Az indium egy ragyogó ezüst fém, amely olyan puha és formázható, hogy körmével megkarcolható és szinte bármilyen alakba hajlítható. A természetben az indium nagyon ritka, és szinte mindig nyomelemként található meg más ásványi anyagokban - különösen a cinkben és az ólomban -, amelyekből tipikusan melléktermékként nyerik. A Föld kéregében a becslések szerint 0,1 ppm (ppm) - egy kicsit bőségesebb, mint az ezüst vagy a higany - állítja a Kémiai Királyi Társaság.
Az indium alacsony olvadáspontja egy fémnél: 313,9 fok (Fahrenheit) (156,6 Celsius fok). Ezen a hőmérsékleten bármi oly módon, hogy lila vagy indigó lánggal ég. Az Indium neve abból a briliáns indigófényből származik, amelyet egy spektroszkóp mutat.
Csak a tények
- Atomi szám (protonok száma a magban): 49
- Atom szimbólum (az elemek periodikus tábláján): In
- Atomsúly (az atom átlagos tömege): 114.8.8
- Sűrűség: 7,31 gramm / cm3
- Fázis szobahőmérsékleten: Szilárd
- Olvadáspont: 313,88 F (156,6 C)
- Forráspont: 2 772,6 F (2 072 C)
- Izotópok száma (ugyanazon elem atomjai eltérő számú neutronnal): 35, amelyek felezési ideje ismert; 1 stabil; 2 természetben előforduló
- Leggyakoribb izotóp: In-115
Felfedezés
Az Indiumot 1863-ban a német kémikus, Ferdinand Reich fedezte fel a németországi Freiberg Bányászati Iskolában. Reich egy olyan cink-ásványi keverék mintáját vizsgálta, amely szerinte a nemrégiben felfedezett tallium elemet tartalmazta. Az érc pörkölése után a kén nagy részének eltávolítása céljából sósavat alkalmazott a maradék anyagokra. Ezután sárgás szilárd anyag jelenik meg. Arra gyanította, hogy ez egy új elem szulfidja lehet, ám mivel színvakja volt, felkérte német vegyésztársat, Hieronym T. T. Richtert, hogy vizsgálja meg a minta spektrumát. Richter ragyogó lila színű vonalat észlelt, amely nem egyezett az ismert elemek spektrális vonalával.
Együtt dolgozva a két tudós elkülönítette az új elem mintáját, és bejelentette felfedezését. Az új elemet indiumnak nevezték el, a latin szó után indicum, ibolya. Sajnos viszonyuk megsérült, amikor Reich megtudta, hogy Richter állította, hogy felfedezője, a Királyi Kémiai Társaság (RSC) szerint.
Felhasználások
Több mint egy évszázaddal az indium felfedezése után az elem még mindig relatív homályban feküdt, mivel senki sem tudta, mit kezd vele. Manapság az indium létfontosságú a világgazdaság számára indium-ón-oxid (ITO) formájában. Ennek oka az, hogy az ITO továbbra is a legjobb anyag az LCD-k (folyadékkristályos kijelzők) növekvő igényének kielégítéséhez az érintőképernyőkön, síkképernyős tévéknél és napelemeken.
Az ITO-nak számos olyan tulajdonsága van, amely lehetővé teszi az LCD és más síkképernyős kijelzők számára való tökéletes alkalmazást: átlátszó; vezet áramot; erősen tapad az üveghez; ellenáll a korróziónak; és kémiai és mechanikusan stabil.
Az ITO-t általában üveg és tükrök vékony bevonatainak elkészítésére is használják. Például, ha az ITO repülőgép vagy autó szélvédőjével borítja, az üveg lehetővé teszi az üveg jégtelenítését vagy páramentesítését, és ez csökkenti a légkondicionáló igényeit.
Az LCD növekvő igénye az utóbbi években jelentősen megemelte az indium árait, az RSC szerint. Az újrafeldolgozás és a gyártás hatékonysága azonban hozzájárult a kereslet és a kínálat közötti egyensúly megteremtéséhez.
Az indiumot általában ötvözetek előállításához használják, és gyakran "fém vitaminnak" hívják, vagyis az RSC szerint az indium apró szintje drasztikus különbséget okozhat egy ötvözetben. Például, ha kis mennyiségű indiumot ad hozzá az aranyhoz és a platinaötvözethez, ez sokkal nehezebbé válik. Az indiumötvözetek nagysebességű motorok és más fémfelületek csapágyainak bevonására szolgálnak. Alacsony olvadáspontú ötvözeteit sprinklerfejekben, tűz-ajtó összeköttetésekben és olvasztható dugókban is használják.
