一、铟的地球化学参数
在元素周期率未被发现以前,铟一直作为锌的同族元素,其电价被确定为+2价。新的元素周期率确立之后,铟的电价改正为+3价,原子量为114.818,位于第五周期第三副族,与铅属于同族元素。
金属铟为银白色,其电子构型为4d185s25p1,容易失去三个电子而成为三价阳离子。铟离子最外层具有18个电子,属于铜型离子,因而,地球化学家们把铟归类于亲铜或亲硫元素,其原子价有+1价和+3价,在自然界,铟的+3价才能形成稳定化合物。
铟有质量数为113In和115In两个同位素。在自然界,113In的相对丰度为4.33%,115In的相对丰度为95.67%,其中115In具有放射性,半衰期为5×1014年,放射出β射线,衰变的终期稳定产物为115Sn。但铟的同位素组成目前研究较少,能否像其他元素同位素组成一样在地质学中得到应用还是一个有待研究的问题。
铟的地球化学参数如表8-1所示,与有关元素离子半径的对比见表8-2。自然界铟常以正3价稳定存在,在此价态下,其离子半径为0.81,与硫化物矿床中通常出现的元素离子相比,阴离子半径与六配位时的Sn4+(0.71)、Zn2+(0.74)、Fe2+(0.72)、Cu2+(0.72)、Sb2+(0.76)较为接近,而与Pb2+(1.24)差别较大。根据刘英俊等(1984)的研究,铟与锡和锌的关系最密切,而它在硫化物矿物中最易于进入四面体配位晶格的硫化物矿物中,具有这种晶体结构的最常见矿物为闪锌矿、黄锡矿和黝铜矿等。近年来的研究显示,在自然界,铟进入由这些离子组成的矿物(硫化物)的顺序大致为:
表8-1 铟的地球化学参数
分散元素地球化学及成矿机制
表8-2 铟与相关元素的离子半径对比表
刘英俊等(1984)认为,在造岩矿物中,铟与Fe3+关系密切。根据我们对一些造岩矿物(包括钾长石、斜长石、角闪石、辉石、黑云母和白云母)中铟含量的分析结果,铟含量由高到低的顺序为:
角闪石(4×10-6~8×10-6)→辉石(2×10-6~5×10-6)→黑云母(1×10-6~2×10-6)→长石—白云母(-6)
不含Fe3+的矿物含铟性明显低于含Fe3+矿物,这一结果与刘英俊等的结论基本一致。而In3+离子半径与Fe3+离子半径相差较大。因此看来,离子半径不是铟进入某矿物的决定性因素。
二、铟在自然界的分布
表8-3为铟在部分陨石及月球岩石中的含量。到目前为止,宇宙的铟含量都为推测值,并且不同学者给出的值相差悬殊,如Suess和Urey(1956)给出的值为0.11×10-6,
表8-3 宇宙、陨石及月球岩石中铟的含量
Urey(1967)的值为0.80×10-6。陨石的铟含量是实测值,由于陨石类型和分析方法的不同,含量变化较大。事实上,浩瀚的宇宙,铟含量不可能用一个简单的数字来准确地表述。月球岩石的铟含量从检测不出到0.7×10-6都有(欧阳自远,1988),但其数据数量不足,还无法代表整个月球的铟含量。
实际上,无论是宇宙、陨石,还是月球,研究铟含量的目的只是建立一个对比的标准,其变化对探讨铟的富集与成矿并不重要。
铟在地球中的分布也有各种不同的说法。克拉克和华盛顿1924年给出的数据为n×10-11,费尔斯曼(1933~1939)、戈尔德施密特(1937)、维尔纳茨基(1949)、泰勒(1964)、黎彤(1990)给出的数据均为0.1×10-6,而Taylor(1980,1982)在确定初始地幔、现今地壳等地球圈层时,未给出地球岩石圈的铟丰度。多数学者给出的地壳铟含量为0.1×10-6。因此,刘英俊等(1984)也将铟的地壳丰度确定为0.1×10-6。这也是目前大家比较公认的地球铟丰度。
地球不同岩石中铟的含量研究得较多,表8-4为主要火成岩和沉积岩中铟的丰度。虽然这些数据代表全球相应岩石中铟的平均含量,但具体到某一地区或某一种岩石,差别非常大。因此,这些数据也只能作为一个对比指标。
表8-4 地球主要岩石铟丰度(10-6)
三、地质作用过程中铟的某些地球化学特点
就目前来说,除铟在岩浆岩中的含量及分布研究较多外,铟在沉积作用和变质作用过程中的地球化学特点研究得较少。很多情况下,分析项目中缺少铟元素。因此,讨论铟在沉积岩及变质岩中的地球化学特点是较困难的。下面,我们只对其中几个问题进行简单的讨论。
(一)铟在岩浆岩中的分布特点
岩浆岩中的铟,被认为总的特点是从基性-超基性岩类→中性岩类→酸性岩类,铟含量有增高的趋势(刘英俊等,1984)。我们的分析结果却出现不少相反的情况。
据Ivanov(1969)的研究,岩浆岩中的铟与(Fe3++Fe2+)的含量呈正相关(图8-1),后来的研究者也都默认这一研究结果。在基性-超基性岩石中,存在大量辉石、橄榄石等含铁矿物,而酸性岩中的含铁矿物主要为黑云母,有时有少量角闪石类矿物。基性-超基性岩与酸性岩相比,前者是富铁岩石,含铁矿物的量远远大于后者。因此,从单纯的含铁量来对比不同类型岩浆岩中铟的含量,应该出现从基性-超基性→酸性岩,铁含量降低,铟含量也应该降低,这与岩石从基性到酸性铟含量升高的结论是矛盾的。
