ინდიუმი

ინდიუმი^[1][2] (ლათ. Indium; ქიმიური სიმბოლო — ${\displaystyle {\ce {In}}}$) — ელემენტთა პერიოდული სისტემის მეხუთე პერიოდის, მეცამეტე ჯგუფის (მოძველებული კლასიფიკაციით — მესამე ჯგუფის მთავარი ქვეჯგუფის, IIIა) ქიმიური ელემენტი. მისი ატომური ნომერია 49, ატომური მასა — 114.82, t_დნ — 156.59 °C, t_დუღ — 2072 °C, სიმკვრივე — 7.31 გ/სმ³. თეთრი მბზინავი რბილი ლითონი. ბუნებრივი ინდიუმი შედგება ერთი სტაბილური ${\displaystyle {\ce {^{113}In}}}$ (4.28%) და ერთი სუსტად რადიოაქტიური ${\displaystyle {\ce {^{115}In}}}$ (95.7%) იზოტოპებისგან. 1863 წელს აღმოაჩინეს გერმანელმა მეცნიერებმა ფ. რაიხმა და ტ. რიხტერმა. მიეკუთვნება მსუბუქი ლითონების ჯგუფს. თავისი ქიმიური თვისებებით ახლოსაა ალუმინთან და გალიუმთან, შესახედაობით ჰგავს თუთიას.

