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銦
(化學元素)
鎖定
- 中文名
- 銦 [6]
- 外文名
- Indium [6]
- 化學式
- In [6]
- CAS登錄號
- 7440-74-6 [6]
- EINECS登錄號
- 231-180-0 [6]
- 熔 點
- 156.51 ℃
- 沸 點
- 2060 ℃
- 水溶性
- 不溶於水
- 密 度
- 7.30 g/cm³ [6]
- 外 觀
- 銀白色並略帶淡藍色
- 安全性描述
- S9;S16;S36/37/39;S26;S45;S28
- 危險性符號
- Xn
- 危險性描述
- R20/21/22;R36/37/38
- UN危險貨物編號
- 3089
- 原子量
- 114.818
- 發現人
- 裏希特
- 原子序數
- 49
- 週 期
- 第五週期
- 族
- III A族
- 區
- p區
- 電子排布
- [Kr] 4d10 5s2 5p1
- 原子半徑
- 167pm
- 電負性
- 1.78(鮑林標度)
銦發現簡史
鉈被發現和取得後,德國弗賴貝格礦業學院物理學教授賴希由於對鉈的一些性質感興趣,希望得到足夠的金屬進行實驗研究。於是他在1863年開始在夫賴堡希曼爾斯夫斯特出產的鋅礦中尋找這種金屬。這種礦石所含主要成分是含砷的黃鐵礦、閃鋅礦、輝鉛礦、硅土、錳、銅和少量的錫、鎘等。賴希認為其中還可能含有鉈。雖然實驗花費了很多時間,他卻沒有獲得期望的元素。但是他得到了一種不知成分的草黃色沉澱物。他認為是一種新元素的硫化物。
只有利用光譜進行分析來證明這一假設。可是賴希是色盲,只得請求他的助手H.T.李希特進行光譜分析實驗。李希特在第一次實驗就成功了,他在分光鏡中發現一條靛藍色的明線,位置和銫的兩條藍色明亮線不相吻合,就從希臘文中“靛藍”(indikon)一詞命名它為indium(銦)(In)。兩位科學家共同署名發現銦的報告。分離出金屬銦的還是他們兩人共同完成的。他們首先分離出銦的氯化物和氫氧化物,利用吹管在木炭上還原成金屬銦,於1867年在法國科學院展出。
銦礦藏分佈
已知銦礦物有硫銦銅礦(CuInS2)、硫銦鐵礦(FeInS4)和水銦礦等。銦主要呈類質同象存在於鐵閃鋅礦、赤鐵礦、方鉛礦以及其他多金屬硫化物礦石中。此外,錫石、黑鎢礦、普通角閃石中也含銦。工業上,銦的主要來源為閃鋅礦(含銦0.0001~0.1%),在鉛鋅礦冶煉過程中作為副產品回收,錫冶煉也回收銦。
銦屬於稀散金屬,是稀缺資源。全球預估銦儲量僅5萬噸,其中可開採的佔50%。由於未發現獨立銦礦,工業通過提純廢鋅、廢錫的方法生產金屬銦,回收率約為50-60%,這樣,真正能得到的銦只有1.5-1.6萬噸。
銦物理性質
外觀 | 銀灰色 |
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質地 | 質地極軟 |
熔點 | 易熔金屬,156.61℃ |
密度 | 7.30g/cm3 |
其他 | 液態銦能浸潤玻璃,並且會粘附在接觸過的表面上留下黑色的痕跡。 |
放射性 | 有微弱的放射性,天然銦有兩種主要同位素,其中In-113為穩定核素,In-115為β-衰變。 注: 在使用中儘可能避免直接接觸。 |
銦金屬可提高二硼化鎂超導臨界電流密度
在超導體二硼化鎂裏添加銦金屬粉末,大大提高了二硼化鎂超導臨界電流密度,向實用化又前進了一步。通過超導體的電流密度在超過某一數值時,超導體就失去了超導性,這一數值就是超導臨界電流密度。它是衡量超導體性能的一個重要指標。向二硼化鎂裏添加銦金屬粉末,在2000攝氏度下熱處理後加工成為電線,其超導臨界電流密度比不添加銦提高了4倍,達到每平方釐米10萬安培。這是銦金屬滲透在二硼化鎂的晶粒之間,從而改善了它的結合性。
同位素 | 丰度 | 半衰期 | 衰變放射 | 能量 | 放射活性 |
