Ինդիում մետաղ. նկարագրություն, հատկություններ և կիրառություններ

2024 Հեղինակ: Howard Calhoun | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-12-17 10:30

Ինդիում տարրն ունի բազմաթիվ օգտակար հատկություններ, որոնց շնորհիվ այն կարող է օգտագործվել տիեզերական հետազոտության, ճարտարագիտության, էլեկտրոնիկայի, միջուկային արդյունաբերության և այլ ոլորտներում։ Սակայն բնության մեջ այն գտնելն ու այլ նյութերից առանձնացնելը չափազանց դժվար է։ Դրա պատճառով այն նշված է որպես հազվագյուտ տարր: Որո՞նք են ինդիումի հատկությունները: Մետաղա՞ն է, թե՞ ոչ։ Եկեք իմանանք դրա բոլոր հատկանիշները։

Տարրերի հայտնաբերման պատմություն

Ինդիումը առաջին անգամ հայտնաբերվել է ընդամենը 154 տարի առաջ: Մասամբ դա պատահական է եղել, քանի որ նրա հայտնաբերողները բոլորովին այլ տարր էին փնտրում։ 1863թ.-ին քիմիկոսներ Թեոդոր Ռիխտերը և Ֆերդինանդ Ռայխը փորձեցին հայտնաբերել թալիումը հանքային սֆալերիտի (ցինկի խառնուրդ) մեջ՝ նոր մետաղ այն ժամանակ, որը դեռ պետք է ուսումնասիրվեր::

Իրենց որոնման համար նրանք օգտագործել են Կիրխհոֆի և Բունսենի սպեկտրալ վերլուծությունը: Մեթոդի էությունն այն է, որ բարձր ջերմաստիճանի տաքացման ժամանակ տարրերի ատոմները սկսում են լույս արձակել՝ համապատասխան հաճախականության որոշակի տիրույթին։ Այս փայլի սպեկտրով դուք կարող եք պարզել, թե ինչ տարր է ձեր առջև:

Թալիումը պետք է ունենա վառ կանաչ գույն, սակայն դրա փոխարեն գիտնականները կապույտ փայլ են գտել: Ոչ մի հայտնի տարր նման սպեկտր չուներ, և քիմիկոսները հասկացան դանրանց բախտը բերել է. Ելնելով երանգի առանձնահատկություններից՝ նրանք իրենց գտածոն անվանել են ինդիգո գույնի անունով։ Եվ այսպես, հայտնաբերվեց նոր մետաղ՝ ինդիումը։ Եվ հիմա ավելի մանրամասն առանձնահատկությունների մասին:

Ի՞նչ է այս մետաղը:

Ինդիումը թեթև արծաթափայլ և շատ փայլուն մետաղ է, որը հիշեցնում է ցինկը: Պարբերական համակարգում այն պատկանում է երրորդ խմբին, գտնվում է 49 համարի վրա և նշվում է In խորհրդանիշով:

Այն գոյություն ունի բնության մեջ որպես երկու իզոտոպ՝ ¹¹³ և ¹¹⁵-ում: Վերջինս ավելի տարածված է, բայց ռադիոակտիվ է։ Որքա՞ն է մետաղի ինդիում 115-ի ժամանակաշրջանը: Այն քայքայվում է 6·10^{14 տարում՝ վերածվելով թիթեղի։ Կան նաև մոտ 20 արհեստական իզոտոպներ, որոնք շատ ավելի արագ են քայքայվում։ Նրանցից ամենաերկարակյացն ունի 49 օր կիսամյակ։}

Ինդիումը հալվում է +156,5 °C-ում և եռում +2072 °C-ում։ Այն հեշտությամբ հարմարվում է դարբնագործությանը և այլ մեխանիկական ազդեցություններին և կարող է օգտագործվել ոսկերչության մեջ: Սակայն բարձր փափկության շնորհիվ այն արագ դեֆորմացվում է։ Մետաղը կարելի է հեշտությամբ թեքել, կտրել դանակով և նույնիսկ քերծել եղունգով։