ინდიუმი

49In

114.82

4d10 5s2 5p1

ინდიუმი, ₄₉In

ზოგადი თვისებები
მარტივი ნივთიერების ვიზუალური აღწერა	თეთრი მბზინავი რბილი ლითონი
სტანდ. ატომური წონა Ar°(In)	114.818±0.001 114.82±0.01 (დამრგვალებული)
ინდიუმი პერიოდულ სისტემაში
წყალბადი ჰელიუმი ლითიუმი ბერილიუმი ბორი ნახშირბადი აზოტი ჟანგბადი ფთორი ნეონი ნატრიუმი მაგნიუმი ალუმინი სილიციუმი ფოსფორი გოგირდი ქლორი არგონი კალიუმი კალციუმი სკანდიუმი ტიტანი ვანადიუმი ქრომი მანგანუმი რკინა კობალტი ნიკელი სპილენძი თუთია გალიუმი გერმანიუმი დარიშხანი სელენი ბრომი კრიპტონი რუბიდიუმი სტრონციუმი იტრიუმი ცირკონიუმი ნიობიუმი მოლიბდენი ტექნეციუმი რუთენიუმი როდიუმი პალადიუმი ვერცხლი კადმიუმი ინდიუმი კალა სტიბიუმი ტელური იოდი ქსენონი ცეზიუმი ბარიუმი ლანთანი ცერიუმი პრაზეოდიმი ნეოდიმი პრომეთიუმი სამარიუმი ევროპიუმი გადოლინიუმი ტერბიუმი დისპროზიუმი ჰოლმიუმი ერბიუმი თულიუმი იტერბიუმი ლუტეციუმი ჰაფნიუმი ტანტალი ვოლფრამი რენიუმი ოსმიუმი ირიდიუმი პლატინა ოქრო ვერცხლისწყალი თალიუმი ტყვია ბისმუტი პოლონიუმი ასტატი რადონი ფრანციუმი რადიუმი აქტინიუმი თორიუმი პროტაქტინიუმი ურანი (ელემენტი) ნეპტუნიუმი პლუტონიუმი ამერიციუმი კიურიუმი ბერკელიუმი კალიფორნიუმი აინშტაინიუმი ფერმიუმი მენდელევიუმი ნობელიუმი ლოურენსიუმი რეზერფორდიუმი დუბნიუმი სიბორგიუმი ბორიუმი ჰასიუმი მეიტნერიუმი დარმშტადტიუმი რენტგენიუმი კოპერნიციუმი ნიჰონიუმი ფლეროვიუმი მოსკოვიუმი ლივერმორიუმი ტენესინი ოგანესონი Ga ↑ In ↓ Tl კადმიუმი ← ინდიუმი → კალა
ატომური ნომერი (Z)	49
ჯგუფი	13
პერიოდი	5 პერიოდი
ბლოკი	d-ბლოკი
ელექტრონული კონფიგურაცია	[Kr] 4d10 5s2 5p1
ელექტრონი გარსზე	2, 8, 18, 18, 3
ელემენტის ატომის სქემა
ფიზიკური თვისებები
აგრეგეგატული მდგომ. ნსპ-ში	მყარი სხეული
დნობის ტემპერატურა	156.59 °C ​(429.74 K, ​​313.87 °F)
დუღილის ტემპერატურა	2072 °C ​(2345 K, ​​3762 °F)
სიმკვრივე (ო.ტ.)	7.31 გ/სმ3
სიმკვრივე (ლ.წ.)	7.02 გ/სმ3
სამმაგი წერტილი	429.74 K, ​​~1 კპა
დნობის კუთ. სითბო	3.281 კჯ/მოლი
აორთქ. კუთ. სითბო	231.8 კჯ/მოლი
მოლური თბოტევადობა	26.74 ჯ/(მოლი·K)
ნაჯერი ორთქლის წნევა P (პა) 1 10 100 1 k 10 k 100 k T (K)-ზე 1196 1325 1485 1690 1962 2340
ატომის თვისებები
ჟანგვის ხარისხი	−5, −2, −1, 0, +1, +2, +3
ელექტროდული პოტენციალი
ელექტრო­უარყოფითობა	პოლინგის სკალა: 1.78
იონიზაციის ენერგია	1: 558.3 კჯ/მოლ 2: 1820.7 კჯ/მოლ 3: 2704 კჯ/მოლ
ატომის რადიუსი	ემპირიული: 167 პმ
კოვალენტური რადიუსი (rcov)	142±5 პმ
ვან-დერ-ვალსის რადიუსი	193 პმ
მოლური მოცულობა	33,7 სმ3/მოლი
ინდიუმის სპექტრალური ზოლები
სხვა თვისებები
ბუნებაში გვხვდება	პირველადი ნუკლიდების სახით
მესრის სტრუქტურა	ტეტრაგონალური მოცულობაცენტრირებული
ბგერის სიჩქარე	1215 მ/წმ (20 °C)
თერმული გაფართოება	32.1 µმ/(მ·K) (25 °C)
თბოგამტარობა	81.8 ვტ/(მ·K)
კუთრი წინაღობა	83.7 ნომ·მ (20 °C)
მაგნეტიზმი	დიამაგნეტიკი
მაგნიტური ამთვისებლობა	3004360000000000000♠−64.0×10−6 სმ3/მოლ
იუნგას მოდული	11 გპა
მოოსის მეთოდი	1.2
ბრინელის მეთოდი	8.8–10.0 მპა
CAS ნომერი	7440-74-6
ისტორია
აღმომჩენია	ფ. რაიხი და ტ. რიხტერი (1863)
პირველი მიმღებია	ტ. რიხტერი (1864)
ინდიუმის მთავარი იზოტოპები
იზო­ტოპი გავრცე­ლება­დობა ნახევ. დაშლა (t1/2) რადიო. დაშლა პრო­დუქტი 111In სინთ 7000279999999999999♠2.8 დღ-ღ ε 111Cd 113In 4.28% სტაბილური 115In 95.72% 7014441000000000000♠4.41×1014 წ β− 115Sn
ინდიუმი ვიკისაწყობში •

ისტორია

ინდიუმი აღმოაჩინეს გერმანელმა ქიმიკოსებმა ფერდინანდ რეიხმა (Ferdinand Reich) და თეოდორ რიხტერმა (Theodore Richter) 1863 წელს, თუთიის მატყუარის სპექტროსკოპიული კვლევის დროს^[3][4]. ისინი ეძებდნენ ტალიუმს, თუმცა ამ ელემენტის მწვანე ხაზის მაგივრად იპოვეს უცნობი კაშკაშა ცისფერი ხაზი. შედეგად რიხტერის მიერ გამოყოფილ იქნა უმნიშვნელო რაოდენობის ლითონი, მაგრამ 1867 წ. მსოფლიო გამოფენაზე უკვე იყო წარმოდგენილი ნახევარკილოგრამიანი ინდიუმის ზოდი.^[5]

სახელწოდების წარმომავლობა

ინდიუმის სპექტრში კაშკაშა ემისიური ხაზი — ინდიგოს ფერისაა.

