铟
indium
元素符号In,银白色金属,在元素周期表中属ⅢA族,原子序数49,原子量114.82,面心四方晶体。常见化合价为+3。
1863年德国人赖希(F.Reich)和里希特(H.T.Richter)在研究闪锌矿样品时,用光谱分析含氧化锌的溶液,发现一条鲜蓝色新谱线,随后分离出一种新的金属,根据谱线颜色,按拉丁文indium(蓝色)命名。
资源 铟是稀有元素,铟矿物主要有:硫铟铜矿(CuInS2)、硫铟铁矿(FeInS4)和水铟矿[In(OH)3],但均分散于其他矿物中。含硫的铅、锌矿物中常见铟,反映了铟的亲硫性。其他矿物如锡石、黑钨矿以及普通闪角石中也含铟。铟的主要来源是闪锌矿,铟含量多为0.0001~0.1%(有时达1%)。在进行综合冶炼时,原料中铟的含量达0.002%,一般就有工业价值。铟是铅锌冶炼厂的副产品,锡冶炼厂也回收铟。
1978年和1979年世界精炼铟的产量分别为1.43×106和1.36×106金衡盎司(1金衡盎司=31.1035克)。美国是世界产铟和消费铟最多的国家。其他产铟国家有日本、苏联、加拿大、秘鲁和英国等。1979年美国金属铟的平均价格为12.79美元/金衡盎司。
性质和用途 铟的化学性质与铁相似。常温下纯铟不被空气或硫氧化,温度超过熔点时,可迅速与氧和硫化合。铟的可塑性强,有延展性,可压成极薄的铟片;很软,能用指甲刻痕。
纯度为 99.97%的铟是制作高速航空发动机银铅铟轴承的材料。易熔合金如伍德合金中,每加1%的铟,可降低熔点1.45℃;当加至19.1%时,熔点可降到47℃。铟与锡的合金(各50%)可作真空密封材料;能使玻璃与玻璃或玻璃与金属相粘接。金、钯、银、铜与铟的合金常用来制作假牙和装饰品。 铟是锗晶体管中的掺杂元素,在pnp锗晶体管生产中使用铟的数量最大。铟化合物半导体材料有:锑化铟可用作红外线检波器的材料;磷化铟可以制作微波振荡器。研究中的光纤维通信中InGaAsP/InP异质结激光器,也是铟的新用途。
铟的冶金 在竖罐炼锌过程中的焦结炉烧结时,焙砂中的铟约有50%以上进入烟尘。这是在焦结温度850~930℃时低价铟化合物(In2O,InO)有很高的蒸气压的缘故。在竖罐蒸馏炉中还原团矿时,10%以上的铟被蒸馏出来进入粗锌。如在精馏塔中精炼粗锌,则铟和铅一起富集在铅塔中,可在以后炼铅过程中回收铟(见锌)。
近年来湿法冶金炼锌发展迅速,绝大部分的铟是从湿法炼锌的浸出渣中回收的。加拿大的工厂把浸出渣送往铅鼓风炉与铅精矿一起熔炼,50%以上的铟进入炉渣。炉渣再在烟化炉中处理,铟和铅、锌一起挥发进入烟尘中,然后将捕集的烟尘再浸出,浸出渣再返回铅鼓风炉。铟在生产过程中循环富集,最后集中在粗铅中。铅在电解精炼前须经除铜和吹炼,吹炼浮渣中含铟量约占铅中总含铟量的90%。浮渣、熔剂和炭在反射炉中熔炼,铟主要富集在炉渣中,含量达到2.5~3%。这种炉渣中的铜大部分可用浮选法分离。浮选尾矿在回转窑烧结后,和石灰、焦炭混合,以电弧炉还原熔炼,可得含铟4.6%的 Pb-Sn-Sb-In合金。少部分氧化铟挥发富集在烟尘中,因此熔炼过程中铟的回收率约为65%。将上述合金制成阳极,进行电解精炼,用硅氟酸和硅氟酸铅作电解液,阴极上生成铅锡合金(铅90%,锡10%),而铟和锑则呈稳定的锑化铟形态留于阳极泥中,含铟约33%。将阳极泥与硫酸混合后在300℃进行焙烧,用水浸出铟,溶液过滤后调整pH为1,加入氯化钠,用铟板从溶液中置换出铜;在pH=1.5时,用铝板或锌板置换沉淀铟。将得到的海绵铟洗净,压块熔化作为阳极(99.5%铟),进行电解精炼。粗铟阳极放在布袋中,以防止细粒杂质铅、锡和铜的污染。电解铟的纯度为 99.97%,其中主要杂质为镉(0.002%)。
