Indium är en glänsande silvermetall som är så mjuk och formbar att den kan repas med en nagel och böjas i nästan vilken form som helst. I naturen är indium ganska sällsynt och finns nästan alltid som ett spårämne i andra mineraler — särskilt i zink och bly — från vilket det vanligtvis erhålls som en biprodukt. Dess uppskattade överflöd i jordskorpan är 0,1 delar per miljon (ppm) — lite rikligare än silver eller kvicksilver, enligt Royal Society of Chemistry.
Indium har en låg smältpunkt för en metall: 313.9 grader Fahrenheit (156,6 grader Celsius). Vid något över denna temperatur brinner den med en violett eller indigo flamma. Indiums namn härstammar från det lysande indigo-ljuset som det visar i ett spektroskop.
bara fakta
- atomnummer (antal protoner i kärnan): 49
- Atomsymbol (på det periodiska systemet för elementen): i
- atomvikt (atomens genomsnittliga massa): 114.8.8
- densitet: 7.31 gram per kubikcentimeter
- fas vid rumstemperatur: fast
- smältpunkt: 313.88 grader F (156.6 grader C)
- kokpunkt: 3,761. 6 F (2,072 C)
- antal isotoper (atomer av samma element med ett annat antal neutroner): 35 vars halveringstider är kända; 1 stabil; 2 naturligt förekommande
- vanligaste isotopen: i-115
upptäckt
Indium upptäcktes 1863 av den tyska kemisten Ferdinand Reich vid Freiberg School of Mines i Tyskland. Reich studerade ett prov av en zinkmineralblandning som han trodde skulle kunna innehålla det nyligen upptäckta elementet tallium. Efter rostning av malmen för att avlägsna det mesta av svavel applicerade han saltsyra på de återstående materialen. Han observerade sedan ett gulaktigt fast ämne. Han misstänkte att detta kunde vara sulfiden av ett nytt element, men eftersom han var färgblind bad han den tyska kemisten Hieronymous T. Richter att undersöka provets spektrum. Richter noterade en lysande violettfärgad linje, som inte matchade spektrallinjen för något känt element.
tillsammans isolerade de två forskarna ett urval av det nya elementet och meddelade sin upptäckt. De namngav det nya elementet indium, efter det latinska ordet indicum, vilket betyder violett. Tyvärr blev deras förhållande surt när Reich fick veta att Richter hade hävdat att han var upptäckaren, enligt Royal Society of Chemistry(RSC).
använder
mer än ett sekel efter indiums upptäckt låg elementet fortfarande i relativ dunkelhet eftersom ingen visste vad man skulle göra med det. Idag är indium avgörande för världsekonomin i form av indiumtennoxid (ito). Detta beror på att ITO fortfarande är det bästa materialet för att fylla det växande behovet av LCD-skärmar (flytande kristallskärmar) i pekskärmar, platt-TV och solpaneler.
ITO har flera egenskaper som gör den perfekt för LCD-skärmar och andra platta skärmar: den är transparent; leder elektricitet; fäster starkt på glas; motstår korrosion; och är kemiskt och mekaniskt stabil.
ITO används också ofta för att göra tunna beläggningar för glas och speglar. När det är belagt över vindrutorna på flygplan eller bilar, till exempel, tillåter ito glaset att de-IS eller de-dimma, och det kan minska luftkonditioneringskraven.
den växande efterfrågan på LCD-skärmar har ökat indiums priser avsevärt de senaste åren, enligt RSC. Återvinning och tillverkningseffektivitet har dock bidragit till att skapa en bra balans mellan utbud och efterfrågan.
Indium används ofta för att göra legeringar och kallas ofta ”metall vitamin”, vilket innebär att små nivåer av indium kan göra en drastisk skillnad i en legering, enligt RSC. Till exempel, att lägga till små mängder indium till guld-och platinalegeringar gör dem mycket svårare. Indiumlegeringar används för att belägga lager av höghastighetsmotorer och andra metallytor. Dess lågsmältande legeringar används också i sprinklerhuvuden, branddörrlänkar och smältbara pluggar.
