Индий и его характеристики

Общая характеристика индия

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Индий – сорок девятый элемент Периодической таблицы. Обозначение – In от латинского «indium». Расположен в пятом периоде, IIIA группе. Относится к металлам. Заряд ядра равен 49.

Индий относится к числу редких химических элементов и в сколько-нибудь значительных концентрациях в природе не встречается. Его получают, главным образом, из цинковых концентратов после выплавки цинка.

В свободном состоянии индий представляет собой серебристо-белый (рис. 1) металл с низкими температурами кипения и плавления. На воздухе он довольно стоек, воду не разлагает, но легко растворяется в кислотах и щелочах.

Рис. 1. Индий. Внешний вид.

Атомная и молекулярная масса индия

Относительной молекулярная масса вещества (M_r) – это число, показывающее, во сколько раз масса данной молекулы больше 1/12 массы атома углерода, а относительная атомная масса элемента (A_r) — во сколько раз средняя масса атомов химического элемента больше 1/12 массы атома углерода.

Поскольку в свободном состоянии индий существует в виде одноатомных молекул In, значения его атомной и молекулярной масс совпадают. Они равны 114,818.

Изотопы индия

Известно, что в природе индий может находиться в виде двух стабильных изотопов, один из которых радиоактивен (¹¹⁵In – 95,71%)и ¹¹³In (4,29%). Их массовые числа равны 113 и 115 соответственно. Ядро атома изотопа индия ¹¹³In содержит сорок девять протонов и шестьдесят четыре нейтрона, а изотопа ¹¹⁵In – такое число протонов и шестьдесят шесть нейтронов.

Существуют искусственные нестабильные изотопы индия с массовыми числами от 97-ми до 135-ти, а также более двадцатиизомерных состояния ядер.

Ионы индия

Распределение электронов по орбиталям в атоме индия выглядит следующим образом:

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁶4d¹⁰5s²5р ¹.

В результате химического взаимодействия индий отдает свои валентные электроны, т.е. является их донором, и превращается в положительно заряженный ион:

In⁰ -1e → In⁺;

In⁰ -3e → In³⁺.

Молекула и атом индия

В свободном состоянии индий существует в виде одноатомных молекул In. Приведем некоторые свойства, характеризующие атом и молекулу индия:

Энергия ионизации атома, эВ	5,78
Относительная электроотрицательность	1,78
Радиус атома, нм	0,166

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание

Осуществите ряд химических превращений:

In→ In₂O₃→ In₂S₃→ InCl₃→ In(OH)₃.

Ответ

В ходе сгорания индия на воздухе при температуре 800^oС происходит образование оксида индия (III):

4In + 3O₂→ 2In₂O₃.

При нагревании (500 — 700^oС) смеси оксида индия (III) с сероводородной кислотой образуется сульфид индия:

In₂O₃ + 3H₂S→In₂S₃ + 3H₂O.

Сульфид индия растворяется в концентрированной соляной кислоте с образованием хлорида индия и сероводорода:

In₂S₃ + 6HCl_conc→ 2InCl₃ + 3H₂S.

Хлорид индия взаимодействует с разбавленными растворами щелочей с образованием гидроксида:

InCl₃ + 3NaOH_dilute→ In(OH)₃¯ + 3NH₄Cl.

ПРИМЕР 2

Задание

Рассчитайте массовые доли элементов, входящих в состав оксида индия, если его молекулярная формула имеет вид In₂O₃.

Решение

Массовая доля элемента в составе какой-либо молекулы определяется по формуле:

ω (Х) = n × Ar (X) / Mr (HX) × 100%.

Найдем молекулярную массу оксида индия:

Mr(In₂O₃) = 2×Ar(In) + 3×Ar(O) = 2×115 + 3×16 = 230 + 48 = 278г.

Тогда, массовые доли индия и кислорода будут равны:

ω (In) = 2 × Ar (In) / Mr (In₂O₃) × 100%;

ω (In) = 2 × 115 / 278 × 100% = 82,73%.

ω (O) = 3 × Ar (O) / Mr (In₂O₃) × 100%;

ω (O) = 3 × 16 / 278 × 100% = 17,27%.