microscope with precision tweezers.[50] - In the form of a wire it is used as a vacuum seal and a thermal conductor in cryogenics and ultra-high vacuum applications, for example, in manufacturing gaskets which deform to fill gaps.[51] - Used as a calibration material for Differential scanning calorimetry.[52] - It is an ingredient in the gallium-indium-tin alloy Galinstan, which is liquid at room temperature while not being toxic like mercury.[53] - Indium soldering is the preferred method to create a stress-free electrically and thermally conducting bond between a ceramic sputter target and a target holder. Other uses[edit] - Indium tin oxide is used as a light filter in low-pressure sodium vapor lamps. The infrared radiation is reflected back into the lamp, which increases the temperature within the tube and therefore improves the performance of the lamp.[42] - Indium's melting point of 429.7485 K (156.5985 °C) is a defining fixed point on the international temperature scale ITS-90.[55] - Indium's high neutron capture cross section for thermal neutrons makes it suitable for use in control rods for nuclear reactors, typically in an alloy containing 80% silver, 15% indium, and 5% cadmium.[56] - In nuclear engineering, the (n,n') reactions of 113In and 115In are used to determine magnitudes of neutron fluxes.[57] - Indium is also used as a thermal interface material by personal computer enthusiasts in the form of pre-shaped foil sheets fitted between the heat-transfer surface of a microprocessor and its heat sink. The application of heat partially melts the foil and allows the indium metal to fill in any microscopic gaps and pits between the two surfaces, removing any insulating air pockets that would otherwise compromise heat transfer efficiency.[58] - 111In emits gamma radiation and is used in indium leukocyte imaging, or indium scintigraphy, a technique of medical imaging that is particularly helpful in differentiating conditions such as osteomyelitis from decubitus ulcers for assessment of route and duration of antibiotic therapy.[59] Indium leukocyte scintigraphy has many applications, including early phase drug development, and the monitoring of activity of white blood cells. For the test, blood is taken from the patient, white cells removed, labeled with the radioactive 111In, then re-injected back into the patient. Gamma imaging will then reveal any areas of on-going white cell localization such as new and developing areas of infection. Precautions and health issues[edit] No authoritative evidence has been reported for health hazards associated with the use of indium.[60] See also[edit] References[edit] - ^ Mangum, B W (1989). "Determination of the Indium Freezing-point and Triple-point Temperatures". Metrologia 26 (4): 211. - ^ Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds, in Lide, D. R., ed. CRC Handbook of Chemistry and Physics (86th ed.). Boca Raton (FL): CRC Press. - ^ W. M. Haynes, Ph.D.; David R. (ed.). CRC Handbook of Chemistry and Physics: A Ready-reference Book of Chemical and Physical Data. CRC Press. - ^ a b c d Alfantazi, A. M.; Moskalyk, R. R. (2003). "Processing of indium: a review". Minerals Engineering 16 (8): 687–694. - ^ Binder, Harry H. (1999). Lexicon der chemischen Elemente (in German). Hirzel Verlag. - ^ a b Dean, John A. (523). Lange's handbook of chemistry (Fifteenth edition). McGraw-Hill, Inc. ISBN 0-07-016190-9. - ^ (German) Holleman, Arnold F.; Wiberg, Egon; Wiberg, Nils (1985). "Thallium". Lehrbuch der Anorganischen Chemie (91–100 ed.). Walter de Gruyter. - ^ a b (Russian) Bleshinsky, S. V.; Abramova, V. F. (1958). XиMия иHдия. Frunze. - ^ Haynes, William M., ed. CRC Handbook of Chemistry and Physics (92nd ed.). Boca Raton, FL: CRC Press. - ^ (Russian) Bleshinsky, S. V.; Abramova, V. F. (1958). XиMия иHдия. Frunze. - ^ Fischer, E. O.; Hofmann, H. P. (1957). "Metall-cyclopentadienyle des Indiums". Angewandte Chemie (in German) 69 (20): 639–640. - ^ a b Sinclair, Ian; Worrall, Ian J. (1982). "Neutral complexes of the indium dihalides". Canadian Journal of Chemistry 60 (6): 695–698. - ^ Beck, Horst Philipp; Wilhelm, Doris (1991). "In7Cl9—A New"Old" Compound in the System In-Cl". Angewandte Chemie International Edition in English 30 (7): 824–825. - ^ Dronskowski, Richard (1995). "Synthesis, Structure, and Decay of In4Br7". Angewandte Chemie International Edition in English 34 (10): 1126–1128. - ^ Audi, Georges; Bersillon, O.; Blachot, J.; Wapstra, A.H. (2003). "The NUBASE Evaluation of Nuclear and Decay Properties". Nuclear Physics A (Atomic Mass Data Center) 729: 3–128. - ^ Boothroyd, A. I. (2006). "Heavy elements in stars". - ^ "Abundance in Earth's Crust". WebElements.com. Archived from the original on 9 March 2007. - ^ Sutherland, J. K. (1971). "A second occurrence of dzhalindite". The Canadian Mineralogist 10 (5): 781–786. - ^ "Mineral Commodities Summary 2007: Indium" (PDF). United States Geological Survey. - ^ a b "Indium and Gallium Supply Sustainability September 2007 Update" (PDF). 22nd EU PV Conference, Milan, Italy. Retrieved 2007-12-26.