Indium je lesklý stříbřitý kov, který je tak měkký a poddajný, že může být poškrábaný nehtem a ohnutý do téměř jakéhokoli tvaru. V přírodě, indium je poměrně vzácné a téměř vždy se vyskytuje jako stopový prvek v dalších minerálů, zejména zinku a olova, ze které je obvykle získán jako vedlejší produkt. Jeho odhadovaná hojnost v zemské kůře je 0, 1 dílů na milion (ppm) – o něco hojnější než stříbro nebo rtuť, podle královské společnosti chemie.
Indium má nízkou teplotu tání pro kov: 313.9 stupňů Fahrenheita (156,6 stupňů Celsia). Při čemkoli nad touto teplotou hoří fialovým nebo indigovým plamenem. Název India je odvozen od brilantního indigového světla, které ukazuje ve spektroskopu.
fakta
- Atomové číslo (počet protonů v jádře): 49
- Atomové symbol (na periodické tabulky prvků): V
- Atomové hmotnosti (průměrné hmotnosti atomu): 114.8.8
- Hustota: 7.31 gramů na centimetr krychlový
- Fáze při pokojové teplotě: Pevné
- bodu Tání: 313.88 stupňů F (156.6 ° C)
- bod Varu: 3,761.6 F (2,072 C)
- Počet izotopů (atomy téhož prvku s různým počtem neutronů): 35, jejichž poločasy jsou známé; 1 stabilní; 2 přirozeně se vyskytující
- nejběžnější izotop: V-115
Objev
Indium bylo objeveno v roce 1863 německý chemik Ferdinand Reich ve Freibergu Škola báňská v Německu. Reich studoval vzorek minerální směsi zinku, o které si myslel, že by mohla obsahovat nedávno objevený prvek thallium. Po pražení rudy, aby se odstranila většina síry, aplikoval kyselinu chlorovodíkovou na zbývající materiály. Poté pozoroval nažloutlou pevnou látku. Měl podezření, že by to mohlo být sulfid nového prvku, ale protože byl barvoslepý, požádal kolegy, německý chemik – T. Richter zkoumat vzorek spektra. Richter si všiml brilantní fialové barvy, která neodpovídala spektrální linii žádného známého prvku.
společně oba vědci izolovali vzorek nového prvku a oznámili jeho objev. Pojmenovali nový prvek indium, po latinském slově indicum, což znamená fialová. Jejich vztah se bohužel zhoršil, když se Reich dozvěděl, že Richter tvrdil, že je objevitelem, podle královské společnosti chemie(RSC).
používá
více než století po objevu India ležel prvek stále v relativní temnotě, protože nikdo nevěděl, co s tím dělat. Dnes je indium životně důležité pro světovou ekonomiku ve formě oxidu India cínu (ITO). Je to proto, že ITO zůstává nejlepším materiálem pro vyplnění rostoucí potřeby LCD (displeje z tekutých krystalů) v dotykových obrazovkách, TV s plochou obrazovkou a solárních panelech.
ITO má několik vlastností, které je ideální pro LCD a jiných plochých panelových displejů: To je transparentní; vede elektřinu; silně drží na skle; odolává korozi a je chemicky a mechanicky stabilní.
ITO se také běžně používá k výrobě tenkých povlaků na sklo a zrcadla. Když potažené nad skel letadel nebo automobilů, například, ITO umožňuje sklo, aby de-ice nebo de-mlhy, a to může snížit klimatizace požadavků.
rostoucí poptávka po LCD displejích podle RSC v posledních letech výrazně zvýšila ceny India. Recyklace a efektivita výroby však pomohly vytvořit dobrou rovnováhu mezi nabídkou a poptávkou.
Indium se běžně používá k výrobě slitin, a je často odkazoval se na jako „metal vitamin“, což znamená, že malé úrovně indium může mít drastický rozdíl v slitiny, podle RSC. Například přidání malého množství India do slitin zlata a platiny je činí mnohem těžšími. Slitiny India se používají k potahování ložisek vysokorychlostních motorů a jiných kovových povrchů. Jeho nízkotavitelné slitiny se také používají v postřikovacích hlavách, protipožárních dveřích a tavitelných zátkách.
kovové Indium zůstává neobvykle měkký a poddajný při velmi nízkých teplotách, takže je ideální pro použití v nástroje potřebné v extrémně chladných podmínkách, jako kryogenních čerpadel a vakuových systémů. Další jedinečnou kvalitou je jeho lepivost, což je velmi užitečné jako pájka.
