铟稀有金属有哪些用途?
铟稀有金属有以下用途:
铟主要用于生产ITO靶材(用于生产液晶显示器和平板屏幕),这一用途是铟锭的主要消费领域,占全球铟消费量的70%。其次的几个消费领域分别是:电子半导体领域,占全球消费量的12%;焊料和合金领域占12%;研究行业占6%。另,因为其较软的性质在某些需填充金属的行业上也用于压缝。如:较高温度下的真空缝隙填充材料。
已知铟矿物有硫铟铜矿(CuInS2)、硫铟铁矿(FeInS4)和水铟矿等。铟主要呈类质同象存在于铁闪锌矿、赤铁矿、方铅矿以及其他多金属硫化物矿石中。此外,锡石、黑钨矿、普通角闪石中也含铟。工业上,铟的主要来源为闪锌矿(含铟0.0001~0.1%),在铅锌矿冶炼过程中作为副产品回收,锡冶炼也回收铟。
铟属于稀散金属,是稀缺资源。全球预估铟储量仅5万吨,其中可开采的占50%。由于未发现独立铟矿,工业通过提纯废锌、废锡的方法生产金属铟,回收率约为50-60%,这样,真正能得到的铟只有1.5-1.6万吨。
铟是一种银灰色,质地极软的易熔金属。熔点156.61℃。沸点2060℃。相对密度d7.30。液态铟能浸润玻璃,并且会粘附在接触过的表面上留下黑色的痕迹。
铟有微弱的放射性,天然铟有两种主要同位素,其一为In-113为稳定核素,In-115为β- 衰变。因此,在使用中尽可能避免直接接触。
如图
一种软的有延展性的易熔银白色金属元素,原子序数49,不易失去光泽,与铝和镓类似,主要是三价,在闪锌矿和其他矿石中有很小量存在,主要作飞机用的涂敷铅的银轴承的镀层 [indium]——元素符号In
可作低熔合金、轴承合金、半导体、电光源等的原料。主要存在于锌矿床和锡矿床中,制造镜子时镀在水银上,其合金可以做晶体管。原子序数为49;原子量114.82;熔点是156.61=C;沸点为2,000=C;比重7.31;
区分:1、铟的物理性质:
铟是一种银白色金属,质地极软,用指甲可划痕,可塑性和延展性都极好。有冷焊接性,与其它金属摩擦时能附着上去。纯铟棒弯曲时能发出一种吱吱的叫声。液态铟流动性极好,可用于铸造高品质量铸件。铟比锌或镉的挥发性小,但在氢气或真空中加热能够升华。熔化的铟像镓一样能湿润干净的玻璃。铟的主要物理性质:
原子序数: 49;
相对原子量:114.82~114.96;
熔点(℃): 156.6;
沸点(℃): 2075~2100;
莫氏硬度: 0.92~1.2;
密度(g/cm3): 固体(20℃), 7.362; 液体(157℃), 7.023;
标准电极电势V: 0.341。
2、铟的化学性质
在元素周期表中,围绕在铟的周围有镉、汞、铊、铅、锡、锗、镓、锌、铁等元素,其中以锡和镉的性质与铟最为相近,其次是铁、镓、铊,再次是锌、铅和铜。铟与硼、铝、镓和铊同位于周期表是的ⅢA族。铟有1、2、3三种价态,三价最为常见,三价的铟在水溶液中是稳定的,而一价化合物受热通常发生歧化反应。常温下金属铟不被空气氧化,在100℃左右时铟开始氧化,在强热下(温度高于800℃)铟发生燃烧生成氧化铟,火焰为蓝红色。加热时铟能与卤素、硫、磷以及砷、锑、硒、碲反应,铟能与汞形成汞齐,铟与大多数的金属生成合金并伴随着明显的硬化效应。
铟能溶于硫酸、盐酸、草酸和醋酸中。
铟对人体没有明显的危害,但有研究人为可溶化合物却是有毒的,铟盐和人体组织破伤接触是有毒的。口服铟盐的毒害则较低。
物理性质
铟是一种银灰色,质地极软的易熔金属。熔点156.61℃。沸点2060℃。相对密度d7.30。液态铟能浸润玻璃,并且会粘附在接触过的表面上留下黑色的痕迹。
铟有微弱的放射性,天然铟有两种主要同位素,其一为In-113为稳定核素,In-115为β-衰变。因此,在使用中尽可能避免直接接触。
铟金属可提高二硼化镁超导临界电流密度:
在超导体二硼化镁里添加铟金属粉末,大大提高了二硼化镁超导临界电流密度,向实用化又前进了一步。通过超导体的电流密度在超过某一数值时,超导体就失去了超导性,这一数值就是超导临界电流密度。它是衡量超导体性能的一个重要指标。向二硼化镁里添加铟金属粉末,在2000摄氏度下热处理后加工成为电线,其超导临界电流密度比不添加铟提高了4倍,达到每平方厘米10万安培。这是铟金属渗透在二硼化镁的晶粒之间,从而改善了它的结合性。
化学性质
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(In2O3),温度更高时,与活泼非金属作用。大块金属铟不与沸水和碱溶液反应,但粉末状的铟可与水缓慢的作用,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(尤其是铁,粘有铁的铟会显著的被氧化)。铟的主要氧化态为+1和+3,主要化合物有In2O3、In(OH)3、InCl3,与卤素化合时,能分别形成一卤化物和三卤化物。
铟的配位聚合物:
1. In(Ⅲ)与刚性的二羧酸(1,3-间苯二甲酸和1,4-萘二酸),在不同的溶剂中得到了四个化合物[In_2(OH)_2(1,3-BDC)_2(2,2’-bipy)2](1),HIn(1,3-BDC)_2·2DMF (2),In(OH)(1,4-NDC)·2H_2O (3)和HIn(1,4-NDC)_2·2H_2O·1.5DMF (4)。化合物1是1D链状结构,化合物2是2D层状结构,它们分别通过π-π相互作用最终形成了3D超分子结构。化合物3和4都是无限的3D网络结构,虽然用的是同一羧酸配体,但是由于所用溶剂的不同,化合物3形成的是SrAl2拓扑结构,而化合物4形成的是2-重穿插的dia拓扑结构。化合物1-4的合成,充分证明了溶剂在配位聚合物的合成过程中起到的重要作用。