现代湿法炼锌流程,采用高温高酸处理中性浸出渣的方法,可使大部分金属进入溶液。在用黄钠铁矾法沉淀铁时,铟集中于沉淀物中。沉淀物用稀酸浸出,可进一步用溶剂萃取回收。
高纯铟 可用电解法制取。但由于镉、铊的氧化还原电势和铟接近,用电解法不能除去,而镉是铟中主要杂质,所以在电解之前需进行除镉。工业上除镉有蒸馏法、溶齐萃取法和在甘油碘化钾溶液中加碘去镉等方法。铟电解在陶瓷容器内进行,电解液为氯化铟和氯化钠的水溶液。电解液中加氯化钠,可减少溶液的电阻。溶液需保持微酸性(pH=2),以免铟水解。阴极铟清洗后在高纯石墨坩埚中铸锭,纯度为99.9999%。 制造化合物半导体材料如磷化铟、锑化铟等需使用99.9999%以上的高纯铟。制取这种高纯铟,需强化提纯手段如直拉单晶法提纯,并切去单晶头尾和使用更高纯的试剂等(见超纯金属)。
参考书目
C.A.Hampel ed.,Rare Metals Handbook, 2nd ed.,Reinhold,New York,1961.
铟
声母:y
字头:铟,(,銦,)
四笔号码:3764
注音:yīn
摘要:yin
笔画:11画
部首画:05
部首:钅部
释义:金属元素,符号In,可用以制造低熔点合金。
部首查询:05钅部
铟
indium
一种化学元素 。化学符号 In ,原子序数49 ,原子量114.82,属周期系ⅢA族。1863年F.赖希和H.T.里希特为了寻找铊而研究闪锌矿,用处理矿物所得的硫化物进行光谱分析,发现一条靛蓝色光谱线,他们认为属于一种新的化学元素,其英文名称的含义是“靛蓝色”。铟在地壳中的含量为1×10-5% ,它虽然也有独立矿物 ,硫铟铜矿(CuInS2) 、硫铟铁矿(FeInS4) 、水铟矿[In(OH)3] ,但量极少 ,绝大部分铟都分散在其他矿物中,主要是含硫的铅、锌矿物,闪锌矿中铟的含量为0.0001%~0.1% ,铅锌冶炼厂和锡冶炼厂都能回收铟。
铟是银白色并略带淡蓝色的金属 ,熔点156.61℃ ,沸点2080℃,密度7.3克/厘米3(20℃)。很软,能用指甲刻痕,比铅的硬度还低。铟的可塑性强,有延展性,可压成极薄的金属片。从常温到熔点之间,铟与空气中的氧作用缓慢,表面形成极薄的氧化膜,温度更高时,与氧、卤素、硫、硒、碲、磷作用。大块金属铟不与沸水和碱反应,但粉末状的铟可与水作用,生成氢氧化铟。铟与冷的稀酸作用缓慢,易溶于浓热的无机酸和乙酸、草酸。铟能与许多金属形成合金 。铟的氧化态为+1和+3 ,主要化合物有In2O3、In(OH)3 ,与卤素化合时,能形成一卤化物和三卤化物。
绝大部分铟是从湿法炼锌的浸出渣中回收的,矿渣经化学处理后,可用溶剂萃取法得到铟。用锌片还原矿渣浸出液,也可得到铟 。进一步用电解精炼 ,可得纯度为99.97%的金属铟 。纯度为99.9999%的高纯铟仍需利用电解法提纯。银铅铟合金可作高速航空发动机的轴承材料。铟还用作耐腐蚀的包覆层用于发动机轴承 。易熔的伍德合金中每加1%铟 ,可降低熔点1.45℃。铟与铜、银、金的合金用作假牙。铟化合物半导体有锑化铟和磷化铟,用作红外检测器和微波振荡器材料。