Քիմիական հատկություններ

Քիմիական հատկություններով այն նման է գալիումին կամ ալյումինին։ Այն չի կարող շարունակական պինդ կապեր ստեղծել որևէ մետաղի հետ։ Այն ընդհանրապես չի արձագանքում ալկալային լուծույթներին։ Որոշակի ջերմաստիճաններում այն փոխազդում է յոդի, սելենի, ծծմբի և դրա երկօքսիդի հետ, արձագանքում է քլորի և բրոմի հետ։ Պարբերական աղյուսակում այն շրջապատող մետաղները հեշտությամբ լուծվում են ինդիումում, մասնավորապես.թալիում, անագ, գալիում, կապար, բիսմութ, սնդիկ, կադմիում։

Մի քանի հետաքրքիր փաստ Հնդկաստանի մետաղի մասին.

• Նույնիսկ օդում երկար մնալու դեպքում այն չի մարում։ Դա տեղի չի ունենում նաև մետաղի հալման ժամանակ։
• Եթե դուք սկսեք ծալել ինդիումը, այն կարձակի բնորոշ ձայն, որը նման է ճռռոցի կամ ճռճռոցի: Այն հայտնվում է նյութի բյուրեղային ցանցի դեֆորմացիայից։
• Ինդիումը այրվում է +800 °C-ում, բոցը կապույտ-մանուշակագույն է կամ ինդիգո։
• Սա ամենափափուկ մետաղն է, որը կարող եք պահել ձեր ձեռքերում: Նրան գերազանցում է միայն լիթիումը, սակայն այն չափազանց ակտիվ է և անմիջապես օքսիդանում է օդում՝ առաջացնելով թունավոր ալկալի:
• Ինդիումի համաձուլվածքը գալիումի հետ շատ ձուլվող է և դառնում է հեղուկ արդեն +16 °C-ում:

Պարունակվում է բնության մեջ

Մետաղական ինդիումը ինքնուրույն հանքավայրեր չի կազմում: Այն շատ ցրված է և չափազանց հազվադեպ՝ նագեթների տեսքով։ Ինդիումի սեփական հանքանյութերը ներառում են սակուրանիտը, ռոքեզիտը, պատրուկիտը և ջալինդիտը: Այնուամենայնիվ, դրանց հազվադեպությունը խանգարում է դրանց կիրառմանը արդյունաբերության մեջ:

Ինդիումի փոքր քանակությունը հայտնաբերված է ծովի և անձրևի ջրերում, նավթում, ինչպես նաև ածխի մոխիրում: Իոնային շառավիղների նմանության շնորհիվ ինդիումը կարողանում է ինտեգրվել երկաթի, մագնեզիումի, ցինկի, կապարի, մագնեզիումի, անագի և այլն բյուրեղային ցանցերի մեջ։

Որպես կանոն, օգտակար հանածոների մեջ ինդիումի պարունակությունը չի գերազանցում 0,05-1%-ը։ Մետաղի մեծ մասը գտնվում է սֆալերիտի և մարմարիտի մեջ: Սովորաբար դակոնցենտրացիան ավելի բարձր է, այնքան ավելի շատ ցինկ, երկաթ և այլ մետաղներ արդեն նշվել։

Մետաղական գին

Ինդիումը մեկուսացվել է իր մաքուր տեսքով հայտնաբերումից ընդամենը մի քանի տարի անց: Այս գործընթացի բարդության պատճառով ինդիումի մեկ գրամն այն ժամանակ գնահատվում էր մոտ 700 դոլար: Եվ չնայած այն ձեռք բերելու մեթոդները զգալիորեն բարելավվել են մեկուկես դարի ընթացքում, այն դեռ համարվում է հազվադեպ և թանկ:

