Indium on kiiltävä hopeanhohtoinen metalli, joka on niin pehmeää ja muokattavaa, että sitä voi raapia kynsillä ja taivuttaa lähes mihin tahansa muotoon. Luonnossa indium on melko harvinainen ja sitä esiintyy lähes aina hivenaineena muissa mineraaleissa — erityisesti sinkissä ja lyijyssä — joista sitä tyypillisesti saadaan sivutuotteena. Sen arvioitu runsaus maankuoressa on 0,1 miljoonasosaa (ppm) — hieman runsaampi kuin hopean tai elohopean, kertoo Royal Society of Chemistry.
Indiumilla on metallin alhainen sulamispiste: 313.9 astetta Fahrenheit (156,6 astetta). Tämän lämpötilan yläpuolella se palaa violetilla tai indigonliekillä. Indiumin nimi juontuu loistavasta indigovalosta, jota se osoittaa spektroskoopissa.
vain faktat
- järjestysluku (protonien lukumäärä ytimessä): 49
- Atomisymboli (alkuaineiden jaksollisessa järjestelmässä):
- atomipaino (atomin keskimääräinen massa): 114.8.8
- tiheys: 7,31 grammaa kuutiosenttimetrissä
- vaihe huoneenlämmössä: kiinteä
- sulamispiste: 313,88 astetta F (156.6 astetta C)
- Kiehumispiste: 3,761,6 F (2,072 C)
- isotooppien lukumäärä (saman alkuaineen atomit, joilla on eri määrä neutroneja): 35 joiden puoliintumisajat tunnetaan; 1 stabiili; 2 luonnossa esiintyvä
- yleisin isotooppi: In-115
löytö
indiumin löysi vuonna 1863 saksalainen kemisti Ferdinand Reich Freibergin Kaivoskoulussa Saksassa. Reich tutki sinkkimineraaliseosta, jonka hän arveli sisältävän talliumia. Kun Malmi oli paahdettu suurimman osan rikistä poistamiseksi, hän levitti jäljelle jääneisiin aineksiin suolahappoa. Sitten hän havaitsi kellertävän kiinteän aineen ilmestyvän. Hän epäili, että kyseessä voisi olla uuden alkuaineen sulfidi, mutta koska hän oli värisokea, hän pyysi toista saksalaista kemistiä Hieronymus T. richteriä tutkimaan näytteen spektriä. Richter havaitsi loistavan violetin värisen viivan, joka ei vastannut minkään tunnetun alkuaineen spektriviivaa.
tutkijat eristivät yhdessä näytteen uudesta alkuaineesta ja ilmoittivat sen löytymisestä. He antoivat uudelle alkuaineelle nimen indium latinan violettia tarkoittavan sanan indicum mukaan. Valitettavasti heidän suhteensa muuttui happamaksi, kun Reich sai tietää, että Richter oli Royal Society of Chemistryn(RSC) mukaan väittänyt olevansa löytäjä.
käyttää
yli sata vuotta indiumin löytämisen jälkeen alkuaine oli vielä suhteellisen hämärän peitossa, sillä kukaan ei tiennyt, mitä sille pitäisi tehdä. Nykyään indium on elintärkeä maailman taloudelle indiumtinaoksidin (ITO) muodossa. Tämä johtuu siitä, että ITO on edelleen paras materiaali täyttämään nestekidenäyttöjen (nestekidenäyttöjen) kasvavan tarpeen kosketusnäytöissä, taulutelevisioissa ja aurinkopaneeleissa.
ITO: lla on useita ominaisuuksia, jotka tekevät siitä täydellisen LCD-näytön ja muiden litteiden näyttöjen osalta: se on läpinäkyvä, johtaa sähköä, tarttuu voimakkaasti lasiin, kestää korroosiota ja on kemiallisesti ja mekaanisesti stabiili.
ITO: ta käytetään yleisesti myös lasien ja peilien ohuiden pinnoitteiden valmistamiseen. Kun ito päällystetään esimerkiksi lentokoneiden tai autojen Tuulilasien päälle, se mahdollistaa lasin jäätymisen tai sumun poistamisen, ja se voi vähentää ilmastointivaatimuksia.
raskasmetallien kasvava kysyntä on RSC: n mukaan nostanut indiumin hintoja huomattavasti viime vuosina. Kierrätys ja valmistustehokkuus ovat kuitenkin auttaneet luomaan hyvän tasapainon kysynnän ja tarjonnan välille.
indiumia käytetään yleisesti metalliseosten valmistukseen, ja sitä kutsutaan usein ”metallivitamiiniksi”, mikä tarkoittaa, että pienet indiumin pitoisuudet voivat RSC: n mukaan tehdä metalliseoksessa rajun eron. Esimerkiksi pienen määrän indiumia lisääminen kulta-ja platinaseoksiin tekee niistä paljon vaikeampia. Indiumseoksia käytetään suurnopeusmoottoreiden laakereiden ja muiden metallipintojen päällystämiseen. Sen heikosti sulavia metalliseoksia käytetään myös sprinkleripäissä, palo-oven linkeissä ja sulavissa pistokkeissa.