铟是一种化学元素,它的化学符号是In,它的原子序数是49,是一种柔软的银灰色金属,带有光泽。
铟-115是最常见的铟同位素,带有微弱的放射性。
铟可用作低熔点合金、半导体、整流器、热敏电阻等。含24%铟及76%镓的合金,在室温下是液体。
参见
- 元素周期表
- 同位素列表
补充
元素名称:铟
元素原子量:114.8
元素类型:金属
原子序数:49
元素符号:In
元素中文名称:铟
元素英文名称:Indium
相对原子质量:114.8
核内质子数:49
核外电子数:49
核电核数:49
质子质量:8.1977E-26
质子相对质量:49.343
所属周期:5
所属族数:IIIA
摩尔质量:115
密度:7.31
熔点:156.61
沸点:2000.0
外围电子排布:5s2 5p1
核外电子排布:2,8,18,18,3
颜色和状态:银白色金属
原子半径:2
常见化合价:+1,+2,+3
发现人:赖希、H.T.里希特
发现时间和地点:1863 德国
元素来源:在闪锌矿和其他矿石中有很小量存在
元素用途:质软,能拉成细丝。可作低熔合金、轴承合金、半导体、电光源等的原料。主要作飞机用的涂敷铅的银轴承的镀层。
发现人:赖希、李希特 发现年代:1863年
发现过程:
1863年,德国的赖希和李希特,用光谱法研究闪锌矿,发现有新元素,即铟。
元素描述:
稀散元素之一,银白色金属,有延展性,比铝软。密度:7.30克/厘米3。熔点:156.61℃,沸点:2080℃。化合价+3。电离能5.786电子伏特,易溶于酸或碱;不能分解水;在空气中很稳定;燃烧时会发生鲜紫色的火焰。主要以微量存在于锡石和闪锌矿中。
元素来源:
用化学法或电解法由闪锌矿制得。
元素用途:
可用来作低熔合金、轴承合金、半导体、电光源等的原料。 世界上80%的铟用于生产铟锡氧化物,应用在笔记本电脑,数码相机,液晶电视和电脑显示屏上。这个市场呈现出强劲的增长曲线。
元素辅助资料:
铊被发现和取得后,德国弗赖贝格(Freiberg)矿业学院物理学教授赖希由于对铊的一些性质感兴趣,希望得到足够的金属进行实验研究。他在1863年开始在夫赖堡希曼尔斯夫斯特(Himmelsfüst)出产的锌矿中寻找这种金属。这种矿石所含主要成分是含砷的黄铁矿、闪锌矿、辉铅矿、硅土、锰、铜和少量的锡、镉等。赖希认为其中还可能含有铊。虽然实验花费了很多时间,他却没有获得期望的元素。但是他得到了一种不知成分的草黄色沉淀物。他认为是一种新元素的硫化物。
只有利用光谱进行分析来证明这一假设。可是赖希是色盲,只得请求他的助手李希特进行光谱分析实验。李希特在第一次实验就成功了,他在分光镜中发现一条靛蓝色的明线,位置和铯的两条蓝色明亮线不相吻合,就从希腊文中“靛蓝”(indikon)一词命名它为indium(铟)(In)。两位科学家共同署名发现铟的报告。分离出金属铟的还是他们两人共同完成的。他们首先分离出铟的氯化物和氢氧化物,利用吹管在木炭上还原成金属铟,于1867年4月在法国科学院展出。
铟在地壳中的分布量比较小,又很分散。它的富矿还没有发现过,只是在锌和其他一些金属矿中作为杂质存在,因此它被列入稀有金属。