Indium on läikiv hõbedane metall, mis on nii pehme ja tempermalmist, et seda saab küünega kriimustada ja peaaegu igasuguse kujuga painutada. Looduses on indium üsna haruldane ja seda leidub peaaegu alati mikroelemendina teistes mineraalides - eriti tsingis ja pliis -, millest seda tavaliselt saadakse kõrvalsaadusena. Selle hinnanguline arvukus maakoores on 0,1 miljondikosa (ppm) - pisut rikkalikum kui hõbe või elavhõbe, vastavalt kuningliku keemiaühingu andmetele.
Indiumil on metalli madal sulamistemperatuur: 313,9 kraadi Fahrenheiti (156,6 kraadi). Kõigil sellest temperatuurist kõrgemal põleb see violetse või indigoleegiga. Indiumi nimi on tuletatud hiilgavast indigovalgusest, mida see spektroskoobis näitab.
Ainult faktid
- Aatomiarv (tuuma prootonite arv): 49
- Aatomisümbol (elementide perioodilisel tabelil): sisse
- Aatommass (aatomi keskmine mass): 114.8.8
- Tihedus: 7,31 grammi kuupsentimeetri kohta
- Faas toatemperatuuril: tahke
- Sulamistemperatuur: 313,88 kraadi F (156,6 ° C)
- Keemispunkt: 2 072 C (3 761,6 F)
- Isotoopide arv (sama elemendi aatomid erineva arvu neutronitega): 35, mille poolväärtusajad on teada; 1 stabiilne; 2 looduslikult esinevad
- Kõige tavalisem isotoop: In-115
Avastus
Indiumi avastas 1863. aastal saksa keemik Ferdinand Reich Saksamaa Freibergi kaevanduskoolis. Reich uuris tsingi mineraalide segu proovi, mis tema arvates võis sisaldada hiljuti leitud talliumi elementi. Pärast maagi röstimist suurema osa väävli eemaldamiseks pani ta ülejäänud materjalidele vesinikkloriidhappe. Seejärel täheldas ta kollakat tahkist. Ta kahtlustas, et tegemist võib olla uue elemendi sulfiidiga, kuid kuna ta oli värvipime, palus ta saksa keemikul Hieronüümil T. Richteril uurida proovi spektrit. Richter märkis säravat violetset värvi joont, mis ei vastanud ühegi tuntud elemendi spektraaljoonele.
Koos töötades eraldasid kaks teadlast uue elemendi proovi ja teatasid selle avastusest. Nad nimetasid uue elemendi ladina sõna järel indiumiks süüdistus, mis tähendab violetset. Kahjuks muutusid nende suhted hapuks, kui Reich sai teada, et Richter oli kuningliku keemia ühingu (RSC) andmetel väitnud, et ta on avastaja.
Kasutab
Rohkem kui sajand pärast indiumi avastamist oli element endiselt suhteliselt varjatud, kuna keegi ei teadnud, mida sellega teha. Tänapäeval on indium indium-tinaoksiidi (ITO) kujul maailma majandusele ülioluline. Selle põhjuseks on asjaolu, et ITO on endiselt parim materjal puutetundlike ekraanide, lameekraaniga telerite ja päikesepaneelide LCD-ekraanide (vedelkristallkuvarite) kasvava vajaduse rahuldamiseks.
ITO-l on mitmeid omadusi, mis muudavad selle täiuslikuks LCD- ja muude lameekraanide jaoks: See on läbipaistev; juhib elektrit; kleepub tugevalt klaasile; talub korrosiooni; ning on keemiliselt ja mehaaniliselt stabiilne.
ITO-d kasutatakse tavaliselt ka klaaside ja peeglite õhukeste katete tegemiseks. Näiteks ITO, kui see on kaetud lennukite või autode esiklaasidega, laseb klaas klaasida jääd või udu ning see võib vähendada kliimaseadmete nõudeid.
Kasvav nõudlus LCD-ekraanide järele on RSC andmetel indiumi hindu viimastel aastatel märkimisväärselt tõstnud. Ringlussevõtu ja tootmise efektiivsus on aga aidanud luua hea tasakaalu pakkumise ja nõudluse vahel.
Indiumit kasutatakse tavaliselt sulamite valmistamiseks ja seda nimetatakse sageli "metall-vitamiiniks", mis tähendab, et RSC andmetel võivad indiaani väikesed kogused sulamis drastiliselt erineda. Näiteks väikestes kogustes indiumi lisamine kullale ja plaatina sulamitele muudab need palju raskemaks. Indiumisulameid kasutatakse kiirmootorite ja muude metallpindade laagrite katmiseks. Selle madala sulamisulatusega sulameid kasutatakse ka sprinkleripeadesse, tuletõkkeukse lülidesse ja sulatavatesse korkidesse.
