인듐

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인듐(49In)
49 CdInSn
Ga

In

Tl
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리버모륨 (미확정)
우눈셉튬 (미확정)
우누녹튬 (미확정)
단순 정방정계
49 전자 껍질
49In
일반적 성질
, 주기, 구역 13족, 5주기, p-구역
화학 계열 전이후 금속
겉보기 광택있는 은회색
In,49.jpg
원자 질량 114.818(3) g/mol
전자 배열 [Kr] 4d10 5s2 5p1
준위전자 2, 8, 18, 18, 3
인듐의 전자껍질 (2, 8, 18, 18, 3)
물리적 성질
상태 고체
밀도 (실온) 7.31 g·cm−3
액체 밀도 (녹는점) 7.02 g·cm−3
녹는점 429.75 K
끓는점 2345 K
융해열 3.281 kJ/mol
기화열 231.8 kJ/mol
열용량 (25 °C) 26.74 J/(mol·K)
증기압
압력(Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
온도(K) 1196 1325 1485 1690 1962 2340
원자의 성질
산화수 3
(양쪽성 산화물)
전기 음성도 1.78 (폴링 척도)
이온화 에너지 1차: 558.3 kJ/mol
2차: 1820.7 kJ/mol
3차: 2704 kJ/mol
원자 반지름 155 pm
원자 반지름 (계산) 156 pm
공유 반지름 144 pm
판데르발스 반지름 193 pm
그 밖의 성질
결정 구조 단순 정방정계
자기적 질서 반자성
전기저항률 (20 °C) 83.7 nΩ·m
열전도율 (300 K) 81.8 W/(m·K)
열팽창계수 (25 °C) 32.1 µm·m−1·K−1
음속 (막대) (20 °C) 1215 m/s
영률 11 GPa
모스 굳기 1.2
브리넬 굳기 8.83 MPa
CAS 등록번호 7440-74-6
주요 동위 원소
동위체 존재비 반감기 DM DE
(MeV)
DP
113In 4.3% 안정
115In 95.7% 4.41 E14 y Beta- 0.495 115Sn
동위 원소 목록

인듐(←영어: indium 인디엄[*], 문화어: 인디움←독일어: Indium 인디움[*])은 화학 원소로 기호는 In(←라틴어: indium 인디움[*])이고 원자 번호는 49이다. 무르고 연성이 있으며 잘 녹는 은백색의 희유금속으로, 화학적 성질은 갈륨이나 탈륨과 비슷하다. 산화 인듐 주석으로 발광 디스플레이(LED)에 쓰이는 투명 전극이나 액정 화면(LCD)을 만드는 데 이용된다. 일부 금속과 혼합하면 녹는점이 낮아지므로 이 첨가되지 않는 땜납을 만드는데 사용된다. 대부분을 차지하는 동위 원소115In가 매우 긴 반감기로 붕괴하지만 불안정 동위원소가 있어 불안정 원소로 분류된다.

특성[편집]

인듐은 매우 무르고 전성연성이 뛰어나며, 밝은 광택이 있는 은백색의 금속 원소로 다른 금속 원소들에 비해 희귀한 편이다. 모스 굳기 1.2로 매우 무르기 때문에 나트륨처럼 칼로 자를 수도 있다. 인듐 막대를 구부리면 주석을 구부릴 때와 비슷하게 높은 파열음이 난다. 녹는점은 156.6℃로 비교적 낮은 편이다. 같은 족 원소인 갈륨에 비해서는 녹는점이 높고 탈륨보다는 녹는점이 낮지만 끓는점은 2072℃로 갈륨보다 낮고 탈륨보다는 높아 녹는점과 끓는점이 정반대의 경향을 나타낸다. 밀도는 7.31g/cm3으로 갈륨보다 높고 탈륨보다 낮다. 3.41K 이하에서는 초전도체의 성질을 나타낸다. 표준 상태에서는 정방정계 구조의 결정을 이룬다.