---|---|---|---|---|---|
In-113 | 4.3% | —— | —— | —— | —— |
In-115 | 95.7% | 4.41×1014a | β- | 0.495MeV | 0.261Bq/g |
銦化學性質
從常温到熔點之間,銦與空氣中的氧作用緩慢,表面形成極薄的氧化膜(In2O3),温度更高時,與活潑非金屬作用。大塊金屬銦不與沸水和鹼溶液反應,但粉末狀的銦可與水緩慢的作用,生成氫氧化銦。銦與冷的稀酸作用緩慢,易溶於濃熱的無機酸和乙酸、草酸。銦能與許多金屬形成合金(尤其是鐵,粘有鐵的銦會顯著的被氧化)。銦的主要氧化態為+1和+3,主要化合物有In2O3、In(OH)3、InCl3,與鹵素化合時,能分別形成一鹵化物和三鹵化物。
[3]
銦製備工藝
銦的提取工藝以萃取-電解法為主,這也是現今世界上銦生產的主流工藝技術。其原則工藝流程是:含銦原料→富集→化學溶解→淨化→萃取→反萃取→鋅(鋁)置換→海綿銦→電解精煉→精銦。
世界上銦產量的90%來自鉛鋅冶煉廠的副產物。銦的冶煉回收方法主要是從銅、鉛、鋅的冶煉浮渣、熔渣及陽極泥中通過富集加以回收。根據回收原料的來源及含銦量的差別,應用不同的提取工藝,達到最佳配置和最大收益。常用的工藝技術有氧化造渣、金屬置換、電解富集、酸浸萃取、萃取電解、離子交換、電解精煉等。當前較為廣泛應用的是溶劑萃取法,它是一種高效分離提取工藝。離子交換法用於銦的回收,還未見工業化的報導。在從較難揮發的錫和銅內分離銦的過程中,銦多數集中在煙道灰和浮渣內。在揮發性的鋅和鎘中分離時,銦則富集於爐渣及濾渣內。
在ISP煉鉛鋅工藝中,精礦中的銦較大部分富集於粗鋅精餾工序產出的粗鉛中,回收富銦粗鉛的銦,一直採用鹼煮提銦工藝,存在生產能力小、生產成本高、金屬回收率低等缺點。
為了簡化銦的提取流程,降低生產成本,提高金屬回收率,針對原有的提銦生產工藝,本項目通過條件試驗、循環實驗及綜合試驗,研究開發了“富銦粗鉛電解-鉛電解液萃銦”提取工藝,確定了新工藝的最佳工藝參數。工藝流程為:粗鉛熔化鑄成極板,裝入電解槽通電進行電解,陽極中的銦溶解進入電解液,當銦富集到一定濃度後,抽出電解液進行萃取、反萃,富銦反萃液經pH調節、置換、壓團熔鑄後得到粗銦。
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銦應用領域
銦因其光滲透性和導電性強,主要用於生產ITO靶材(用於生產液晶顯示器和平板屏幕),這一用途是銦錠的主要消費領域,佔全球銦消費量的70%。
其次的幾個消費領域分別是:電子半導體領域,佔全球消費量的12%;焊料和合金領域佔12%;研究行業佔6%。另,因為其較軟的性質在某些需填充金屬的行業上也用於壓縫。如:較高温度下的真空縫隙填充材料。
鎵和銦合金合成液態金屬,形成一種固溶合金,在室温下就可以成為液態,表面張力為每米500毫牛頓。這意味着,在不受外力情況下,當這種合金被放在平坦桌面上時會保持一個幾乎完美的圓球不變。當通過少量電流刺激後,球體表面張力會降低,金屬會在桌面上伸展。如果電荷從負轉正,液態金屬就會重新成為球狀。更改電壓大小還可以調整金屬表面張力和金屬塊粘度,從而令其變為不同結構。這項研究還可以用於幫助修復人類切斷的神經,以避免長期殘疾。研究人員宣稱,該突破有助於建造更好的電路、自我修復式結構。
- 參考資料
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- 1. 張青蓮等.無機化學叢書:科學出版社,1987
- 2. 劉東寶等.銦在放射科學中的應用前景:南方出版社,1999
- 3. 三校合編.無機化學:科學出版社,2007
- 4. 那寶明等.高純銦的製備方法:化學教育,2010
- 5. 劉軍深,宋文芹,李桂華,劉春萍,陳學穎.分離提取銦的幾種新方法[J].廣州化工,2005,33(5).
- 6. 銦 .化源網[引用日期2022-11-07]