Indiummetall jääb väga madalatel temperatuuridel ebaharilikult pehme ja tempermalmist, muutes selle suurepäraseks kasutamiseks tööriistades, mis on vajalikud eriti külmades oludes, näiteks krüogeensed pumbad ja kõrgvaakumisüsteemid. Veel üks ainulaadne kvaliteet on kleepuvus, mis teeb sellest jootmise jaoks väga kasuliku.
Indiumi kasutatakse mitmesuguste elektriseadmete, näiteks alaldite (seadmed, mis muudavad vahelduvvoolu alalisvooluliseks), termistoride (temperatuurist sõltuv elektritakisti) ja fotojuhtide (seadmed, mis suurendavad nende elektrijuhtivust valgusega kokkupuutel) valmistamisel.
Allikas ja arvukus
Indiumit leidub looduses harva ühendamata ja tavaliselt leidub seda tsingi, raua, plii ja vaskimaagis. USA geoloogiateenistuse (USGS) andmetel on see maakoores 61. levinum element ja umbes kolm korda rikkalikum kui hõbe või elavhõbe. Hinnanguliselt moodustab see maakoores umbes 0,1 osa miljoni kohta (ppm). Chemicooli andmetel on indiumi hinnanguliselt 250 osa miljardit (ppb). Looduslik indium on segu Encyclopaedia Britannica andmetest isotoopidest I-115 (95,72 protsenti) ja I-113 (4,28 protsenti).
Enamik kaubanduslikku indiumi on pärit Kanadast ja on umbes 75 tonni aastas. Metalli varud ületavad hinnanguliselt 1500 tonni. Lenntechi andmetel leitakse, et haritavatest muldadest on mõnikord indiaani poolest rikkam kui harimata muldadest, mille mõnel tasemel on koguni 4 ppm.
Kes teadis?
- Indiummetall annab kõverdamisel kõva "kilju". Sarnaselt "tinahüüule" kõlab see karje rohkem nagu pragisev heli.
- Indium on galliumiga sarnane selle poolest, et see niisutab klaasi kergesti ja on väga kasulik madala sulamistemperatuuriga sulamite valmistamiseks. Sulam, mis koosneb 24 protsenti indiumist ja 76% galliumist, on toatemperatuuril vedel.
- Esimene ulatuslik indiumirakendus oli II maailmasõjas kõrgjõudlusega lennukimootorite laagrite kate, teatas USGS.
- Lenntechi andmetel on Venemaa piirkonnast leitud ühendamata indiummetalli proovid.
Paremad akud
Ajakirjas Angewandte Chemie avaldatud uuringu kohaselt võib indiumkatte kasutamine ühel päeval viia võimsamate ja pikema kasutusega laetavate liitiumpatareideni. Indiumkate annaks laadimise ajal liitiumi ühtlasema ladestumise, puhverdaks negatiivseid kõrvalreaktsioone ja suurendaks ladustamist.
Liitium-ioon aku on laetav aku tüüp, mida tavaliselt kasutatakse kaasaskantavates tehnoloogiates, näiteks mobiiltelefonides ja sülearvutites. Tühjenemise ajal liiguvad liitiumioonid negatiivsest elektroodist (anood) positiivsele elektroodile (katoodile). Aku laadimise ajal liitiumiioonid liiguvad vastupidises suunas - negatiivsest elektroodist saab katood ja positiivsest elektroodist anood.
Praegu kasutavad liitium-ioonakud grafiidist anoode, mida kasutatakse aku laadimisel liitiumi hoidmiseks. Grafiidi kasutamise paljutõotav alternatiiv oleks metallilised anoodid - näiteks liitiummetall -, mis võiksid pakkuda palju suuremat mälumahtu. Metalliliste anoodide kasutamisel on suur probleem aga see, et aku laadimisel on metall ebaühtlane. See viib dendriitide moodustumiseni (hargneva puu sarnase struktuuriga kristallmass). Pärast pikaajalist kasutamist suurenevad need dendriidid nii suureks, et nad lühistavad aku.
Metalliliste anoodide teine probleem on see, et need põhjustavad soovimatuid kõrvalreaktsioone reageerivate metallelektroodide ja elektrolüüdi (materjal, mis võimaldab elektril voolata positiivsete ja negatiivsete elektroodide vahel) vahel. Need reaktsioonid võivad aku eluiga märkimisväärselt vähendada.
Rensselaeri Polütehnilise Instituudi ja Cornelli ülikooli teadlased on kasutusele võtnud uue alternatiivi: liitiumi katmine indiumsoolalahusega. Indiumkiht on elektroodi kasutamisel ühtlane ja iseparanev. Selle keemiline koostis jääb samaks ja see jääb laadimis- / tühjendustsüklite ajal terveks, vältides kõrvalreaktsioone, selgub Science Daily uuringute pressiteatest. Samuti on elimineeritud dendriidid, mis võimaldab pealispinnal jääda siledaks ja kompaktseks.