Az indiumfém szokatlanul lágy és formázható marad nagyon alacsony hőmérsékleten, ezért tökéletesen alkalmazható szerszámokhoz, amelyek rendkívül hideg körülmények között szükségesek, mint például kriogén szivattyúk és nagyvákuumrendszerek. Egy másik egyedülálló minőség a tapadása, amely forrasztóanyagként nagyon hasznos.
Az indiumot különféle elektromos készülékek gyártásához használják, például egyenirányítók (eszközök, amelyek váltakozó áramot egyenértékűvé konvertálnak), termisztorok (a hőmérséklettől függő elektromos ellenállás) és fényvezetők (eszközök, amelyek növelik villamos vezetőképességüket, ha fénynek vannak kitéve).
Forrás és bőség
Az indium ritkán fordul elő nem kombinált természetben, és tipikusan a cink-, vas-, ólom- és rézércben található. Ez a földkéreg 61. leggyakoribb eleme, és körülbelül háromszor bonyolultabb, mint az ezüst vagy a higany, az USA geológiai felmérése (USGS) szerint. Becslések szerint a földkéregben körülbelül 0,1 ppm (ppm) lesz. A tömeg szerint az indium becslések szerint 250 ppm (ppb), a Chemicool szerint. A természetes indium az I-115 (95,72%) és az I-113 (4,28%) izotópok keveréke, állítja az Encyclopaedia Britannica.
A legtöbb ipari indium Kanadából származik, évente körülbelül 75 tonna. A fémtartalékok becslések szerint meghaladják az 1500 tonnát. Lenntech szerint a megművelt talajok néha gazdagabbak az indiumban, mint a nem megművelt talajok, amelyek némi szintje akár 4 ppm is lehet.
Aki tudta?
- Az indiumfém hajlítva magas hangú "sikolyot" ad ki. Hasonlóan a "ón síráshoz", ez a sikoly inkább egy pattogó hangnak hangzik.
- Az indium hasonló a galliumhoz, hogy könnyen nedvesíti az üveget, és nagyon hasznos alacsony olvadáspontú ötvözetek előállításához. A 24% indiumot és 76% galliumot tartalmazó ötvözet folyékony szobahőmérsékleten.
- Az USGS szerint az első nagyszabású indium-alkalmazás a II. Világháborúban a nagy teljesítményű repülőgép-hajtóművek csapágyainak bevonása volt.
- Lenntech szerint nem kombinált indiumfém mintákat találtak Oroszország egyik régiójában.
Jobb akkumulátorok
Az indium bevonat egy nap erősebb és hosszabb élettartamú újratölthető lítium akkumulátort eredményezhet - állítja az Angewandte Chemie folyóiratban közzétett tanulmány. Az indium bevonat egyenletesebb lítium lerakódást biztosítana töltés közben, pufferol minden negatív mellékreakciót és növeli a tárolást.
A lítium-ion akkumulátor egy olyan típusú újratölthető elem, amelyet általában hordozható technológiákban használnak, mint például mobiltelefonok és laptopok. A kisülés során a lítium-ionok a negatív elektródról (anód) a pozitív elektródra (katódra) mozognak. Amíg az akkumulátor töltődik, a lítium-ionok ellentétes irányban haladnak - a negatív elektród lesz katód, a pozitív elektród pedig anód.
Jelenleg a lítium-ion akkumulátorok grafitból készült anódokat használnak, amelyeket lítium tárolására használnak az akkumulátor töltésekor. A grafit használatának ígéretes alternatívája a fém anódok - például a lítium fém -, amelyek sokkal nagyobb tárolási kapacitást kínálhatnak. A fém anódok használatának egyik fő problémája azonban az, hogy a fém egyenetlen lerakódása van az akkumulátor töltése közben. Ez dendritek képződéséhez vezet (egy elágazó faszerű szerkezetű kristálytömeg). Hosszú használat után ezek a dendritek annyira növekednek, hogy rövidre zárják az akkumulátort.
A fém anódok másik problémája az, hogy nemkívánatos mellékreakciókat okoznak a reaktív fém elektródok és az elektrolit (az anyag, amely lehetővé teszi az elektromos áramlását a pozitív és negatív elektródok között) között. Ezek a reakciók jelentősen csökkenthetik az akkumulátor élettartamát.
A Rensselaer Politechnikai Intézet és a Cornell University kutatói új alternatívát vezettek be: a lítium indiumsóoldatban történő bevonását. Az indiumréteg egységes és öngyógyító, amikor az elektróda használatban van. A Science Daily kutatási sajtóközleménye szerint kémiai összetétele változatlan, és a töltési / kisütési ciklusok során is érintetlen marad, megakadályozva az oldalsó reakciókat. A dendriteket szintén kiküszöbölik, így a felület sima és kompakt maradhat.