图8-1 基性-超基性岩(a)和花岗岩(b)中In与FeO的关系
根据我们的分析结果,花岗岩及闪长岩中的黑云母和角闪石铟含量明显高于长石类矿物,这说明铟与铁有关是正确的。分析发现,对同一类型岩浆岩来说,铟含量的高低与铁含量有关,而对于不同类型的岩浆岩,这一结论不完全正确。我们认为,从基性-超基性到酸性岩铟含量升高的结论还有待大量数据来验证。
(二)岩石中铟含量随时间的变化
不同地质时代岩石中铟的变化资料还相当少。我们对华北克拉通北缘太古代花岗岩(TTG)、辽宁早元古代花岗混合岩、内蒙古中元古代花岗片麻岩、江西加里东期花岗岩和广东燕山期花岗岩的分析结果(表8-5)显示出,同类岩石,随着时代变新,铟含量有增高的趋势。这些岩石都是采自无矿岩体,没有受到矿化的影响。从酸性岩类的情况来看,这种趋势是存在的,其他岩石是否存在这种变化趋势,还需进一步验证。
表8-5 不同时代岩石的铟含量
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.
铟属于稀散金属,熔点156.61℃,沸点2080℃,具有质软、延展性好、强光投性和导电性等特点。铟的可塑性强,有延展性,可压成极薄的金属片。铟可以与许多金属形成合金,制成化合物半导体、光电子材料、特殊合金、新型功能材料以及有机金属化合物等,对应下游是半导体、焊料、整流器、热电偶。
铟是银白色,略带浅蓝色的金属,非常柔软,可以用指甲划。铟具有很强的可塑性、延展性,可以压制成片剂。铟金属一般用作制造低熔点合金、轴承合金、半导体、电光源等的原料。
铟以伴生金属分散在其他元素的矿物中,由于具有与硫的亲和性,铟主要富集在硫化物中,同时也存在于某些氧化物及硅酸盐矿物中。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,此外锡矿石、黑钨矿、普通角闪石中也含有铟。
因此铟的生产主要是在加工其他金属矿物时作为副产物进行提取。目前铟的主流工艺技术提取以萃取-电解法为主,其工艺流程主要如下:含铟原料→富集→化学溶解→净化→萃取→反萃取→锌(铝)置换→海绵铟→电解精练→精铟。
铟(Indium)是一种原子序数为49的化学元素,化学符号是In,是一种柔软的银白色并略带淡蓝色的金属。 铟的可塑性强,有延展性,可压成片,金属铟主要用作制造低熔合金、轴承合金、半导体、电光源等的原料。铟无毒,但有微弱的放射性,应避免与皮肤接触和食入。
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。
一种金属元素,符号In。
铟,汉语二级字,读作(yīn),其本义是金属元素,符号In(indium)。银白色,质软。用来制低熔合金、轴承和电子、光学原件等。
其他:
氧化铟锡,是一种置换固溶体,透明茶色薄膜或黄偏灰色块状,由90%In2O3和10%SnO2混合而成,主要用于制作液晶显示器、平板显示器、等离子显示器、触摸屏、电子纸、有机发光二极管、太阳能电池、抗静电镀膜、EMI屏蔽的透明传导镀、各种光学镀膜等。
2017年10月27日,世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考,氧化铟锡在2B类致癌物清单中。
氧化铟锡主要的特性是其电学传导和光学透明的组合。然而,薄膜沉积中需要作出妥协,因为高浓度电荷载流子将会增加材料的电导率,但会降低它的透明度。
氧化铟锡薄膜最通常是物理气相沉积、或者一些溅射沉积技术的方法沉积到表面。
因为铟的价格高昂和供应受限、ITO层的脆弱和柔韧性的缺乏、以及昂贵的层沉积要求真空,其它取代物正被设法寻找。碳纳米管导电镀膜是一种有前景的替代品(石墨烯是最佳的替代品)。这类镀膜正在被Eikos发展成为廉价、力学上更为健壮的ITO替代品。
PEDOT和PEDOT:PSS已经被爱克发和H.C. Starck制造出来。PEDOT:PSS层已经进入应用阶段(但它也有当暴露与紫外辐射下时它会降解以及一些其他的缺点)。别的可能性包括诸如铝-参杂的锌氧化物。
以上内容参考:起名网
in是铟元素。
铟,是一种金属元素,元素符号为In,原子序数为49,位于元素周期表第五周期IIIA族。其单质是一种银白色并略带淡蓝色的金属, 质地非常软,能用指甲刻痕。可塑性强,有延展性,可压成片。金属铟主要用于制造低熔合金、轴承合金、半导体、电光源等的原料。
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℃。密度7.30g/cm3。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,其中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。
以上内容参考:百度百科—铟
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