Indium-metalli pysyy harvinaisen pehmeänä ja muokattavana hyvin alhaisissa lämpötiloissa, joten se soveltuu erinomaisesti erittäin kylmissä olosuhteissa tarvittaviin työkaluihin, kuten kryogeenisiin pumppuihin ja suurtyhjiöjärjestelmiin. Toinen ainutlaatuinen laatu on sen tahmeus, joten se on erittäin hyödyllinen juote.
indiumia käytetään erilaisten sähkölaitteiden, kuten tasasuuntaajien (laitteet, jotka muuttavat vaihtovirran suoraksi), termistorien (lämpötilasta riippuva sähkövastus) ja valojohteiden (laitteet, jotka lisäävät sähkönjohtavuutta valolle altistettaessa) valmistuksessa.
lähde & runsaus
indiumia esiintyy luonnossa harvoin yhdistämättömänä, ja sitä esiintyy tyypillisesti sinkki -, rauta -, lyijy-ja kuparimalmeissa. Se on Yhdysvaltain geologian tutkimuskeskuksen (USGS) mukaan maankuoren 61.yleisin alkuaine ja noin kolme kertaa runsaampi kuin hopea tai elohopea. Sen arvellaan muodostavan noin 0,1 miljoonasosaa (ppm) maankuoressa. Painon perusteella indiumia arvioidaan olevan Chemicoolin mukaan 250 parts per billion (ppb). Luonnon indium on Encyclopaedia Britannican mukaan isotooppien I-115 (95,72 prosenttia) ja I-113 (4,28 prosenttia) seos.
suurin osa kaupallisesta indiumista tulee Kanadasta ja se on noin 75 tonnia vuodessa. Metallin varastojen arvioidaan olevan yli 1 500 tonnia. Viljelty maaperä on joskus todettu olevan rikkaampi indium kuin viljelemätön maaperä, jossa jotkut tasot ovat jopa 4 ppm, mukaan Lenntech.
Kuka tiesi?
- Indium metal antaa kimmoisan” kirkaisun ” taipuessaan. ”Tinahuudon” tavoin tämä huuto kuulostaa enemmänkin rätisevältä ääneltä.
- Indium muistuttaa galliumia siinä, että se kastelee helposti lasia ja on erittäin hyödyllinen heikosti sulavien seosten valmistuksessa. Seos, jossa on 24 prosenttia indiumia ja 76 prosenttia galliumia, on huoneenlämpötilassa nestemäistä.
- ensimmäinen suuren mittakaavan indium-sovellus oli USGS: n mukaan toisen maailmansodan aikainen korkean suorituskyvyn lentokoneiden moottoreiden laakereiden pinnoite.
- yhdistämättömästä indiummetallista on Lenntechin mukaan löydetty näytteitä eräältä alueelta Venäjältä.
paremmat akut
Indium-pinnoite voisi jonain päivänä johtaa tehokkaampiin ja pitkäikäisempiin ladattaviin litiumakkuihin, ilmenee Angewandte Chemie-lehdessä julkaistusta tutkimuksesta. Indium-pinnoite tarjoaisi tasaisemman litiumin tallettamisen latauksen aikana, puskuroisi mahdollisia negatiivisia sivureaktioita ja lisäisi varastointia.
litiumioniakku on ladattava akku, jota käytetään yleisesti kannettavissa tekniikoissa, kuten matkapuhelimissa ja kannettavissa tietokoneissa. Purkauksen aikana litiumionit siirtyvät negatiiviselta elektrodilta (anodi) positiiviselle elektrodille (katodi). Akun latautuessa litiumionit kulkevat vastakkaiseen suuntaan-negatiivisesta elektrodista tulee katodi ja positiivisesta elektrodista anodi.
nykyisin litiumioniakuissa käytetään grafiitista valmistettuja anodeja, joita käytetään litiumin varastoimiseen akun latauksen yhteydessä. Lupaava vaihtoehto grafiitin käytölle olisivat metalliset anodit — kuten litiummetalli-jotka voisivat tarjota paljon suuremman varastointikapasiteetin. Suuri ongelma metallisten anodien käytössä on kuitenkin se, että metallin laskeuma on epätasainen akun latautuessa. Tämä johtaa dendriittien muodostumiseen (kidemassa, jossa on haarautuva puumainen rakenne). Pitkäaikaisen käytön jälkeen nämä dendriitit kasvavat niin suuriksi, että ne aiheuttavat akun oikosulun.
toinen metallisten anodien ongelma on se, että ne aiheuttavat ei-toivottuja sivureaktioita reaktiivisten metallielektrodien ja elektrolyytin (materiaalin, joka mahdollistaa sähkön virtaamisen positiivisten ja negatiivisten elektrodien välillä) välillä. Nämä reaktiot voivat merkittävästi lyhentää akun käyttöikää.
Rensselaer Polytechnic Instituten ja Cornellin yliopiston tutkijat ovat esittäneet uuden vaihtoehdon: litiumin pinnoittaminen indiumsuolaliuoksessa. Indium-kerros on yhtenäinen ja itsestään paraneva, kun elektrodi on käytössä. Sen kemiallinen koostumus pysyy samana, ja se pysyy ehjänä lataus/purkaussyklien aikana estäen sivureaktioita, tutkimuksen tiedotteessa todetaan Science Daily-lehdessä. Dendriittejä myös eliminoidaan, jolloin pinta pysyy sileänä ja kompaktina.