Индий, известен още като индиум (In), е химичен елемент с атомен номер 49. Той принадлежи към групата на трипелите в периодичната таблица и е металоид с характерни физични и химични свойства.
| Индий | |
 | |
| Информационна таблица | |
| Параметър | Информация |
|---|---|
| Име на елемента (български) | Индий |
| Латинско / международно наименование | Indium |
| Химичен символ | In |
| Пореден номер (атомно число) | 49 |
| Период и група в таблицата | 5-ти период, 13-та група |
| Блок (s, p, d, f) | p-блок |
| Категория / тип елемент | Постпреходен метал |
| Атомна маса | 114.818 u |
| Изотопи | In-113 (4.3%), In-115 (95.7%) – слабо радиоактивен |
| Средна атомна маса | 114.818 |
| Плътност | 7.31 g/cm³ при 20°C |
| Температура на топене | 156.6 °C |
| Температура на кипене | 2072 °C |
| Кристална структура | Тетрагонална |
| Цвят / външен вид | Сребристо-бял, мек и лъскав метал |
| Агрегатно състояние при 20°C | Твърдо |
| Откривател / година на откриване | Фердинанд Райх и Хиеронимус Рихтер, 1863 г. |
| Място на откриване | Фрайберг, Германия |
| Етимология на името | От лат. indicum – „индигово“, заради характерната синя линия в спектъра му |
| Химическа формула | In |
| Окислителни степени | +1, +2, +3 (най-стабилна +3) |
| Електронна конфигурация | [Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p¹ |
| Електроотрицателност (по Полинг) | 1.78 |
| Йонизационна енергия | 558.3 kJ/mol |
| Ковалентен радиус | 142 pm |
| Атомен радиус | 167 pm |
| Топлопроводимост | 81.8 W/m·K |
| Електрическа проводимост | Добра |
| Магнитни свойства | Диамагнитен |
| Състояние на електрони при възбуждане | s²p¹ конфигурация, лесно отдава електрони |
| Спектрален цвят / линии | Силна синьо-виолетова спектрална линия |
| Честота в земната кора | ~0.25 ppm (рядък) |
| Наличие във Вселената | Открит в звездни спектри и метеорити |
| Основни минерали и съединения | Сфалерит (ZnS), каламин, галенит, индиев сулфид (In₂S₃) |
| Разпространение в природата | Като примес в цинкови, оловни и железни руди |
| Начини за получаване / добив | Страничен продукт при обработка на цинк и олово |
| Основни производители в света | Китай, Канада, Южна Корея, Япония |
| Основни приложения | Производство на LCD и сензорни екрани, сплави, запояване, полупроводници |
| Участие в сплави / съединения | В нискотемпературни сплави, с калай и бисмут |
| Биологично значение | Няма известно биологично значение |
| Токсичност и безопасност | Счита се за ниско токсичен, но прахът и съединенията могат да раздразнят дихателните пътища |
| Пределно допустима концентрация | 0.1 mg/m³ (въздух) |
| Влияние върху човешкия организъм | Продължителен контакт може да предизвика леки белодробни или бъбречни нарушения |
| Роля в биохимичните процеси | Не участва директно; изучава се за потенциални технологични приложения в медицината |
| Използване в индустрията | В тънки покрития, проводими филми, термоелементи и легиращи добавки |
| Използване в електрониката / енергетиката | В индиево-калаени оксиди (ITO) за дисплеи, слънчеви панели и сензори |
| Използване в медицината / фармацията | Използва се в радиофармацевтици (In-111) за диагностика на възпаления и тумори |
| Ядрени свойства | In-115 е слабо радиоактивен; In-111 се използва в медицината |
| Полуживот на радиоактивни изотопи | In-111 – 2.8 дни; In-115 – 4.4×10¹⁴ години |
| Тип радиоактивен разпад | β⁻ и γ-разпад |
| Енергия на връзката | 7.71 MeV на нуклон |
| Наличие в атмосферата / океаните | Следови количества; индустриални източници |
| Влияние върху околната среда | Минимално, при контролирана употреба |
| Методи за рециклиране / повторна употреба | От електронни отпадъци и LCD панели |
| Глобално годишно производство | Около 900 тона |
| Годишна консумация | Основно в електроника и дисплейни технологии |
| Основни вносители / износители | Китай, Канада, Япония, САЩ |
| Историческо значение | Открит при анализ на цинкови руди чрез спектроскопия – един от първите елементи, открити чрез този метод |
| Научна дисциплина | Химия, физика, материалознание |
| Интересни факти | Индият е толкова мек, че може да се нареже с нож и издава характерен „писък“ при огъване |
| CAS номер | 7440-74-6 |
| PubChem CID | 5359967 |
| UN номер / код за транспортна безопасност | UN 3089 (като метален прах) |
| Периодични тенденции | Между калай и талий; типичен постпреходен метал |
| Спектър на излъчване | Силни линии в синьо и виолетово |
| Енергийно ниво на външния електрон | 5p¹ |
| Промишлени рискове и мерки за безопасност | Изисква се контрол на праховите форми и вентилация при топене |
| Състояние при стандартни условия (STP) | Твърдо |
| Класификация по IUPAC | Постпреходен метал |
| Символика и културно значение | Символ на технологичен напредък и модерна електроника |
Индиум е открит през 1863 г. от немския химик Фридрих Оскар Гесел, който е забелязал синьото сияние на спектъра на елемента, открит в минерала цинков блест.