2. In(Ⅲ)与柔性的二羧酸(1,4-苯二乙酸,反式-1,4-环己二酸和4,4’-二苯醚二甲酸),在不同的溶剂热条件下,得到了三个化合物(Me_2NH_2)[In(cis-1,4-pda)2](5), In(OH)(trans-1,4-chdc)(6)和In(OH)(oba)·DMF·2H_2O (7)。化合物5是In~(3+)与cis-1,4-pda~(2-)形成的1D非共面的双链结构,化合物6和7则都是由–In-OH-In-OH–棒状次级结构基元形成的无限的3D网络结构。化合物5-7的合成主要是考察了柔性不同的二羧酸配体对产物结构的影响。
3. In(Ⅲ)与旋光性的D-樟脑酸(D-H_2Cam),在溶剂热的条件下合成了一个3D具有单一手性结构的铟配位聚合物InH(D-C_(10)H_(14)O_4)_2(8)。经拓扑分析可得,化合物8具有dia拓扑结构。 4. In(Ⅲ)与含氮杂环羧酸(2-吡啶羧酸和2,3-吡嗪二羧酸),在溶剂热条件下合成了两个化合物In_2(OH)_2(2-PDC)_4(9)和HIn(2,3-PDC)_2(10)。其中化合物9是由双核分子In_2(OH)_2(2-PDC)_4通过π-π相互作用形成的1D波浪形的链状结构;化合物10形成的是3D的nbo拓扑结构。
铟是一种银白色并略带淡蓝色的金属,我国作为储量第一的国家很少使用但是国内的需求少,该种金属多用于出口。
一、铟的特性铟是一种银白色微蓝的金属,它的质地很软,甚至比铅还要软,它的化学特性类似于铁,它可以在常温下与氧气发生缓慢的反应,从而在它的表面上形成一层薄薄的氧化膜。
它熔点为156.61℃、沸点2080℃、密度7.3 g/cm3、可塑性好,可压成极薄的片。
二、铟的矿产分布在地壳中,铟的分布相对较少,而且分布非常分散。它的富矿尚未被发现,仅以杂质形式存在于锌及其他几种金属矿中,故列为稀有金属。
数据表明,全球的铟地质储量只有一千六百万公斤,只有黄金的六分之一。中国有63个含铟矿区,总储量约1百万公斤,我国在1995年第一次超越法国,跃居世界第一。
由于国内市场需求较小,大多数产品都是外销,因此,2005年,我国的原生铟产量已达41000公斤,但以纯度较低的铟为主。2006年,国内已有近60,000吨的精铟,我国原生的铟供应量占全球的60%以上。
三、铟的应用领域铟的主要应用领域是其铟锡氧化物,该产品在电子信息行业中得到了广泛的应用,如生产TFT、 LCD、等离子显示器等。目前,世界上50%以上的铟用于生产 LCD。
铟在红外探测、光磁器件、磁阻、太阳能转换器等方面具有广泛的应用前景,在微波通讯、光纤通讯中,磷化铟是一种新型材料。
除此以外,将铟和铜复合膜可以应用于太阳能电池,将铟加入到电池的阴极材料中,可以达到抗腐蚀效果。
关于此字:
繁体字:铟
部首:钅,部外笔画:6,总笔画:11 繁体部首:金,部外笔画:6,总笔画:14
五笔86&98:QLDY 仓颉:XCWK
笔顺编号:31115251341 四角号码:86700 UniCode:CJK 统一汉字 U+94DF
物理性质:
颜色和状态:银白色金属
声音在其中的传播速率(m/S):1215
密度:7.31克/厘米3
熔点:156.61℃
沸点:2080℃
莫氏硬度:1.2
电离能 (kJ /mol) : 5.786电子伏特
M - M+ 558.3
M+ - M2+ 1820.6
M2+ - M3+ 2704
M3+ - M4+ 5200
M4+ - M5+ 7400
M5+ - M6+ 9500
M6+ - M7+ 11700
M7+ - M8+ 13900
M8+ - M9+ 17200
M9+ - M10+ 19700
其它:稀散元素之一,有延展性,比铝软。
化学性质:
元素原子量:114.8
元素类型:金属
原子体积(立方厘米/摩尔):15.7
原子序数:49
元素符号:In
相对原子质量:114.8
核内质子数:49
核外电子数:49
核电荷数:49
氧化态:
主要:In+3
其它:In+1, In+2
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:115g/mol
外围电子排布:5s2 5p1
核外电子排布:2,8,18,18,3
晶体结构:晶胞为单斜晶胞。
晶胞参数:
a = 325.23 pm
b = 325.23 pm
c = 494.61 pm
α = 90°
β = 90°
γ = 90°
原子半径:2
其它: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。
元素辅助资料:
元素来源:主要以微量存在于锡石和闪锌矿中,用化学法或电解法由闪锌矿制得。
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。
元素在太阳中的含量(ppm):0.004
元素在海水中的含量(ppm):太平洋表面 0.0000001
地壳中含量(ppm):0.049
发现:
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。
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H.T.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。