Indium egy fényes ezüstös fém, amely olyan puha, képlékeny lehet karcos egy köröm, hajlított szinte bármilyen alakú. A természetben az indium meglehetősen ritka, és szinte mindig megtalálható nyomelemként más ásványi anyagokban — különösen a cinkben és az ólomban -, amelyekből általában melléktermékként nyerik. Becsült bősége a földkéregben 0,1 ppm (ppm) — valamivel bőségesebb, mint az ezüst vagy a higany, a Royal Society of Chemistry szerint.
Indium alacsony olvadáspontja egy fém: 313.9 Fahrenheit fok (156,6 Celsius fok). Ezen a hőmérsékleten bármi felett ibolya vagy indigó lánggal ég. Az Indium neve abból a ragyogó indigófényből származik, amelyet spektroszkópban mutat.
csak a tények
- atomszám (protonok száma a magban): 49
- Atomszimbólum (az elemek periódusos rendszerében):
- Atomtömeg (az atom átlagos tömege): 114.8.8
- sűrűség: 7,31 gramm köbcentiméterenként
- fázis szobahőmérsékleten: szilárd
- olvadáspont: 313,88 F fok (156.6 fok C)
- forráspont: 3761,6 F (2072 C)
- izotópok száma (ugyanazon elem atomjai eltérő számú neutronnal): 35, amelyek felezési ideje ismert; 1 stabil; 2 természetben előforduló
- leggyakoribb izotóp: a-115
Discovery
az indiumot 1863-ban fedezte fel Ferdinand Reich német kémikus a németországi Freiberg Bányaiskolában. Reich egy cink ásványi keverék mintáját tanulmányozta, amelyről úgy gondolta, hogy tartalmazhatja a nemrégiben felfedezett tallium elemet. Az érc pörkölése után a kén nagy részének eltávolítására sósavat alkalmazott a fennmaradó anyagokra. Ezután megfigyelte, hogy sárgás szilárd anyag jelenik meg. Gyanította, hogy ez egy új elem szulfidja lehet, de mivel színvak volt, megkérte Hieronymous T. Richter német vegyésztársát, hogy vizsgálja meg a minta spektrumát. Richter ragyogó lila színű vonalat észlelt, amely nem egyezett egyetlen ismert elem spektrális vonalával sem.
a két tudós közösen izolált egy mintát az új elemből, és bejelentette felfedezését. Elnevezték az új elemet indium, a Latin szó után indicum, jelentése ibolya. Sajnos kapcsolatuk megromlott, amikor Reich megtudta, hogy Richter azt állította, hogy ő a felfedező, a Royal Society of Chemistry(RSC) szerint.
több mint egy évszázaddal indium felfedezése után az elem még mindig relatív homályban feküdt, mivel senki sem tudta, mit kezdjen vele. Ma az indium létfontosságú a világ gazdasága számára indium-ón-oxid (ITO) formájában. Ez azért van, mert az ITO továbbra is a legjobb anyag az LCD-k (folyadékkristályos kijelzők) növekvő igényének kielégítésére az érintőképernyőkben, a síkképernyős TV-kben és a napelemekben.
az ITO számos olyan tulajdonsággal rendelkezik, amelyek tökéletessé teszik az LCD-k és más síkképernyős kijelzők számára: átlátszó; áramot vezet; erősen tapad az üveghez; ellenáll a korróziónak; és kémiailag és mechanikailag stabil.
ITO is gyakran használják, hogy vékony bevonatok üveg és tükör. Például repülőgépek vagy autók szélvédőin bevonva az ITO lehetővé teszi az üveg jégmentesítését vagy ködmentesítését, és csökkentheti a légkondicionálás követelményeit.
az LCD-k iránti növekvő kereslet az elmúlt években jelentősen növelte az indium árait, az RSC szerint. Az újrahasznosítás és a gyártási hatékonyság azonban hozzájárult a kereslet és a kínálat közötti megfelelő egyensúly megteremtéséhez.
az indiumot általában ötvözetek készítésére használják, és gyakran “fém-vitaminnak” nevezik, ami azt jelenti, hogy az indium apró szintjei drasztikus különbséget tehetnek az ötvözetben, az RSC szerint. Például kis mennyiségű indium hozzáadása az aranyhoz és a platinaötvözetekhez sokkal nehezebbé teszi őket. Az indiumötvözeteket nagy sebességű motorok és más fémfelületek csapágyainak bevonására használják. Alacsony olvadáspontú ötvözeteit sprinklerfejekben, tűz-ajtó csatlakozókban és olvadó dugókban is használják.