[dead link] - ^ "Indium Price Supported by LCD Demand and New Uses for the Metal". September 6, 2009. - ^ "Top World Silver Producers" (PDF). World Silver Survey 2007. - ^ Reich, F.; Richter, T. (1863). "Ueber das Indium". Journal für Praktische Chemie (in German) 90 (1): 172–176. - ^ Venetskii, S. (1971). "Indium". Metallurgist 15 (2): 148–150. - ^ Reich, F.; Richter, T. (1864). "Ueber das Indium". Journal für Praktische Chemie (in German) 92 (1): 480–485. - ^ a b Schwarz-Schampera, Ulrich; Herzig, Peter M. (2002). Indium: Geology, Mineralogy, and Economics. Springer. - ^ French, Sidney J. (1934). "A story of indium". Journal of Chemical Education 11 (5): 270. - ^ Schwarz-Schampera, Ulrich; Herzig, Peter M; Rohstoffe, Bundesanstalt für Geowissenschaften und (2002-06-10). "history". Indium: Geology, mineralogy, and economics. "Gallium, germanium, and indium". In Brobst, Donald Albert; Pratt, Walden P. Mines and mineral resources. - ^ Jorgenson, John D.; George, Micheal W. "Mineral Commodity Profile Indium". United States Geological Survey. - ^ "Canadian Minerals Yearbook". Archived from the original on 2011-09-27. - ^ "Recycling Rates of Metals: A Status Report". United Nations Environmental Programme. Retrieved August 2, 2011. - ^ Fathi Habashi (21 November 2008). Alloys: Preparation, Properties, Applications. John Wiley & Sons. - ^ U.S. Geological Survey - Historical Statistics for Mineral and Material Commodities in the United States; INDIUM STATISTICS // USGS, April 1, 2014 - ^ Tolcin, Amy C. (2013) Indium. USGS Mineral Commodity Summaries. - ^ "Malku Khota Updated Preliminary Economic Assessment, May 2011". South American Silver Corp. Archived from the original on 2012-01-19. - ^ Wright, Philip (1996). "Mineral and Metal Commodity Review: Tin". Natural Resources Canada. Retrieved 2011-06-01.[dead link] - ^ "Indium Price Supported by LCD Demand and New Uses for the Metal" (PDF). Geology.com. - ^ "USGS Mineral Commodity Summaries 2011". USGS and USDI. Retrieved August 2, 2011. - ^ "How much is left?". ScientificAmerican. Retrieved 16 January 2013. - ^ Tolcin, Amy C. "Mineral Yearbook 2007: Indium" (PDF). United States Geological Survey. Check date values in: |accessdate=(help) - ^ a b Downs, Anthony John (1993). Chemistry of Aluminium, Gallium, Indium, and Thallium. Springer. - ^ "The Electroluminescent Light Sabre". Nanotechnology News Archive. Azonano. - ^ Bachmann, K. J. (1981). "Properties, Preparation, and Device Applications of Indium Phosphide". Annual Review of Materials Science 11: 441–484. - ^ Bhuiyan, Ghani; Hashimoto, Akihiro; Yamamoto, Akioare (2003). "Indium nitride (InN): A review on growth, characterization, and properties". Journal of Applied Physics 94 (5): 2779. - ^ Powalla, M.; Dimmler, B. (2000). "Scaling up issues of CIGS solar cells". Thin Solid Films. - ^ Schubert, E. Fred (2003). Light-Emitting Diodes. Cambridge University Press. - ^ Shenai, Deodatta V.; Timmons, Michael L.; DiCarlo Jr., Ronald L.; Marsman, Charles J. (2004). "Correlation of film properties and reduced impurity concentrations in sources for III/V-MOVPE using high-purity trimethylindium and tertiarybutylphosphine". Journal of Crystal Growth 272 (1–4): 603–608. - ^ Geological Survey (U.S.) Minerals Yearbook, 2008, V. 1, Metals and Minerals. Government Printing Office. - ^ Rabilloud, Guy (1997). High-performance Polymers: Conductive adhesives. Editions TECHNIP. - ^ Weissler, G. L., ed. "Vacuum physics and technology". San Diego: Acad. Press. - ^ Reading, Mike; Hourston, Douglas J. (2006). Modulated temperature differential scanning calorimetry. Springer. - ^ Surmann, P; Zeyat, H (Nov 2005). "Voltammetric analysis using a self-renewable non-mercury electrode". Analytical and Bioanalytical Chemistry 383 (6): 1009–13. - ^ Weber, Dieter. "Bonding ceramic sputter targets to metal holders". Retrieved 19 October 2014. - ^ Preston-Thomas, H. (1990). "Procès-Verbaux du Comité International des Poids et Mesures". Metrologia 27 (1): 3–10. - ^ Scoullos, Michael J (2001-12-31). "Other types of cadmium alloys". Mercury, cadmium, lead: handbook for sustainable heavy metals policy and regulation. - ^ Berger, Harold; National Bureau Of Standards, United States; Committee E-7 On Nondestructive Testing, American Society for Testing and Materials (1976). "Image Detectors for Other Neutron Energies". Practical applications of neutron radiography and gaging: a symposium. - ^ Tong, Xingcun Colin (2011). Advanced Materials for Thermal Management of Electronic Packaging. Springer. - ^ Van Nostrand, D.; Abreu, S. H.; Callaghan, J. J.; Atkins, F. B.; Stoops, H. C.; Savory, C. G. (May 1988). "In-111-labeled white blood cell uptake in noninfected closed fracture in humans: prospective study". Radiology (Radiological Society of North America, Inc.) Retrieved July 20, 2011. - ^ Felix, Noël "Indium and Indium Compounds" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2000, Wiley-VCH, Weinheim. External links[edit] - Indium at The Periodic Table of Videos (University of Nottingham) - Reducing Agents > Indium low valent - NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards (Centers for Disease Control and Prevention)