Indiummetall förblir ovanligt mjuk och formbar vid mycket låga temperaturer, vilket gör den perfekt för användning i verktyg som behövs under extremt kalla förhållanden, såsom kryogena pumpar och högvakuumsystem. En annan unik kvalitet är dess klibbighet, vilket gör den mycket användbar som lödd.
Indium används vid tillverkning av olika elektriska apparater såsom likriktare (enheter som omvandlar en växelström till en direkt), termistorer (ett elektriskt motstånd beroende på temperatur) och fotokonduktorer (enheter som ökar deras elektriska ledningsförmåga när de utsätts för ljus).
källa& överflöd
Indium finns sällan okombinerat i naturen och finns vanligtvis i zink, järn, bly och kopparmalm. Det är det 61: a vanligaste elementet i jordskorpan och cirka tre gånger rikligare än silver eller kvicksilver, enligt US Geological Survey (USGS). Det beräknas utgöra cirka 0,1 delar per miljon (ppm) i jordskorpan. Enligt vikt beräknas indium vara 250 delar per miljard (ppb), enligt Chemicool. Naturligt indium är en blandning av isotoperna i-115 (95,72 procent) och i-113 (4,28 procent), enligt Encyclopaedia Britannica.
de flesta kommersiella indium kommer från Kanada och är cirka 75 ton per år. Reserver av metallen beräknas överstiga 1500 ton. Odlade jordar visar sig ibland vara rikare på indium än icke odlade jordar med vissa nivåer så höga som 4 ppm, enligt Lenntech.
Vem visste?
- Indium metal avger ett högt ”skrik” när det böjs. I likhet med” tin cry ” låter detta skrik mer som ett knäckande ljud.
- Indium liknar gallium genom att det lätt väger glas och är mycket användbart för att göra lågsmältande legeringar. En legering bestående av 24 procent indium och 76 procent gallium är flytande vid rumstemperatur.
- den första storskaliga indiumapplikationen var en beläggning för lager i högpresterande flygmotorer under andra världskriget, enligt USGS.
- prover av okombinerad indiummetall har hittats i en region i Ryssland, enligt Lenntech.
bättre batterier
Indiumbeläggning kan en dag leda till mer kraftfulla och långvariga uppladdningsbara litiumbatterier, enligt en studie publicerad i tidskriften Angewandte Chemie. Indiumbeläggningen skulle erbjuda en mer enhetlig deponering av litium under laddning, buffra eventuella negativa sidreaktioner och öka lagringen.
ett litiumjonbatteri är en typ av uppladdningsbart batteri som vanligtvis används i bärbara tekniker, såsom mobiltelefoner och bärbara datorer. Under urladdning flyttar litiumjonerna från den negativa elektroden (anoden) till den positiva elektroden (katoden). Medan batteriet laddas, rör sig litiumjonerna i motsatt riktning-den negativa elektroden blir katoden och den positiva elektroden blir anoden.
för närvarande använder litiumjonbatterier anoder av grafit som används för att lagra litium när batteriet laddas. Ett lovande alternativ till att använda grafit skulle vara metallanoder — som litiummetall — som kan erbjuda mycket större lagringskapacitet. Ett stort problem med att använda metallanoder är dock att det finns en ojämn avsättning av metallen medan batteriet laddas. Detta leder till bildandet av dendriter (en kristallmassa med en förgrenande trädliknande struktur). Efter långvarig användning växer dessa dendriter så stora att de kortsluter batteriet.
ett annat problem med metallanoder är att de orsakar oönskade sidoreaktioner mellan de reaktiva metallelektroderna och elektrolyten (materialet som tillåter elektricitet att strömma mellan positiva och negativa elektroder). Dessa reaktioner kan avsevärt minska batteriets livslängd.
forskare från Rensselaer Polytechnic Institute och Cornell University har infört ett nytt alternativ: beläggning av litium i en indiumsaltlösning. Indiumskiktet är enhetligt och självläkande när elektroden används. Dess kemiska sammansättning förblir densamma, och den förblir intakt under laddnings-/urladdningscykler, vilket förhindrar sidreaktioner, enligt studiens pressmeddelande i Science Daily. Dendriter elimineras också, vilket gör att ytan kan förbli jämn och kompakt.