Физични и химични свойства на индиума
Индиум е мек, сребристобял метал, който притежава уникални физични свойства. Той е относително мек, което позволява лесно рязане и оформяне. Индиум има висока точка на топене от около 156,6 °C и точка на кипене от 2072 °C. Неговата плътност е около 7,31 g/cm³.
Индиумът е изключително устойчив на корозия и не ръждясва, което го прави идеален за използване в различни химически среди. Химически, индиумът е активен и може да образува съединения с много елементи, включително кислород, сяра и халогени.
Най-често срещаните оксиди на индиума са In₂O₃ (индиев оксид) и In₂S₃ (индиев сулфид). Индиумът демонстрира и интересни свойства на проводимост, като е добър проводник на електрическа енергия, което го прави важен елемент в електронната индустрия.
В допълнение, индиумът е способен да образува сплави с много метали, включително олово и калай, което разширява неговите приложения.
Исторически контекст и откритие на индиума
Историята на индиума започва в средата на 19-ти век. Откритият от Гесел, индиум бързо привлича вниманието на научната общност, благодарение на уникалното си синьо сияние в спектъра. През 1867 г. е публикувано проучване, което потвърдило неговото присъствие в минерала цинков блест.
След откритията на Гесел, индиумът започва да се изучава по-подробно, а неговите свойства и приложения започват да се разширяват. През 20-ти век индиумът бързо намира приложение в индустрията, особено в производството на полупроводници и електронни компоненти.
След Втората световна война, с нарастващото търсене на нови технологии, индиумът става все по-ценен. Страните, разполагащи с природни ресурси от индиум, започват да инвестират в неговото извличане и преработка, за да отговорят на глобалното търсене.
Приложения на индиума в съвременната индустрия
Индиумът играе важна роля в различни индустриални сектори, особено в електрониката. Едно от основните му приложения е в производството на индиев окис, материал, който се използва за производството на прозрачни електроди за LCD дисплеи, сензори и фотоклетки.
Този материал е изключително популярен в производството на телевизори, компютри и мобилни устройства, където прозрачността и електрическата проводимост са от съществено значение. Освен в електрониката, индиумът има важна роля в производството на сплави.
Например, индиумът често се използва за спояване на метали, тъй като има ниска температура на топене и може да свързва различни метали, без да им причинява повреди. Тези сплави намират приложение в авиацията и автомобилостроенето, където надеждността на съединенията е от ключово значение.
Индиумът също така се използва в производството на биосензори и медицински устройства. Например, индиевите съединения могат да се използват за създаване на наночастици, които да се прилагат в медицината за диагностика и лечение на различни заболявания.
Нарастващото търсене на нови технологии в здравеопазването увеличава интереса към индиума и неговите производни.
Икономически аспект на индиума
Икономическият аспект на индиума е свързан с неговото предлагане и търсене на глобалния пазар. Индиумът е сравнително рядък елемент, което му придава висока стойност.
Основните находища на индиум се намират в страни като Китай, Русия и Перу, където той обикновено се извлича като продукт при добив на цинк. Тази рядкост и зависимост от определени географски региони водят до нестабилност на цените.
Цените на индиума варират значително в зависимост от глобалното търсене. С увеличаването на производството на електронни устройства, индустриалното търсене на индиум нараства, което влияе на цени. Инвеститорите и компаниите, свързани с производството на полупроводници, следят внимателно пазарите и тенденциите, свързани с индиума, за да предвидят бъдещите си действия.
Екологични аспекти и устойчиво развитие
Извличането и преработката на индиум имат свои екологични предизвикателства. Процесът на добив и преработка на индиум може да доведе до замърсяване на околната среда и да окаже негативно влияние върху местните екосистеми.
Поради тези причини, компаниите, ангажирани с индиум, започват да внедряват устойчиви практики, които да минимизират екологичния отпечатък. В последните години нараства интересът към рециклирането на индиум.
Тъй като индиумът е ценен ресурс, рециклирането на стари електронни устройства, които съдържат индиеви компоненти, става все по-важно. Тази практика не само че намалява нуждата от ново извличане, но и спомага за опазването на околната среда, като намалява количеството отпадъци.