Indiumul este un metal argintiu lustru, care este atât de moale și maleabil, încât poate fi zgâriat cu unghia și îndoit aproape în orice formă. În natură, indiul este destul de rar și aproape întotdeauna găsit ca un oligoelement în alte minerale - în special în zinc și plumb - din care este obținut de obicei ca produs secundar. Abundența sa estimată în scoarța terestră este de 0,1 părți pe milion (ppm) - puțin mai abundentă decât argintul sau mercurul, potrivit Royal Society of Chemistry.
Indiul are un punct de topire scăzut pentru un metal: 313,9 grade Fahrenheit (156,6 grade Celsius). La orice peste această temperatură, arde cu o flacără violetă sau indigo. Numele lui Indium provine din lumina strălucitoare a indigoului pe care o arată într-un spectroscop.
Doar faptele
- Număr atomic (număr de protoni din nucleu): 49
- Simbol atomic (pe tabelul periodic al elementelor): În
- Greutatea atomică (masa medie a atomului): 114.8.8
- Densitate: 7,31 grame pe centimetru cub
- Faza la temperatura camerei: Solid
- Punctul de topire: 313,88 grade F (156,6 grade C)
- Punctul de fierbere: 2.076 C (2.072 C)
- Număr de izotopi (atomi ai aceluiași element cu un număr diferit de neutroni): 35 ale căror perioade de înjumătățire sunt cunoscute; 1 stabil; 2 care apar în mod natural
- Cel mai frecvent izotop: In-115
Descoperire
Indium a fost descoperit în 1863 de chimistul german Ferdinand Reich la Școala de Mine Freiberg din Germania. Reich studia o probă dintr-un amestec de minerale de zinc, care credea că ar putea conține taliul recent descoperit. După prăjirea minereului pentru a îndepărta cea mai mare parte a sulfului, el a aplicat acid clorhidric la materialele rămase. A observat apoi o apariție solidă gălbui. El bănuia că aceasta ar putea fi sulfura unui element nou, dar, întrucât era orb, l-a rugat pe colegul chimist german Hieronymous T. Richter să examineze spectrul probei. Richter a remarcat o linie strălucitoare în culori violete, care nu se potrivește cu linia spectrală a niciunui element cunoscut.
Lucrând împreună, cei doi oameni de știință au izolat un eșantion al noului element și au anunțat descoperirea acestuia. Au numit noul element indium, după cuvântul latin indicum, adică violet. Din păcate, relația lor s-a transformat acru când Reich a aflat că Richter a pretins a fi descoperitorul, potrivit Royal Society of Chemistry (RSC).
Utilizări
La mai bine de un secol de la descoperirea indiumului, elementul încă se afla într-o relativă obscuritate, deoarece nimeni nu știa ce să facă cu ea. Astăzi, indiul este vital pentru economia mondială sub formă de oxid de staniu (ITO). Acest lucru se datorează faptului că ITO rămâne cel mai bun material pentru a satisface nevoia tot mai mare de LCD-uri (afișaje cu cristale lichide) în ecrane tactile, televizoare cu ecran plat și panouri solare.
ITO are mai multe proprietăți care îl fac perfect pentru ecranele LCD și alte afișaje cu ecran plat: este transparent; conduce electricitate; aderă puternic la sticlă; rezistă la coroziune; și este stabilă din punct de vedere chimic și mecanic.
ITO este, de asemenea, utilizat în mod obișnuit pentru a realiza acoperiri subțiri pentru sticlă și oglinzi. Atunci când este acoperit peste parbrizele aeronavelor sau ale mașinilor, de exemplu, ITO permite sticla să se dezghețe sau să se dezgroape și poate reduce cerințele de aer condiționat.
Cererea în creștere pentru LCD-uri a crescut prețurile indiumului considerabil în ultimii ani, potrivit RSC. Cu toate acestea, reciclarea și eficiența producției au contribuit la crearea unui echilibru bun între ofertă și cerere.
Indiul este utilizat în mod obișnuit pentru a fabrica aliaje și este adesea denumit „vitamina metalului”, ceea ce înseamnă că nivelurile minime de indiu pot face o diferență drastică într-un aliaj, conform RSC. De exemplu, adăugarea unor cantități mici de indiu în aur și aliaje de platină le face mult mai grele. Aliajele de indiu sunt utilizate pentru acoperirea rulmenților motoarelor de mare viteză și a altor suprafețe metalice. Aliajele sale cu topire scăzută sunt, de asemenea, utilizate în capetele de stropire, legăturile foc-ușă și dopurile fuzibile.