გეოქიმია და მინერალოგია

ინდიუმის ატომის ელექტრონული სტრუქტურის გათვალისწინებით, ის მიეკუთვნება ჰალკოფილურ ელემენტებს (18 ელემენტი). ახლა ცნობილია მიახლოებით 10-მდე ინდიუმის მინერალი: თვითნაბადი ინდიუმი, როკეხიტი CuInS₂, ინდითი FeIn₂S₄, კადმოინდითი (CdIn₂S₄), ჯალინდიტი In(OH)₃, საკურანიტი (CuZnFe)₃InS₄. ძირითადად ინდიუმი გვხვდება იზომორფული მინარევების სახით, ადრეულ მაღალი რკინის შემცველობის სფალერიტში, სადაც მისი შემცველობა აღწევს პროცენტის მეათედ ნაწილს. ჰალკოპირიტების და სტანინების ზოგ სახეობებში ინდიუმის შემცველობაა პროცენტის ასეულ-ათელი ნაწილები, ხოლო კასიტერიტში და პიროტინში — პროცენტის მეათასედი ნაწილი. პირიტში და არსენოპირიტში და ზოგ სხვა მინერალებში ინდიუმის კონცენტრაცია გრამებია 1 ტონაზე. ინდიუმის სამრეწველო მიღებისათვის მნიშვნელობა აქვს სფალერიტს, რომელიც შეიცავს არანაკლებ 0,1 % ინდიუმს. ინდიუმი დამოუკიდებელ საბადოებს არ ქმნის, ის შედის სხვა ლითონების მადნების შემადგენლობაში. ყველაზე დიდი შემცველობა დაფიქსირებულია სხვადასხვა სახის კასიტერიტის და სულფიდურ-კასიტერიტულ საბადოებში. ინდიუმის შემცველობა დედამიწის ქერქში შეადგენს (კლარკი) 0,25 გრ/ტ (ის სამჯერ უფრო მეტჯერაა გავრცელებული ვიდრე ვერცხლი), ზღვის წყალში არის - 0,018 მგრ/ლ.^[6]

ქიმიური თვისებები

• ელექტროუარყოფითობა 1,78.
• მდგრადია და არ ფერმკრთალდება მშრალ ჰაერზე ოთახის ტემპერატურაზე, მაგრამ 800 °C-ზე ზევით იწვის იისფერ-ლურჯი ფერის ალით, ოქსიდის წარმოქმნით.
• იხსნება გოგირდმჟავაში და მარილმჟავაში, უფრო ჩქარა — აზოტის და ქლორის (HClO₄) მჟავეებთან, ფტორის მჟავასთან ნელა რეაგირებს გახურებისას, ორგანული მჟავეები (ჭიანჭველმჟავა, ძმარმჟავა, ლიმონმჟავა, მჟაუნას მჟავა) თანდათან ხსნიან ინდიუმს.
• ტუტეების ხსნარებთან, მდუგარეშიც კი შესამჩნევად არ რეაგირებენ.
• რეაგირებენ ქლორთან და ბრომთან.
• გახურებისას რეაგირებენ იოდთან, გოგირდთან (620 °C-ზე ზევით), სელენთან, ტელურთან, გოგირდის დიოქსიდთან (600 °C-ზე ზევით), ფოსფორის ორთქლთან.
• ჟანგვის ხარისხი +1-დან +3-მდე, უფრო მდგრადია 3-ვალენტიანი ნაერთები.

თხევადი ინდიუმი

ფიზიკური თვისებები

• ზეგამტარობის კრიტიკული ტემპერატურა (ატმოსფერული წნევა, მასიური ნიმუშები) 3,405 К
• სიმკვრივე: 7,362 (20 °C, გრ/სმ³)
  • 7,023 (157 °C, გრ/სმ³)
  • 5,763 (2109 °C, გრ/სმ³)
• ორთქლის წნევა (ვერცხწყ.სვ.მმ.):
  • 0,01 (912 °C)
  • 0,1 (1042 °C)
  • 1 (1205 °C)
  • 10 (1414 °C)
  • 100 (1688 °C)
• კუთრი თბოტევადობა მუდმივი წნევისას(0-150 °C): 0,238 ჯ/გრ·K

