銦 Indium
- 銦是一種金屬元素，英文名稱：Indium，元素符號In，屬於IIIA族金屬元素，原子序數：49，相對原子質量：114.8，熔點156.61℃，沸點2060℃。相對密度7.31g/cm³。銦是銀白色並略帶淡藍色光澤的金屬，質地非常軟，能用指甲刻痕，可塑性強，延展性好，可壓成片。常溫下金屬銦不被空氣氧化。銦具有輕微放射性，因此應避免與面板接觸和食入。銦在地殼中的含量為1×10^(-5)％，它雖然也有獨立礦物，如硫銦銅礦（CuInS2）、硫銦鐵礦（FeInS4）、水銦礦［In（OH）3］等，但量極少，銦主要呈類質同象存在於鐵閃鋅礦（銦的含量為0.0001％～0.1％）、赤鐵礦、方鉛礦以及其他多金屬硫化物礦石中。此外錫礦石、黑鎢礦、普通角閃石中也含有銦。金屬銦被廣泛應用於宇航、無線電和電子工業、醫療、國防、高新技術、能源等領域。
銦的發現及產業發展
【銦的發現簡史】
- 銦元素是在1863年由德國的賴希和李希特，用光譜法研究閃鋅礦時發現的。
- 銦的發現要歸功於元素鉈的發現，在鉈被發現和取得後，德國弗賴貝格(Freiberg)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。他在1863年開始在夫賴堡希曼爾斯夫斯特(Himmelsfüst)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、矽土、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，但他卻沒有獲得期望的元素。然而他得到了一種不知成分的草黃色沉澱物，並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)。兩位科學家共同署名發現銦的報告。分離出金屬銦還是他們二者共同完成的。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。
【銦的產業發展】
- 銦的工業化生產開始於20世紀20年代初。近年來，全球對銦的需求快速增長。2003年以來，每年以5-10%的速度遞增。2008年之前，全球精銦產量呈逐年增加之勢，2008年以後，由於世界各國加強對資源的保護，銦的供應量逐漸減少。
- 隨著人們對銦的認識和研究不斷深入，目前銦在資訊、宇航、能源、軍事工業及醫藥衛生領域，在平板顯示器、合金、半導體資料傳輸、航天產品和太陽能電池的製造等方面，都起著很重要的作用。特別是隨著IT產業的迅猛發展，膝上型電腦、電視和手機等各種新型液晶顯示器以及接觸式螢幕、建築用材料對ITO薄膜或ITO玻璃的需求日益增加（ITO靶材生產佔全球銦用量的70%以上），對銦的市場狀態有著重要的影響。
- 正是由於銦行業的迅速發展，且全球銦資源非常有限。近年來各國都開始加強對銦的儲備。
【我國銦行業發展情況】
- 我國銦資源儲量較為豐富，國內產能多用於出口，近兩年來，隨著國家對銦出口限額的制定，國內外銦價的持續倒掛，國內銦出口越來越少，主要出口國的頭銜逐漸消失。由於國外銦價相對低廉，此前銦的主要消費大國--日本，現在已經不從中國進行採購，韓國逐漸取代了中國的地位。
- 我國銦行業的發展起步較晚，銦產業依舊存在著發展不平衡、結構不完整等多方面問題。如：銦錠產量大，使用量小；主要以生產粗銦和精銦為主，深加工產品的工業化和產業化一直沒有突破性進展；高純銦、ITO 靶材、含銦半導體材料等高技術含量、高附加值的產品一直沒能形成市場競爭力，產量很少，大量需要從國外進口。因此調整產業結構，不斷進行科技創新才是我國銦產業發展的重要方向。
銦的性質：銦的物理性質和化學性質
【銦的物理性質】
- 銦，熔點156.61℃，沸點2060℃，相對密度7.31g/cm³，是銀白色並略帶淡藍色光澤的金屬，質地非常軟，用指甲可以輕易地在其表面留下劃痕，可塑性強，延展性好，可壓成片。純銦棒彎曲時能發出一種吱吱的叫聲。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。液態銦流動性極好,可用於鑄造高品質量鑄件。銦比鋅或鎘的揮發性小,但在氫氣或真空中加熱能夠昇華。銦，有微弱的放射性，在使用中儘可能避免直接接觸。天然銦有兩種主要同位素，其一為In-113為穩定核素，In-115為β- 衰變。
【銦的化學性質】
- 常溫下金屬銦不易被空氣氧化，從常溫到熔點(156.61℃)之間，在100℃左右時銦開始氧化，表面形成極薄的氧化膜，溫度更高時，能與氧、鹵素、硫、硒、碲、磷反應，銦能與汞形成汞齊。在強熱下(溫度高於800℃)銦發生燃燒生成氧化銦，火焰為藍紅色。
- 大塊金屬銦不與沸水和鹼反應，但粉末狀的銦可與水作用，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）。
- 銦有+1、+2、+3三種價態，主要氧化態為+1和+3，三價的銦在水溶液中是穩定的，而一價化合物受熱通常發生歧化反應。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。
- 銦在它的化合物中能形成共價鍵。某些銦鹽的溶液有低的導電性，一般電解加工銦通常用氰化物、硫酸鹽、氨基磺酸鹽和氟硼酸鹽進行操作。
【銦化合物】
- 銦能形成+1、+2和+3價的化合物，其中主要為+3價的銦化合物，如In2O3、InCl3、InN。銦的碳化物在室溫下不能穩定存在，但三元碳化物有過報道，如Mn3InC、(Ln)3InC等。濃的高氯酸銦、硫酸銦和硝酸銦溶液具有高粘度。
- 銦的有機化合物有三甲基銦(Me3In)、三苯基銦(Ph3In)等，三甲基銦和三乙基銦(Et3In)都易在空氣中自燃。短時間內，0℃時的Me2InClO4在水中是穩定的。
- 茂基銦(C5H5In)是銦在唯一的+1氧化態有機衍生物，是一種對溼氣穩定，對氧敏感的淡黃色晶體。
【配位聚合物】
- 1. In(Ⅲ)與剛性的二羧酸（1,3-間苯二甲酸和1,4-萘二酸），在不同的溶劑中得到了四個化合物[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)與柔性的二羧酸（1,4-苯二乙酸，反式-1,4-環己二酸和4,4’-二苯醚二甲酸），在不同的溶劑熱條件下，得到了三個化合物(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)與旋光性的D-樟腦酸（D-H_2Cam），在溶劑熱的條件下合成了一個3D具有單一手性結構的銦配位聚合物InH(D-C_(10)H_(14)O_4)_2(8)。
- 4. In(Ⅲ)與含氮雜環羧酸（2-吡啶羧酸和2,3-吡嗪二羧酸），在溶劑熱條件下合成了兩個化合物In_2(OH)_2(2-PDC)_4(9)和HIn(2,3-PDC)_2(10)。