Metalul indiu rămâne neobișnuit de moale și maleabil la temperaturi foarte scăzute, ceea ce îl face perfect pentru utilizarea în sculele necesare în condiții extrem de reci, cum ar fi pompele criogenice și sistemele cu vid ridicat. O altă calitate unică este rezistența sa, ceea ce o face foarte utilă ca lipit.
Indiumul este utilizat la confecționarea diferitelor dispozitive electrice, cum ar fi redresoare (dispozitive care transformă un curent alternativ într-unul direct), termistori (un rezistor electric dependent de temperatură) și fotoconductori (dispozitive care își măresc conductivitatea electrică atunci când sunt expuși la lumină).
Sursa și abundența
Indiul se găsește rar în natură necombinată și se găsește de obicei în minereuri de zinc, fier, plumb și cupru. Este al 61-lea element cel mai frecvent în scoarța terestră și de aproximativ trei ori mai abundent decât argintul sau mercurul, conform Studiului Geologic al SUA (USGS). Se estimează că va forma aproximativ 0,1 părți pe milion (ppm) în scoarța terestră. În greutate, indiul este estimat a fi de 250 de părți pe miliard (ppb), conform Chemicool. Indiul natural este un amestec de izotopi I-115 (95,72 la sută) și I-113 (4,28 la sută), conform Encyclopaedia Britannica.
Majoritatea indiului comercial provin din Canada și sunt în jur de 75 de tone pe an. Se estimează că rezervele de metal depășesc 1.500 de tone. În conformitate cu Lenntech, solurile cultivate sunt uneori mai bogate în indiu decât solurile necultivate, cu unele niveluri de până la 4 ppm.
Cine stia?
- Metalul indiu emite un „țipăt” înalt, când este îndoit. Similar cu „strigătul de staniu”, acest țipăt sună mai mult ca un sunet crăpat.
- Indiul este asemănător cu cel al galiului, prin faptul că udă ușor sticla și este foarte util pentru fabricarea aliajelor cu topire scăzută. Un aliaj format din 24 la sută indiu și 76 la sută galiu este lichid la temperatura camerei.
- Prima aplicație pe scară largă de indiu a fost o acoperire pentru rulmenții cu motoare de avioane de înaltă performanță în cel de-al Doilea Război Mondial, potrivit USGS.
- Lenntech a găsit exemplare de metale indium necombinate într-o regiune a Rusiei.
Baterii mai bune
Acoperirea cu indiu ar putea duce într-o zi la baterii de litiu mai puternice și mai durabile, potrivit unui studiu publicat în revista Angewandte Chemie. Acoperirea cu indiu ar oferi o depunere mai uniformă a litiului în timpul încărcării, tamponează orice reacție laterală negativă și ar crește stocarea.
O baterie cu ioni de litiu este un tip de baterie reîncărcabilă folosită frecvent în tehnologiile portabile, cum ar fi telefoanele mobile și computerele de laptop. În timpul descărcării, ionii de litiu se deplasează de la electrodul negativ (anod) la electrodul pozitiv (catod). În timp ce bateria se încarcă, ionii de litiu se deplasează în direcția opusă - electrodul negativ devine catod, iar electrodul pozitiv devine anodul.
În prezent, bateriile cu ioni de litiu folosesc anoduri din grafit care sunt utilizate pentru a stoca litiu atunci când bateria este încărcată. O alternativă promițătoare în utilizarea grafitului ar fi anodii metalici - cum ar fi litiu metal - care ar putea oferi o capacitate de stocare mult mai mare. Cu toate acestea, o problemă majoră în utilizarea anodilor metalici este că există o depunere neuniformă a metalului în timp ce bateria se încarcă. Aceasta duce la formarea dendritelor (o masă de cristal cu o structură asemănătoare arborelui). După o utilizare îndelungată, aceste dendrite cresc atât de mari încât scurtcircuita bateria.
O altă problemă a anodilor metalici este aceea că provoacă reacții laterale nedorite între electrozii metalici reactivi și electrolitul (materialul care permite circulația electricității între electrozii pozitivi și negativi). Aceste reacții pot reduce semnificativ durata de viață a bateriei.
Cercetătorii de la Institutul Politehnic Rensselaer și de la Universitatea Cornell au introdus o nouă alternativă: acoperirea litiului într-o soluție de sare de indiu. Stratul de indiu este uniform și se auto-vindecă atunci când electrodul este utilizat. Compoziția sa chimică rămâne aceeași și rămâne intactă în timpul ciclurilor de încărcare / descărcare, prevenind reacțiile secundare, se arată în comunicatul de presă al studiului în Science Daily. Dendritele sunt de asemenea eliminate, permițând suprafeței să rămână netedă și compactă.