az Indium fém rendkívül puha és alakítható marad nagyon alacsony hőmérsékleten, így tökéletesen használható rendkívül hideg körülmények között szükséges szerszámokban, például kriogén szivattyúkban és nagy vákuumrendszerekben. Egy másik egyedülálló minőség a tapadás, ami nagyon hasznos forrasztásként.
az indiumot különféle elektromos eszközök, például egyenirányítók (olyan eszközök, amelyek váltakozó áramot közvetlen árammá alakítanak), termisztorok (hőmérséklettől függő elektromos ellenállás) és fotokonduktorok (olyan eszközök, amelyek fény hatására növelik elektromos vezetőképességüket).
forrás & bőség
az indiumot ritkán találják kombinálatlanul a természetben, és jellemzően cink -, vas -, ólom-és rézércekben található meg. Ez a földkéreg 61. leggyakoribb eleme, és körülbelül háromszor annyi, mint az ezüst vagy a higany, az Egyesült Államok Geológiai szolgálata (USGS) szerint. Becslések szerint a földkéregben körülbelül 0,1 ppm (ppm) rész található. Tömeg szerint az indium becslések szerint 250 ppb (ppb), a Chemicool szerint. Az Encyclopaedia Britannica szerint a természetes indium az I-115 (95,72%) és az I-113 (4,28%) izotópok keveréke.
a legtöbb kereskedelmi indium Kanadából származik, és évente körülbelül 75 tonna. A fém tartalékai becslések szerint meghaladják az 1500 tonnát. A művelt talajok néha gazdagabbak az indiumban, mint a nem művelt talajok, amelyek szintje akár 4 ppm is lehet, Lenntech szerint.
ki tudta?
- Indium metal ad ki egy magas hangú “sikoly”, amikor hajlított. Az “ónkiáltáshoz” hasonlóan ez a sikoly inkább recsegő hangnak hangzik.
- az Indium hasonló a galliumhoz, mivel könnyen nedvesíti az üveget, és nagyon hasznos alacsony olvadáspontú ötvözetek készítéséhez. A 24% indiumból és 76% galliumból álló ötvözet szobahőmérsékleten folyékony.
- az első nagyszabású indium alkalmazás a második világháborúban a nagy teljesítményű repülőgép-motorok csapágyainak bevonata volt, az USGS szerint.
- kombinálatlan indiumfémmintákat találtak Oroszország egyik régiójában, a Lenntech szerint.
jobb akkumulátorok
az Indium bevonat egy nap erősebb és hosszabb élettartamú újratölthető lítium akkumulátorokhoz vezethet, az Angewandte Chemie folyóiratban megjelent tanulmány szerint. Az indium bevonat egységesebb lítium lerakódást kínálna töltés közben, pufferelné a negatív mellékreakciókat és növelné a tárolást.
a lítium-ion akkumulátor egy olyan típusú újratölthető akkumulátor, amelyet általában hordozható technológiákban, például mobiltelefonokban és laptopokban használnak. A kisülés során a lítiumionok a negatív elektródról (anódról) a pozitív elektródra (katódra) mozognak. Amíg az akkumulátor töltődik, a lítiumionok ellenkező irányba haladnak — a negatív elektróda katód lesz, a pozitív elektróda pedig anód.
jelenleg a lítium-ion akkumulátorok grafitból készült anódokat használnak, amelyeket lítium tárolására használnak az akkumulátor töltésekor. A grafit használatának ígéretes alternatívája a fémes anódok — például a lítium-fém—, amelyek sokkal nagyobb tárolókapacitást kínálhatnak. A fémes anódok használatának egyik fő problémája azonban az, hogy az akkumulátor töltése közben egyenetlen a fém lerakódása. Ez dendritek képződéséhez vezet (elágazó faszerkezetű kristálytömeg). Hosszabb használat után ezek a dendritek olyan nagyra nőnek, hogy rövidre zárják az akkumulátort.
a fémes anódok másik problémája az, hogy nemkívánatos mellékreakciókat okoznak a reaktív fémelektródák és az elektrolit (az anyag, amely lehetővé teszi az elektromosság áramlását a pozitív és negatív elektródák között) között. Ezek a reakciók jelentősen csökkenthetik az akkumulátor élettartamát.
a Rensselaer Politechnikai Intézet és a Cornell Egyetem kutatói új alternatívát vezettek be: a lítiumot indium-sóoldatba vonják be. Az indium réteg egyenletes és öngyógyító, amikor az elektróda használatban van. Kémiai összetétele változatlan marad, a töltési/kisülési ciklusok alatt érintetlen marad, megakadályozva a mellékreakciókat, a Science Daily tanulmány sajtóközleménye szerint. A dendritek is megszűnnek, így a felület sima és tömör marad.