Indium se používá při tvorbě různých elektrických zařízení, jako jsou usměrňovače (zařízení, které převádí střídavý proud na stejnosměrný), termistory (elektrický odpor závislý na teplotě) a photoconductors (zařízení, které zvyšují jejich elektrická vodivost při vystavení světlu).
zdroj & hojnost
Indium se v přírodě vyskytuje jen zřídka a obvykle se vyskytuje v zinkových, železných, olověných a měděných rudách. Podle amerického Geologického průzkumu (USGS) je to 61. nejběžnější prvek v zemské kůře a asi třikrát hojnější než stříbro nebo rtuť. Odhaduje se, že v zemské kůře tvoří přibližně 0, 1 dílů na milion (ppm). Podle Chemicool se indium odhaduje na 250 dílů na miliardu (ppb). Přírodní indium je podle Encyclopaedia Britannica směsí izotopů I-115 (95,72 procenta) a I-113 (4,28 procenta).
většina komerčních indium pochází z Kanady a je kolem 75 tun ročně. Zásoby kovu se odhadují na 1500 tun. Kultivované půdy jsou někdy shledány bohatšími na indium než nekultivované půdy s některými úrovněmi až 4 ppm, podle Lenntech.
kdo to věděl?
- Indium metal vydává vysoký „výkřik“, když se ohýbá. Podobně jako „cínový výkřik“ zní tento výkřik spíše jako praskavý zvuk.
- Indium je podobný galia v tom, že se snadno smáčí sklo a je velmi užitečné pro výrobu nízkotající slitiny. Slitina sestávající z 24 procent India a 76 procent Gallia je kapalná při pokojové teplotě.
- první rozsáhlá aplikace India byla podle USGS povlakem pro ložiska ve vysoce výkonných leteckých motorech ve druhé Světové Válce.
- Exemplářů všechny indium kovu bylo zjištěno v oblasti Ruska, podle Lenntech.
Lepší baterie
Indium povlak by mohla jednoho dne vést k silnější a déle trvající dobíjecí lithium baterie, podle studie zveřejněné v časopise Angewandte Chemie. Indiový povlak by nabídl rovnoměrnější ukládání lithia při nabíjení, vyrovnávací paměť všech negativních vedlejších reakcí a zvýšení skladování.
lithium-iontová baterie je typ dobíjecí baterie běžně používané v přenosných technologiích, jako jsou mobilní telefony a přenosné počítače. Během výboje se ionty lithia pohybují od záporné elektrody (anody) k kladné elektrodě (katodě). Zatímco se baterie nabíjí, lithiové ionty cestují v opačném směru — záporná elektroda se stává katodou a kladnou elektrodu se stává anodou.
v současné době používají lithium-iontové baterie anody vyrobené z grafitu, které se používají k ukládání lithia při nabíjení baterie. Slibnou alternativou k použití grafitu by byly kovové anody – jako je lithium metal -, které by mohly nabídnout mnohem větší skladovací kapacitu. Hlavním problémem při používání kovových anod je však to, že během nabíjení baterie dochází k nerovnoměrnému ukládání kovu. To vede k tvorbě dendritů(krystalové hmoty s větvenou stromovou strukturou). Po delším používání tyto dendrity rostou tak velké, že zkratují baterii.
Další problém s kovové anody je, že způsobují nežádoucí vedlejší reakce mezi reaktivní kov elektrody a elektrolytu (materiál, který umožňuje elektřina proudit mezi pozitivní a negativní elektrody). Tyto reakce mohou výrazně snížit životnost baterie.
Výzkumníci z Rensselaer Polytechnic Institutu a Cornell University představili novou alternativu: povlak lithium v indium roztoku soli. Vrstva India je při použití elektrody rovnoměrná a samoléčivá. Jeho chemické složení zůstává stejné a zůstává neporušené během cyklů nabíjení/vybíjení, což zabraňuje vedlejším reakcím, podle tiskové zprávy studie ve Science Daily. Dendrity jsou také eliminovány, což umožňuje, aby povrch zůstal hladký a kompaktní.