동위 원소[편집]

지구상에서는 113In과 115In만이 존재한다. 전체 인듐의 95.7%가 115In이지만 이는 방사성 동위 원소이며, 우주의 나이보다 긴 4.41×1014년의 반감기를 거쳐 주석-115로 베타 붕괴한다. 이처럼 방사성 동위 원소가 안정한 동위 원소보다 더 많이 존재하는 경우는 인듐, 텔루륨, 레늄뿐이다. 나머지 4.3%를 차지하는 113In은 안정하다.

인듐은 원자량 97에서 135 사이에 39종류의 동위 원소가 알려져 있다. 이 중 인듐-115를 제외하고 가장 반감기가 긴 방사성 동위 원소는 인듐-111로 반감기가 약 2.8일이다. 나머지 방사성 동위 원소들은 반감기가 5시간 미만이다.

역사[편집]

1863년 독일 화학자 라이히(Ferdinand Reich)와 리히터(Hieronymous Theodor Richter)는 현재 독일 작센 주 프라이베르크 인근의 광산에서 얻은 광물들을 분석하고 있었다. 주로 아연을 함유한 광석을 염산에 반응시켜 염화 아연을 얻은 후 분광기로 이들의 스펙트럼을 관찰하였는데, 이 중 일부 광석에는 녹색의 선 스펙트럼을 남기는 탈륨 대신 밝은 푸른색 선을 남기는 새로운 원소가 포함되어 있음을 확인하였다. 그 당시까지 푸른 선 스펙트럼을 내놓는 원소는 발견되지 않았다. 두 사람은 스펙트럼의 색인 남색(indigo)에서 이름을 따 '인듐'이라는 이름을 붙였고, 이듬해 리히터는 인듐을 순수한 형태로 분리하였다. 1924년에는 인듐이 비철 금속을 안정화시키는 특성이 발견되어 처음으로 중요하게 사용되기 시작하였다. 제2차 세계대전 기간 동안 파란색 발광 다이오드(LED) 제조와 항공기 엔진에 첨가되는 용도로 사용되었으나 1950년대 초반까지만 하더라도 매우 제한된 용도로만 사용되었다.

이후 1952년 인듐이 포함된 반도체의 생산이 본격화되었고 1970년대에 이르러서는 원자로 제어봉에 사용되었다. 1992년부터는 산화 인듐 주석으로 액정을 만드는데 널리 사용되기 시작하였다. 2012년 기준으로 중국(390톤)이 가장 많은 양을 생산하였고, 캐나다, 일본, 대한민국 등이 각각 70톤으로 그 뒤를 이었다.

용도[편집]

인듐은 제2차 세계대전 동안 고성능 항공기의 엔진에 처음으로 실용적인 목적으로 사용되었다. 이후 녹는점이 낮은 합금, 땜납, 전자 제품, 반도체 제조 공정 등에 사용되기 시작하였다. 1980년대 중반에는 인화 인듐을 이용한 반도체가 개발되었고 산화 인듐 주석이 액정 화면(LCD)에 널리 사용되었다. 방사성 동위 원소인 인듐-111은 핵의학에서 특정한 단백질이나 백혈구의 이동을 파악하는데 쓰는 동위 원소 추적자로 많이 사용된다.

주의사항[편집]

순수한 인듐은 보통 무해한 것으로 간주된다. 인듐에 대한 노출이 큰 반도체 산업 현장에서는 아직까지 인듐 중독에 의한 부작용 사례는 보고된 적이 없다. 또, 대부분의 인듐 화합물은 물에 잘 녹지 않기 때문에 체내에도 잘 흡수되지 않아 별 독성을 나타내지는 않는다. 그러나 수용성인 인듐 이온은 직접 체내에 들어오면 콩팥에 손상을 줄 수 있으며, 심장에도 영향을 줄 수 있다. 염화 인듐, 인화 인듐 등은 에 들어오면 독성을 나타내기도 한다.

외부 연결[편집]