თერმოდინამიკური პარამეტრები

• წარმოქმნის სტანდარტული ენტალპია ΔH (298 К): 0 კჯ/მოლი (ტ)
• წარმოქმნის სტანდარტული გიბსის ენერგია ΔG (298 К): 0 კჯ/მოლი (ტ)
• წარმოქმნის სტანდარტული ენტროპია S (298 К): 57,82 ჯ/მოლი·K (ტ)
• სტანდარტული მოლური თბოტევადობა C_p (298 К): 26,74 ჯ/მოლი·K (ტ)
• დნობის ენტალპია ΔH_დნ: 3,26 კჯ/მოლი
• დუღილის ენტალპია ΔH_დუღ: 227,6 კჯ/მოლი

დამატებითი ინფორმაცია

• 40 % პლატინასთან შენადნობს აქვს ოქროსფერი-მოყვითალო ფერი. ცნობილია «მწვანე ოქრო» — შენადნობი 75 % ოქრო 20 % ვერცხლი და 5 % ინდიუმი^[7].
• სიმაგრე ბრინელით 9 მპა, მოოსით 1,2.
• წყალბადი ნაკლებად იხსნება ლითონურ ინდიუმში — 1 მლ-ზე ნაკლები 100 გრ ინდიუმზე.

მიღება

მიიღებენ თუთიის, ტყვიის და კალის გადამუშავების შუალედური პროდუქტებიდან ან ნარჩენებიდან. ეს ნედლეული შეიცავს 0,001 %-დან 0,1 %-მდე ინდიუმს. პირველადი ნედლეულიდან აწარმოებენ ინდიუმის კონცენტრატს, კონცენტრატიდან — შავ ლითონს, რომელსაც შემდეგ არაფინირებენ. პირველად ნედლეულს ამუშავებენ გოგირდმჟავათი და ინდიუმი გადაჰყავთ ხსნარში, საიდანაც ჰიდროლიტიკური დალექვით გამოკოფენ კონცენტრატს. კონცენტრატიდან შავ ლითონს გამოჰყოფენ თუთიაზე და ალუმინზე ცემენტაციით. რაფინირებისათვის გამოიყენებენ სხვადასხვაგვარ მეთოდებს.

ინდიუმის ღირებულება 2006 წელს შეადგენდა მიახლოებით 700$ ერთ კილოგრამზე.

გამოყენება

• გამოიყენებენ მიკროელექტრონიკაში როგორც აქცეპტორულ მინარევს გერმანიუმთან და სილიციუმთან.
• გამოიყენება თხევადკრისტალური ეკრანების წარმოებისათვის, გამჭვირვალე ინდიუმ-კალის ოქსიდის აპკური ელექტროდების დასატანებლად.
• ინდიუმი მთელი რიგი ადვილადლღვობადი შენადნობებისა და სარჩილავების კომპონენტია (ასე, მაგალითად ოთახის ტემპერატურაზე თხევადი გალინსტანი შეიცავს 21,5 % ინდიუმს). ხასიათდება მაღალი ადგეზიით ბევრი მასალის მიმართ, რომელიც საშუალებას იძლევა მიარჩილოს შეადუღოს მაგალითად, ლითონი და მინა.
• ზოგჯერ გამოიყენება (წმინდად ან ვერცხლთან ერთად) სარკის ზედაპირის დასაფარავად, კერძოდ, ავტომობილების ფარებში, ამასთან მისი არეკლვის მახასიათებლები არ ჩამორჩება ვერცხლისას, ხოლო ატმოსფეროს მიმართ მდგრადობა (განსაკუთრებით გოგირდწყალბადის მიმართ) — უფრო მეტია.
• ის ფოტოელემენტის მასალაა.
• მისი ნაერთები გამოიყენება როგორც ლუმინოფორები.
• დიზელის ძრავებში გამოიყენება ალუმინის დგუშების ქვედა წელის დასაფარავად, ცვეთის შესამცირებლად.
• ინდიუმის არსენიდი გამოიყენება როგორც მაღალი ეფექტურობის მაღალტემპერატურული თერმოელექტრული მასალა, ეფექტურობის გასაზრდელად ჩვეულებრივ ალეგირებენ 10 % ინდიუმის ფოსფიდით.
• ინდიუმის იზოტოპები ¹¹¹In და ^113mIn გამოიყენება როგორც რადიოაქტიური პრეპარატი.
• ინდიუმის ლღვობის წერტილია (429,7485 К ან 156,5985 °C) — ITS-90-ის ტემპერატურის საერთაშორისო სკალის ერთ-ერთი განმსაზღვრელი წერტილი.
• ინდიუმი შედის «ცისფერი ოქროს შემადგენლობაში»^[8].
• ელექტროქიმიური სისტემა ინდიუმი-ვერცხლისწყლის ოქსიდი გამოიყენება დროში ძალზედ სტაბილური მაღალი კუთრი ენერგოტევადობის მქონე დენის წყაროს (აკუმულატორი) წარმოებისათვის.
• ინდიუმის ორთოფოსფატი გამოიყენება როგორც დანამატი კბილის ცემენტში^[9].
• მაღალი ვაკუუმის ტექნიკაში ინდიუმი გამოიყენება როგორც შუასადები; კერძოდ კოსმოსური აპარატების ჰერმეტიზაციისთვის.
• ინდიუმს გააჩნია სითბური ნეიტრონების მიტაცების დიდი განიკვეთი და შეიძლება გამოყყენებლი იქნას ატომური რეაქტორის სამართავად, თუმცა უფრო ეფექტურია ასეთივე მაჩვენებლების მქონე ელემენტებთან შენადნობის გამოყენება. ინდიუმის ოქსიდი გამოიყენება ატომურ ტექნიკაში მინის დასამზადებლად, რომელიც გამოიყენება სითბური ნეიტრონების შთანთქმისათვის. ყველაზე უფრო გამოიყენება მინა რომლის შემადგენლობაა - ბორის ოქსიდი (33 %), კადმიუმის ოქსიდი (55 %), ინდიუმის ოქსიდი (12 %).

