铟 Indium
- 铟是一种金属元素，英文名称：Indium，元素符号In，属于IIIA族金属元素，原子序数：49，相对原子质量：114.8，熔点156.61℃，沸点2060℃。相对密度7.31g/cm³。铟是银白色并略带淡蓝色光泽的金属，质地非常软，能用指甲刻痕，可塑性强，延展性好，可压成片。常温下金属铟不被空气氧化。铟具有轻微放射性，因此应避免与皮肤接触和食入。铟在地壳中的含量为1×10^(-5)％，它虽然也有独立矿物，如硫铟铜矿（CuInS2）、硫铟铁矿（FeInS4）、水铟矿［In（OH）3］等，但量极少，铟主要呈类质同象存在于铁闪锌矿（铟的含量为0.0001％～0.1％）、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。金属铟被广泛应用于宇航、无线电和电子工业、医疗、国防、高新技术、能源等领域。
铟的发现及产业发展
【铟的发现简史】
- 铟元素是在1863年由德国的赖希和李希特，用光谱法研究闪锌矿时发现的。
- 铟的发现要归功于元素铊的发现，在铊被发现和取得后，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，但他却没有获得期望的元素。然而他得到了一种不知成分的草黄色沉淀物，并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)。两位科学家共同署名发现铟的报告。分离出金属铟还是他们二者共同完成的。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年在法国科学院展出。
【铟的产业发展】
- 铟的工业化生产开始于20世纪20年代初。近年来，全球对铟的需求快速增长。2003年以来，每年以5-10%的速度递增。2008年之前，全球精铟产量呈逐年增加之势，2008年以后，由于世界各国加强对资源的保护，铟的供应量逐渐减少。
- 随着人们对铟的认识和研究不断深入，目前铟在信息、宇航、能源、军事工业及医药卫生领域，在平板显示器、合金、半导体数据传输、航天产品和太阳能电池的制造等方面，都起着很重要的作用。特别是随着IT产业的迅猛发展，笔记本电脑、电视和手机等各种新型液晶显示器以及接触式屏幕、建筑用材料对ITO薄膜或ITO玻璃的需求日益增加（ITO靶材生产占全球铟用量的70%以上），对铟的市场状态有着重要的影响。
- 正是由于铟行业的迅速发展，且全球铟资源非常有限。近年来各国都开始加强对铟的储备。
【我国铟行业发展情况】
- 我国铟资源储量较为丰富，国内产能多用于出口，近两年来，随着国家对铟出口限额的制定，国内外铟价的持续倒挂，国内铟出口越来越少，主要出口国的头衔逐渐消失。由于国外铟价相对低廉，此前铟的主要消费大国--日本，现在已经不从中国进行采购，韩国逐渐取代了中国的地位。
- 我国铟行业的发展起步较晚，铟产业依旧存在着发展不平衡、结构不完整等多方面问题。如：铟锭产量大，使用量小；主要以生产粗铟和精铟为主，深加工产品的工业化和产业化一直没有突破性进展；高纯铟、ITO 靶材、含铟半导体材料等高技术含量、高附加值的产品一直没能形成市场竞争力，产量很少，大量需要从国外进口。因此调整产业结构，不断进行科技创新才是我国铟产业发展的重要方向。
铟的性质：铟的物理性质和化学性质
【铟的物理性质】
- 铟，熔点156.61℃，沸点2060℃，相对密度7.31g/cm³，是银白色并略带淡蓝色光泽的金属，质地非常软，用指甲可以轻易地在其表面留下划痕，可塑性强，延展性好，可压成片。纯铟棒弯曲时能发出一种吱吱的叫声。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。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。铟，有微弱的放射性，在使用中尽可能避免直接接触。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。
【铟的化学性质】
- 常温下金属铟不易被空气氧化，从常温到熔点(156.61℃)之间，在100℃左右时铟开始氧化，表面形成极薄的氧化膜，温度更高时，能与氧、卤素、硫、硒、碲、磷反应，铟能与汞形成汞齐。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。
- 大块金属铟不与沸水和碱反应，但粉末状的铟可与水作用，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）。
- 铟有 1、 2、 3三种价态，主要氧化态为 1和 3，三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。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。
- 铟在它的化合物中能形成共价键。某些铟盐的溶液有低的导电性，一般电解加工铟通常用氰化物、硫酸盐、氨基磺酸盐和氟硼酸盐进行操作。
【铟化合物】
- 铟能形成 1、 2和 3价的化合物，其中主要为 3价的铟化合物，如In2O3、InCl3、InN。铟的碳化物在室温下不能稳定存在，但三元碳化物有过报道，如Mn3InC、(Ln)3InC等。浓的高氯酸铟、硫酸铟和硝酸铟溶液具有高粘度。
- 铟的有机化合物有三甲基铟(Me3In)、三苯基铟(Ph3In)等，三甲基铟和三乙基铟(Et3In)都易在空气中自燃。短时间内，0℃时的Me2InClO4在水中是稳定的。
- 茂基铟(C5H5In)是铟在唯一的 1氧化态有机衍生物，是一种对湿气稳定，对氧敏感的淡黄色晶体。
【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)。
- 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)。
- 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)。
- 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)。
