Дать характеристику элементу п.н. 49 (индий)

Индий (In), Z = 49 — мягкий серебристо-белый постпереходный металл группы 13 (III A), 5-й период, p-блок.

Атомные и электронные свойства

• Относительная атомная масса: ≈114,818.

• Электронная конфигурация: [Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p¹.

• Валентные состояния: преимущественно +3; устойчиво также +1 (соединения In(I)); +2 редкое.

• Электроотрицательность (по Полингу): ~1,78; радиус катиона In³⁺ меньше, чем у Tl³⁺, но больше, чем у Ga³⁺.

Физические свойства

• Плотность (20 °C): ~7,31 г/см³.

• Температура плавления: 156,6 °C (плавится в горячей воде/на ладони при трении).

• Температура кипения: ~2072 °C.

• Очень мягкий (твёрдость по Моосу ~1,2), ковкий, тянется в проволоку, издает «скрип» при изгибе (эффект твина).

• Кристаллическая решётка: тетрагональная (ОЦТ).

• Хорошо проводит тепло и электричество (хуже меди/алюминия, но лучше большинства оксидных материалов).

Химические свойства

• На воздухе покрывается тонкой пассивирующей плёнкой In₂O₃ (иногда с In(OH)₃); при нагревании интенсивнее окисляется.

• Растворяется в HCl и H₂SO₄ с образованием солей In(III); в HNO₃ даёт нитрат. В щёлочах амфотерен: In(OH)₃ растворяется с образованием комплексных ионатов (индаты).

• Галогениды: InCl₃, InBr₃, InI; для +1 — InCl, InBr и т.п. Оксиды/гидроксиды: In₂O₃ (n-тип, важный полупроводник), InOOH, In(OH)₃. Халькогениды: InP, InAs, InSb — узко/среднеширокозонные полупроводники.

• Склонен к образованию ковалентных связей и комплексных соединений (лиганды — галогениды, CN⁻, аммиакаты и т.д.).

Природная встречаемость и получение

• В земной коре очень редок (десятки сотых ppm). Самостоятельных минералов почти не образует; сопутствует главным образом сфалериту (ZnS), реже медно-свинцовым рудам.

• Промышленно извлекается как побочный продукт гидрометаллургии цинка/свинца/меди: выщелачивание, цементация/экстракция растворителями, электролиз и очистка (в т.ч. зонная).

Изотопы

• Природные: ¹¹³In (стабильный, ~4,3%) и ¹¹⁵In (~95,7%), который формально очень долгоживущий β-радиоизотоп (период полураспада колоссален), поэтому в быту считается практически стабильным.

Применение

• Прозрачные проводящие плёнки: оксид индия-олова (ITO, In₂O₃:SnO₂) — сенсорные экраны, ЖК-панели, солнечные элементы, архитектурное стекло.

• Полупроводники и фотоника: InP, InGaAs, InSb — лазеры, СВЧ-электроника, ИК-датчики, высокоскоростные приборы; CIGS-фотопанели (CuInGaSe₂).

• Припои и сплавы: низкотемпературные, безсвинцовые, с отличной смачиваемостью; герметики и вакуумные/криогенные уплотнения (индей фольгой).

• Тепло- и электроинтерфейсы: как мягкий, пластичный «влажнящий» металл между теплоизлучателем и радиатором.

• Покрытия и зеркала: хорошая адгезия к стеклу; используется для специальных отражателей.

• Прочее: датчики деформации, сплавы с эффектом сверхпластичности, медицинская/ядерная диагностика (радионуклиды индия для мечения).

Токсикология и безопасность

• Сам металл малотоксичен; опаснее растворимые соли и аэрозоли оксидов (особенно ITO-пыль) — риск поражения лёгких («индей-лёгкое»), раздражения кожи/глаз. Работают с вытяжкой, СИЗ, избегают пыли и проглатывания; отходы собирают отдельно.

История и этимология

• Открыт в 1863 г. Ф. Райхом и Т. Рихтером по яркой индиго-синей линии в спектре (отсюда название). Металл впервые выделен вскоре после спектрального обнаружения.

Кратко о характере элемента
Мягкий, очень ковкий и химически амфотерный постпереходный металл с устойчивым состоянием +3, редким +1, низкой температурой плавления и уникальной комбинацией оптической прозрачности/проводимости его оксидов. В природе редок; стратегически важен для дисплеев, сенсоров и современной опто-/наноэлектроники.