Այսօր դրա միջին գինը կիլոգրամի համար կազմում է 600-800 դոլար և, որքան էլ զարմանալի է, այնքան էլ չի իջնում արտադրության ծավալների ավելացման հետ։ Մետաղի մաքրությունը սովորաբար նշվում է դրա մակնշման մեջ՝ IN-2, IN-1, IN-0, IN-00, IN-000, IN-00000: Որքան շատ զրոներ, այնքան լավ և թանկ արժե: Օրինակ, IN-000 կարգի ինդիումը կարող է գնահատվել մոտ $2000 մեկ կիլոգրամի համար:

Ինդիումի մետաղի բարձր արժեքը բացատրվում է բնության մեջ նրա ցածր պարունակությամբ և մեծ պահանջարկով: Տարեկան արդյունահանվում է 600-800 տոննա, ինչը բացարձակապես չի բավարարում դրա բոլոր կարիքները։ Իր յուրահատուկ հատկությունների շնորհիվ պարզվում է, որ այն շատ ավելի լավ և դիմացկուն է, քան մյուս, ավելի էժան մետաղները։ Նման արժեքավոր նյութը չկորցնելու համար շատ երկրներում այն կրկին օգտագործվում է։

Որտեղ դիմել

Մետաղական ինդիումը մեծացնում է համաձուլվածքի թրջելիությունը և կոռոզիոն դիմադրությունը: Դրանք պատված են կապար-արծաթյա առանցքակալներով, որոնք օգտագործվում են ավիացիոն և ավտոմոբիլային տեխնիկայում։ Այն նաև ունակ է իջեցնել այլ մետաղների հալման ջերմաստիճանը։ Այսպիսով, դրա խառնուրդը անագի, կապարի, կադմիումի և բիսմութի հետ հալվում է46,5°C ջերմաստիճանում, ինչը հարմար է հրդեհային ազդանշանների համար:

Ինդիումի անագի օքսիդը օգտագործվում է կիսահաղորդիչների և տարբեր զոդման համար: Բացի այդ, այն օգտագործվում է համակարգչային մոնիտորների, հեռուստացույցների և պլանշետների արտադրության համար: Արծաթով համաձուլված կամ առանձին, այն օգտագործվում է աստղագիտական հայելիների և ավտոմեքենաների լուսարձակների հայելիների համար:

Հիանալի է տիեզերական տեխնոլոգիայում ֆոտոբջիջներ, ֆոսֆորներ, ջերմաէլեկտրական նյութեր, կնիքներ ստեղծելու համար: Ինդիումը լավ կլանում է նեյտրոնները և կարող է օգտագործվել միջուկային ռեակտորներում։

Ոչինչ հայտնի չէ մեր օրգանիզմում այս տարրի կենսաբանական դերի մասին, սակայն այն օգտագործվել է նաև բժշկության մեջ։ Այն օգտագործվում է որպես ռադիոակտիվ դեղամիջոց լյարդի, ուղեղի և թոքերի ախտորոշման համար՝ ուռուցքների և այլ հիվանդությունների հայտնաբերման համար։

Ստացման եղանակներ

Ինդիումի մետաղի հիմնական քանակությունը արդյունահանվում է ցինկի և անագի հանքավայրերից: Ստացվում է բազմամետաղային, անագի, կապար-ցինկի հանքաքարերի վերամշակման թափոններից։ Ինդիումի առանձնացումն ու մաքրումն իրականացվում է մի քանի փուլով։

Նախ, այն նստում է լուծույթի թթվայնության մակարդակը կարգավորելու միջոցով: Դրանից հետո ստացված «սև մետաղը» պետք է մաքրվի: Դա արվում է զոնայի հալման զտման կամ այլ եղանակներով:

Այսօր Կանադան Հնդկաստանի հիմնական արտադրողներից մեկն է: Բացի դրանից, մետաղի մեծ ծավալներ են արդյունահանում ԱՄՆ-ը, Չինաստանը, Ճապոնիան և Հարավային Կորեան։ Այնուամենայնիվ, բաժնետոմսերըայս տարրը շատ սահմանափակ են, ակնկալվում է, որ դրանք կսպառվեն մի քանի տասնամյակների ընթացքում: