Indiy kimyoviy elementi haqida to‘liq ma’lumot reja

Indiy qanday olinadi?
Kimyoda foydasiz isrof yo'q, deyishadi. Narsalarga nisbatan bunday qarashning toʻgʻriligini isbotlovchi dalillardan biri indiyning rux, qoʻrgʻoshin, mis, qalay ishlab chiqarish chiqindilaridan (yoki oraliq mahsulotidan) olinishidir. Chang, sublimatlar, keklar ishlatiladi (eritmalarni filtrlashdan keyin olingan qattiq qoldiqlar deb ataladi). Bu moddalarning barchasida oz miqdorda indiy mavjud - foizning mingdan o'ndan bir qismigacha.
49-sonli elementning bunday kichik miqdorini ajratib olish, uni boshqa elementlar - rux, kadmiy, surma, mis, mishyak va boshqalar massasidan ajratish juda murakkab masala ekanligi juda tabiiy. Ammo "o'yin shamga arziydi": indiy kerak, indiy qimmat *.
1960 yilda AQShda bir kilogramm indiy 40,2 dollar, kumushning bir kilogrammi esa 29,3 dollar edi.
Indiyni olish texnologiyasi, boshqa ko'plab metallar kabi, odatda ikki bosqichdan iborat: birinchi navbatda, konsentrat, so'ngra xom metall olinadi.
Birinchi kontsentratsiya bosqichida indiy rux, mis va kadmiydan ajratiladi. Bunga eritmaning kislotaliligini, aniqrog'i, pH qiymatini sozlash orqali erishiladi . Kadmiy gidroksidi suvli eritmalardan pH 8 ga, mis va rux gidroksidlari 6 ga teng cho'kma hosil qiladi . Indiy gidroksidni "qo'ndirish" uchun eritmaning pH qiymatini 4 ga etkazish kerak.
Cho'kma va filtratsiyaga asoslangan texnologik jarayonlar uzoq vaqtdan beri ma'lum bo'lib, yaxshi rivojlangan deb hisoblansa-da, ular barcha indiyni xom ashyodan ajratib olishga imkon bermaydi. Bundan tashqari, ular juda katta hajmli uskunalarni talab qiladi.
Suyuqlikni olish usuli yanada istiqbolli hisoblanadi. Bu aralashmaning bir yoki bir nechta komponentlarini suvli eritmadan u bilan aralashmaydigan organik suyuqlik qatlamiga tanlab o'tish jarayonidir. Afsuski, aksariyat hollarda bitta element emas, balki bir nechta "organik" ga o'tadi. Elementlarni bir necha marta ajratib olishingiz va qaytadan chiqarib olishingiz kerak - kerakli elementni suvdan erituvchiga, erituvchidan yana suvga, u erdan boshqa erituvchiga va hokazo, to'liq ajratilgunga qadar.
Ayrim elementlar, shu jumladan indiy uchun yuqori selektivlikka ega ekstraktor reagentlari topilgan . Bu noyob va iz elementlarning kontsentratsiyasini yuzlab va minglab marta oshirish imkonini beradi. Ekstraksiya jarayonlarini avtomatlashtirish oson, bu ularning eng muhim afzalliklaridan biridir.
Zn , Cu , Cd , Fe , As , Sb , Co , Mn , Tl , Ge va Se ga qaraganda ancha kam bo'lgan murakkab sulfat kislota eritmalaridan indiy alkilfosforik kislotalar bilan yaxshi, tanlab olinadi . Indiy bilan birgalikda ularga asosan temir va surma ionlari o'tadi.
³⁺ ionlari Fe ²⁺ ga qaytariladi va bu indiy ionlari boshqa sayohatchilar emas. Surma bilan bu qiyinroq: uni qayta ekstraksiya qilish yoki metall indiy olishning keyingi bosqichlarida ajratish kerak .
alkilfosforik kislotalar bilan suyuq ekstraksiya qilish usuli (ulardan di-2-etilheksilfosforik kislota ayniqsa samarali bo'ldi) ushbu noyob metallni olish vaqtini sezilarli darajada qisqartirish, uning narxini pasaytirish va eng muhimi, ekstraktni olish imkonini berdi. indiy to'liqroq.
Lekin faqat xom indiy shu tarzda olinadi. Va 49-sonli elementning asosiy iste'molchilari orasida yarimo'tkazgich texnologiyasi (quyida bu haqda batafsilroq); Bu yuqori toza indiyga ehtiyoj borligini anglatadi . Shuning uchun qoralama indiy elektrokimyoviy yoki kimyoviy usullar bilan tozalanadi. Oʻta toza indiy zonali eritish yoʻli bilan va Choxralskiy usulida – tigellardan monokristallarni tortib olish yoʻli bilan olinadi .
Indiy juda og'ir (zichligi 7,31 g/sm ³ ) va chiroyli kumush-oq metall. Uning yuzasi oksidli plyonka bilan qoplangan emas, hatto erigan indiy ham yorug'likda yorqin porlaydi.
Biroq, bu metalldan zargarlik buyumlarini yasash hech kimning xayoliga kelmaydi. Aksariyat dizaynerlar kabi zargarlar bunga umuman qiziqmaydilar. Strukturaviy material sifatida indiy hech narsa uchun mutlaqo mos emas. Indiy tayog'ini egish oson, bo'laklarga bo'linadi, siz hatto bir parcha indiyni tirnoqlaringiz bilan chimchilab olishingiz mumkin. Ajablanarli darajada zaif metall! Ma'lumki, qo'rg'oshin ham ajoyib kuch xususiyatlari bilan porlamaydi, u biz kundalik hayotda uchraydigan eng nozik metaldir. Indiyda valentlik kuchi qo'rg'oshinnikidan 6 baravar kam.
Juda yumshoq, egiluvchan metallga misol sifatida, odatda, sof oltin yoki bir xil qo'rg'oshin keltiriladi. Indiy sof oltindan 20 marta yumshoqroq. Mohs qattiqlik shkalasini tashkil etuvchi o'nta mineraldan to'qqiztasi (talkdan tashqari) indiyda iz qoldiradi. Biroq, g'alati, indiy qo'shilishi qo'rg'oshin va ayniqsa qalayning qattiqligini oshiradi.
Indiyning etarli darajada qattiqligi va mustahkamligi uning texnologiyaning ko'plab sohalariga kirishini yopdi. Masalan, indiy termal neytronlarni juda yaxshi ushlaydi, u reaktorlarda boshqaruv rodlari uchun material sifatida ishlatilishi mumkin. Biroq, nodir metallar bo'yicha ma'lumotnomada u hatto yadroviy texnologiyaning mumkin bo'lgan strukturaviy materiallari orasida ham ko'rinmaydi - u juda mo'rt. (To'g'ri, chet elda ular kumush, kadmiy va indiy qotishmasidan nazorat tayoqchalarini yasashga harakat qilganliklari haqida dalillar mavjud ).
Ammo, indiyning juda zaif kuch xususiyatlariga qaramay, uning ishlab chiqarilishi tez sur'atlar bilan o'sib bormoqda.
Tabiiyki, XIX asrda. tarqoq va mo'rt indiy amaliy qo'llanilishini topa olmadi. Faqatgina asrimizning 30-yillarida 49-sonli elementni olishning sanoat usullari paydo bo'ldi - bu muhandislar uning eng o'ziga xos xususiyatlarini qaerda va qanday ishlatishni nihoyat tushunishganligining natijasidir .
Dastlab, indiy asosan podshipniklar ishlab chiqarish uchun ishlatilgan. Indiy qo'shilishi rulman qotishmalarining mexanik xususiyatlarini yaxshilaydi, ularning korroziyaga chidamliligi va namlanishini oshiradi .
Indiy sirt qatlami bo'lgan qo'rg'oshin-kumush rulmanlar keng qo'llaniladi. Ularni shunday qilishadi. Po'lat asosga elektrolitik tarzda yupqa kumush qatlami qo'llaniladi. Ushbu qatlamning maqsadi rulmanning charchoqqa chidamliligini oshirishdir. Xuddi shu tarzda kumush qatlam ustiga egiluvchan qo'rg'oshin qatlami qo'llaniladi va uning ustiga undan ham egiluvchan indiy qatlami qo'llaniladi.
Ammo, yuqorida aytib o'tganimizdek, qo'rg'oshin va indiy qotishmasi bu metallarning har ikkalasiga qaraganda kuchliroq va qattiqroqdir. Shuning uchun, to'rt komponentli (agar biz po'lat asosni hisobga olsak) rulman isitiladi - indiyning qo'rg'oshin qatlamiga yaxshiroq tarqalishi uchun. Indiyning bir qismi qo'rg'oshinga kirib, uni qo'rg'oshin-indiy qotishmasiga aylantiradi. Albatta, teskari jarayon ham sodir bo'ladi - qo'rg'oshinning indiy qatlamiga tarqalishi. Ammo oxirgi qatlamning qalinligi shunday hisoblab chiqilganki, rulmanning ishchi yuzasi qizdirilgandan keyin ham, agar to'liq indiy bo'lmasa, unda indiy bilan yuqori darajada boyitiladi.
Bunday podshipniklar samolyotlar va avtomobil dvigatellariga o'rnatiladi . To'rt qavatli dizayn an'anaviy rulmanlarning rulman muddatidan besh baravar ko'p .Ba'zi Evropa mamlakatlarida indiy sirt qatlami bo'lgan qo'rg'oshin-bronza rulmanlari ham ishlab chiqariladi.
Indiy, shuningdek, ba'zi qotishmalarni, ayniqsa erituvchi qotishmalarni ishlab chiqarishda qo'llanilishini topdi. Masalan, xona haroratida suyuq holatda bo'lgan galyum (mos ravishda 24 va 76%) bilan indiyning qotishmasi ma'lum. Uning erish nuqtasi atigi 16 ° C. Indiy bilan birga vismut, qo'rg'oshin, qalay va kadmiyni o'z ichiga olgan boshqa qotishma 46,5 ° C da eriydi va yong'in signalizatsiyasi uchun ishlatiladi.
Ba'zan indiy va uning qotishmalari lehim sifatida ishlatiladi. Eritilgan bo'lib, ular ko'plab metallar, keramika, shishalarga yaxshi yopishadi va sovutgandan so'ng ular bilan mahkam "ushlaydi". Bunday lehimlar yarimo'tkazgichli qurilmalar ishlab chiqarishda va texnologiyaning boshqa sohalarida qo'llaniladi.
Yarimo'tkazgich sanoati odatda indiyning asosiy iste'molchisiga aylandi. 49-sonli elementning V guruh elementlari bilan ba'zi birikmalari aniq yarim o'tkazgich xususiyatlarga ega. Indiy antimonid (ikkinchisining surma bilan intermetal birikmasi) eng katta ahamiyatga ega bo'lib, bunda elektr o'tkazuvchanligi ayniqsa infraqizil nurlanish ta'sirida kuchli o'zgaradi. U infraqizil detektorlarning asosi bo'ldi - zulmatda isitiladigan narsalarni "ko'radigan" qurilmalar (elektr pechkalardan tank yoki traktor dvigatelining egzoz trubkasigacha). Aytgancha, indiy va surmaning mexanik aralashmasini isitish orqali bu birikmani olish juda oson. Bu, albatta, steril sharoitlardan ko'ra ko'proq - kvarts ampulalarida, vakuumda amalga oshiriladi.
Indiy arsenid InAs infraqizil detektorlarda, shuningdek, magnit maydon kuchini o'lchash uchun asboblarda ham qo'llaniladi. Indiy fosfidi kvant generatorlari, quyosh batareyalari, tranzistorlar va boshqa qurilmalarni ishlab chiqarish uchun ham istiqbolli. Biroq, bu birikmani olish juda qiyin: u 1070 ° S da eriydi va bir vaqtning o'zida parchalanadi. Buni faqat reaktorda yuqori (taxminan o'nlab atmosfera) fosfor bug'lari bosimini yaratish orqali oldini olish mumkin.
Ko'pgina yarimo'tkazgichli qurilmalarning "yuragi" deb ataladi p-n birikmasi. Bu p -tipli yarimo'tkazgichlarning chegarasi - teshik o'tkazuvchanligi va n - turi - elektron o'tkazuvchanligi bilan. Indiy nopokligi germaniyga teshik o'tkazuvchanligini beradi. Bu holat ko'p turdagi germaniy diodlarini ishlab chiqarish texnologiyasiga asoslanadi. Indiy qatlami bilan qoplangan kontaktli igna n -tipli germaniy plastinkasiga bosiladi , u qoliplash jarayonida germaniyga eritiladi va unda p -o'tkazuvchanlik hududini yaratadi. Va agar germaniy plitasining ikkala tomonida ikkita indiy to'pi eritilsa, u holda p-n-p tuzilishi yaratiladi - tranzistorlar asosi.
№49 element va uning birikmalaridan boshqa foydalanish odatda "mumkin" yoki "potentsial" epithetini qo'shish orqali aytiladi. Juda ko'p .. lar bor.
Masalan, past eriydigan indiy 160 dan yuqori, lekin 2000 ° C dan past haroratlarda ishlaydigan qismlarni ishqalash uchun ajoyib moylash vositasi bo'lib xizmat qilishi mumkin - bunday haroratlar ko'pincha zamonaviy mashina va mexanizmlarda rivojlanadi.
Mavjud va mumkin bo'lgan ilovalarning xilma-xilligi aniq tasdiqlaydi: "zaif" metall indiy boshqa hech qachon ishsiz qolmaydi.
"Kimyoviy elementlarning davriy qonuni" dan parcha, 1871 yil
“Aytaylik, yuqorida oksidlanmagan, unchalik energiyaga ega bo'lmagan asosiy oksidni tashkil etuvchi element berilgan, bu elementning ekvivalenti = 38 (bu raqamda muqarrar xatolik borligini unutmasligimiz kerak). Savol shundaki, uning atom og'irligi yoki oksidi formulasi qanday? Oksidga R _{2 0} tarkibini berib , biz R = 38 ga ega bo'lamiz va element I guruhga joylashtirilishi kerak. Ammo bu joyda allaqachon K = 39 mavjud va atomanalogiyaga ko'ra , bunday asos ham eriydigan, ham baquvvat bo'lishi kerak. Oksidga RO tarkibini berib, atom og'irligi R = 76 bo'ladi, ammo II guruhda bunday atom og'irligiga ega element uchun joy yo'q, chunki Zn = 65, Sr = 87 va elementlarning barcha joylari. undagi kichik atom og'irliklari to'la ... Oksidga R ₂ O ₃ tarkibini berib , biz R = 114 uchun atom og'irligiga ega bo'lamiz va u III guruhga tayinlanishi kerak. Atom og'irligi taxminan 114 bo'lgan element uchun u haqiqatan ham Cd = 112 va Sn = 118 o'rtasida bo'sh joyga ega. Al ₂ O ₃ va Tl ₂ O _{3 bilan} atom analogiyasiga ko'ra , CdO va SnO _{2 bilan} uning oksidi bo'lishi kerak. zaif asos bo'ling. Shuning uchun biz o'z elementimizni bu erga qo'yishimiz mumkin. Unga (xuddi shunday) RO ₂ tarkibini berib , atom og'irligi R = 152 ni olamiz, lekin IV guruhda bunday element uchun joy yo'q. Atom og'irligi 162 bo'lgan elementga mos keladigan bo'sh joy oksidi juda zaif kislota bo'lgan, SnO _{2 dan zaif} , lekin PbO _{2 dan ko'ra} ko'proq energiyaga ega bo'lishi kerak . Atom og'irligi 152 bo'lsa, VIII guruhda bo'sh joy mavjud, ammo bu joyning Pd va Pt o'rtasida o'rtani egallagan elementi tanani o'rganishda e'tibordan chetda qoldirib bo'lmaydigan xususiyatlar to'plamiga ega bo'lishi kerak va agar unda yo'q, unda bu joy va bu vazn atomlari unga mos kelmaydi. R ₂ O ₅ tarkibini oksidga berib , biz atom og'irligini olamiz R = 190, lekin V guruhida bunday element uchun joy yo'q, chunki Ta = 182 va Bi = 208 va bu joylarning elementlari R ₂ O ₅ shaklida kislotali .
₃ va R ₂ O ₇ oksidlarining tarkibi bizning elementimizga mos kelmaydi va shuning uchun bizning elementimiz uchun mos keladigan yagona atom og'irligi R = 114 va uning oksidi formulasi R ₂ O _{3 dir} .
Ammo bunday element