ბოლო წლებში ინდიუმის მსოფლიო გამოყენება სწრაფად იზრდება და 2005 წ. მიაღწია 850 ტონას.

ბიოლოგიური როლი

ინდიუმი არ არის აღმოჩენილი სიცოცხლისათვის აუცილებელი ნაერთების შემადგენლობაში. თუმცა ამტკიცებენ, რომ ინდიუმის პრეპარატები ასტიმულირებენ მეტაბოლიზმს.

იზოტოპები

ბუნებრივი ინდიუმი შედგება ორი იზოტოპისაგან — სტაბილური ¹¹³In (იზოტოპური გავრცობადობა 4,29 %) და ბეტა-რადიოაქტიური ¹¹⁵In (95,71 %; ნახევარდაშლის პერიოდი 4,41×10¹⁴ წელი).

იხილეთ აგრეთვე

• მსუბუქი ლითონები

რესურსები ინტერნეტში

• ინდიუმი chemistry.ge-ზე
• ინდიუმი Webelements-ზე
• ინდიუმი ქიმიური ელემენტების პოპულარულ ბიბლიოთეკაში დაარქივებული 2017-02-10 საიტზე Wayback Machine.

სქოლიო

1. დოლიძე ვ., ციციშვილი ვ., „ოთხენოვანი ქიმიური ლექსიკონი“, თბ., 2004, გვ. 92
2. ქართული საბჭოთა ენციკლოპედია, ტ. 5, თბ., 1980. — გვ. 137.
3. Reich, F.; Richter, T. (1863). „Ueber das Indium“. Journal für Praktische Chemie. 90 (1): 172–176. doi:10.1002/prac.18630900122.
4. Reich, F.; Richter, T. (1864). „Ueber das Indium“. Journal für Praktische Chemie. 92 (1): 480–485. doi:10.1002/prac.18640920180.
5. Schwarz-Schampera, Ulrich; Herzig, Peter M. (2002). Indium: Geology, Mineralogy, and Economics. Springer. ISBN 9783540431350.
6. J.P. Riley and Skirrow G. Chemical Oceanography V. I, 1965.
7. ს.ი. ვენეცკი. იშვიათ და გაბნეულ ელემენტებზე. Рассказы о металлах. მ.: «მეტალურგია», 1980.
8. ცისფერი ოქრო
9. XuMuK.ru — ინდიუმი — ქიმიური ენციკლოპედია

პორტალი ქიმია