Ind jest błyszczący srebrzysty metal, który jest tak miękki i plastyczny, że może być porysowany paznokciem i wygięte w prawie każdy kształt. W przyrodzie Ind jest dość rzadki i prawie zawsze znajduje się jako pierwiastek śladowy w innych minerałach-szczególnie w cynku i ołowiu — z których zwykle uzyskuje się go jako produkt uboczny. Jego szacowana liczebność w skorupie ziemskiej wynosi 0,1 części na milion (ppm) – nieco bardziej obfite niż srebro lub rtęć, według Royal Society of Chemistry.
Ind ma niską temperaturę topnienia metalu: 313.9 stopni Fahrenheita (156,6 stopni Celsjusza). W temperaturze powyżej tej temperatury pali się fioletowym lub indygo płomieniem. Nazwa indu pochodzi od genialnego światła indygo, które pokazuje w spektroskopie.
tylko fakty
- liczba atomowa (liczba protonów w jądrze): 49
- symbol atomowy (w układzie okresowym pierwiastków): w
- masa atomowa (średnia masa atomu): 114,8,8
- gęstość: 7,31 gramów na centymetr sześcienny
- Faza w temperaturze pokojowej: ciało stałe
- temperatura topnienia: 313,88 stopni F (156.6 stopni C)
- Temperatura wrzenia: 3,761.6 F (2,072 C)
- Liczba izotopów (atomów tego samego pierwiastka z inną liczbą neutronów): 35 których okresy półtrwania są znane; 1 stabilny; 2 naturalnie występujące
- najczęstszy izotop: w-115
odkrycie
Ind został odkryty w 1863 roku przez niemieckiego chemika Ferdinanda Reicha w szkole Górniczej we Freibergu w Niemczech. Reich badał próbkę mieszanki minerałów cynku, która według niego może zawierać niedawno odkryty pierwiastek Tal. Po prażeniu rudy w celu usunięcia większości siarki, zastosował kwas solny do pozostałych materiałów. Następnie zaobserwował żółtawe ciało stałe. Podejrzewał, że może to być siarczek nowego pierwiastka, ale ponieważ był daltonistą, poprosił niemieckiego chemika Hieronima T. Richtera o zbadanie widma próbki. Richter zauważył błyszczącą fioletową linię, która nie pasowała do linii widmowej żadnego znanego pierwiastka.
pracując razem, dwaj naukowcy wyizolowali próbkę nowego pierwiastka i ogłosili jego odkrycie. Nazwali nowy element indu, po łacińskim słowie indicum, co oznacza fioletowy. Niestety, ich związek zmienił się, gdy Reich dowiedział się, że Richter twierdził, że jest odkrywcą, zgodnie z Royal Society of Chemistry(RSC).
używa
ponad sto lat po odkryciu indu, pierwiastek nadal leżał w względnej ciemności, ponieważ nikt nie wiedział, co z nim zrobić. Obecnie Ind jest niezbędny dla gospodarki światowej w postaci tlenku indu cyny (ito). Dzieje się tak dlatego, że ITO pozostaje najlepszym materiałem do zaspokojenia rosnącego zapotrzebowania na LCD (wyświetlacze ciekłokrystaliczne) w ekranach dotykowych, telewizorach z płaskim ekranem i panelach słonecznych.
ITO ma kilka właściwości, które sprawiają, że idealnie nadaje się do wyświetlaczy LCD i innych płaskich paneli: jest przezroczysty; przewodzi prąd; mocno przylega do szkła; jest odporny na korozję; i jest stabilny chemicznie i mechanicznie.
ITO jest również powszechnie stosowany do cienkich powłok do Szkła i luster. Po pokryciu na przednich szybach samolotów lub samochodów, na przykład, ito umożliwia szybę do usuwania lodu lub mgły, a to może zmniejszyć wymagania dotyczące klimatyzacji.
rosnący popyt na LCD znacznie zwiększył ceny indu w ostatnich latach, zgodnie z RSC. Jednak recykling i wydajność produkcji pomogły stworzyć dobrą równowagę między podażą a popytem.
Ind jest powszechnie stosowany do stopów i jest często określany jako „witamina metalu”, co oznacza, że małe poziomy indu może drastyczna różnica w stopie, zgodnie z RSC. Na przykład dodanie niewielkich ilości indu do stopów złota i platyny sprawia, że są one znacznie trudniejsze. Stopy indu są używane do powlekania łożysk silników o dużej prędkości i innych powierzchni metalowych. Jego stopy Niskotopliwe są również stosowane w głowicach zraszaczy, ogniwach drzwi przeciwpożarowych i zatyczkach topikowych.
Ind metal pozostaje niezwykle miękki i plastyczny w bardzo niskich temperaturach, dzięki czemu idealnie nadaje się do stosowania w narzędziach potrzebnych w ekstremalnie niskich warunkach, takich jak pompy kriogeniczne i systemy o wysokiej próżni. Inną wyjątkową jakością jest jego lepkość, dzięki czemu jest bardzo przydatny jako lut.
Ind jest używany do wytwarzania różnych urządzeń elektrycznych, takich jak prostowniki (urządzenia, które przekształcają prąd zmienny w bezpośredni), Termistory (Rezystor elektryczny zależny od temperatury) i fotoprzewodniki (urządzenia, które zwiększają swoje przewodnictwo elektryczne pod wpływem światła).
źródło & obfitość
Ind jest rzadko spotykany w przyrodzie i zwykle występuje w Rudzie cynku, żelaza, ołowiu i miedzi. Jest to 61. najbardziej powszechny pierwiastek w skorupie ziemskiej i około trzy razy bardziej obfity niż srebro lub rtęć, według US Geological Survey (USGS). Szacuje się, że tworzy około 0,1 części na milion (ppm) w skorupie ziemskiej. Według Chemicool Ind szacuje się na 250 części na miliard (ppb). Naturalny Ind jest mieszaniną izotopów i-115 (95,72%) i I-113 (4,28%), według Encyclopaedia Britannica.
większość komercyjnych indu pochodzi z Kanady i wynosi około 75 ton rocznie. Zapasy metalu szacuje się na ponad 1500 ton. Według Lenntech gleby uprawne bywają bogatsze w indu niż gleby nie uprawne o niektórych poziomach nawet 4 ppm.
kto by pomyślał?
- Metal Ind wydziela wysoki „krzyk”, gdy jest zgięty. Podobnie jak w „blaszanym krzyku”, ten krzyk brzmi bardziej jak trzaskający dźwięk.
- Ind jest podobny do galu w tym, że łatwo zwilża szkło i jest bardzo przydatny do wytwarzania stopów o niskiej temperaturze topnienia. Stop składający się z 24 procent indu i 76 procent galu jest cieczą w temperaturze pokojowej.
- pierwszym wielkoskalowym zastosowaniem indu było powlekanie łożysk w wysokowydajnych silnikach lotniczych w czasie II Wojny Światowej, według USGS.
- okazy niekombinowanego metalu indowego zostały znalezione w regionie Rosji, według Lenntech.
lepsze baterie
powłoka Indu może pewnego dnia doprowadzić do mocniejszych i trwalszych akumulatorów litowych, zgodnie z badaniem opublikowanym w czasopiśmie Angewandte Chemie. Powłoka indu oferowałaby bardziej równomierne osadzanie litu podczas ładowania, buforowanie wszelkich negatywnych reakcji ubocznych i zwiększenie magazynowania.
bateria litowo-jonowa to rodzaj akumulatora powszechnie stosowanego w technologiach przenośnych, takich jak telefony komórkowe i laptopy. Podczas rozładowania jony litu przemieszczają się z elektrody ujemnej (anody) do elektrody dodatniej (katody). Podczas ładowania akumulatora jony litu poruszają się w przeciwnym kierunku — elektroda ujemna staje się katodą, a elektroda dodatnia staje się anodą.
obecnie baterie litowo-jonowe wykorzystują anody wykonane z grafitu, które służą do przechowywania litu po naładowaniu akumulatora. Obiecującą alternatywą dla grafitu byłyby anody metaliczne – takie jak lit metaliczny-które mogłyby oferować znacznie większą pojemność magazynową. Jednak głównym problemem przy użyciu anod metalowych jest to, że występuje nierównomierne osadzanie się metalu podczas ładowania akumulatora. Prowadzi to do powstania dendrytów (masy krystalicznej o rozgałęzionej strukturze przypominającej drzewo). Po dłuższym użytkowaniu dendryty te rosną tak duże, że zwarły baterię.
kolejny problem z anodami metalicznymi polega na tym, że powodują niepożądane reakcje boczne między reaktywnymi elektrodami metalowymi a elektrolitem (materiałem, który umożliwia przepływ energii elektrycznej między elektrodami dodatnimi i ujemnymi). Reakcje te mogą znacznie skrócić żywotność baterii.
naukowcy z Rensselaer Polytechnic Institute i Cornell University wprowadzili nową alternatywę: powlekanie litu w roztworze soli indu. Warstwa indu jest jednolita i samoleczenia, gdy elektroda jest w użyciu. Jego skład chemiczny pozostaje taki sam i pozostaje nienaruszony podczas cykli ładowania / rozładowania, zapobiegając reakcjom ubocznym, zgodnie z komunikatem prasowym w Science Daily. Dendryty są również eliminowane, dzięki czemu powierzchnia pozostaje gładka i zwarta.