Indium kovin: opis, lastnosti in aplikacije

2024 Avtor: Howard Calhoun | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-17 10:40

Element indij ima številne uporabne lastnosti, zaradi katerih se lahko uporablja v raziskovanju vesolja, inženiringu, elektroniki, jedrski industriji in drugih industrijah. Vendar ga je v naravi izjemno težko najti in ločiti od drugih snovi. Zaradi tega je naveden kot redek element. Kakšne so lastnosti indija? Je kovinska ali nekovinska? Spoznajmo vse njegove lastnosti.

zgodovina odkrivanja elementov

Indij je bil prvič odkrit pred 154 leti. Deloma se je to zgodilo po naključju, saj so njegovi odkritelji iskali povsem drugačen element. Leta 1863 sta kemika Theodor Richter in Ferdinand Reich skušala odkriti talij v mineralu sfalerit (cinkova mešanica), novo kovino v tistem času, ki jo je bilo treba še preučiti.

Za svoje iskanje so uporabili spektralno analizo Kirchhoffa in Bunsena. Bistvo metode je, da pri segrevanju na visoke temperature atomi elementov začnejo oddajati svetlobo, ki ustreza določenemu frekvenčnemu območju. Po spektru tega sijaja lahko ugotovite, kakšen element je pred vami.

Talij bi moral imeti svetlo zeleno barvo, vendar so znanstveniki namesto tega odkrili modri sijaj. Noben znani element ni imel takšnega spektra in kemiki so to spoznaliimeli so srečo. Zaradi posebnosti odtenka so svojo najdbo poimenovali po indigo barvi. Tako je bila odkrita nova kovina, indij. In zdaj podrobneje o funkcijah.

Kaj je ta kovina?

Indij je svetlo srebrnkasta in zelo sijoča kovina, ki spominja na cink. V periodnem sistemu spada v tretjo skupino, stoji na številki 49 in je označena s simbolom In.

V naravi obstaja kot dva izotopa: In¹¹³ in In¹¹⁵. Slednji je pogostejši, vendar je radioaktiven. Kakšna je doba kovinskega indija 115? Razpade v 6·10^{14 letih in se spremeni v kositer. Obstaja tudi približno 20 umetnih izotopov, ki razpadajo veliko hitreje. Najdlje živi med njimi ima razpolovno dobo 49 dni.}

Indij se topi pri +156,5 °C in vre pri +2072 °C. Z lahkoto se poda kovanju in drugim mehanskim učinkom in se lahko uporablja v nakitu. Vendar se zaradi visoke mehkobe hitro deformira. Kovino je mogoče enostavno upogniti, rezati z nožem in celo opraskati z nohtom.

Kemijske lastnosti

Po svojih kemičnih lastnostih je podoben galiju ali aluminiju. Ne more tvoriti neprekinjenih trdnih vezi z nobeno kovino. Sploh ne reagira z alkalnimi raztopinami. Pri določenih temperaturah reagira z jodom, selenom, žveplom in njegovim dioksidom, reagira s klorom in bromom. Kovine, ki ga obdajajo v periodnem sistemu, se zlahka raztopijo v indiju, in sicer:talij, kositer, galij, svinec, bizmut, živo srebro, kadmij.

Nekaj zanimivih dejstev o metalu Indije:

• Tudi ob daljšem bivanju v zraku ne zbledi. To se tudi ne zgodi, ko se kovina stopi.
• Če začnete upogibati indij, bo izdal značilen zvok, podoben škripanju ali škripanju. Pojavlja se iz deformacije kristalne mreže snovi.
• Indij gori pri +800 °C, plamen je modro-vijoličen ali indigo.
• To je najmehkejša kovina, ki jo lahko držite v rokah. Prekaša ga le litij, vendar je preveč aktiven in takoj oksidira na zraku in tvori strupeno alkalijo.
• Zlitina indija z galijem je zelo topljiva in postane tekoča že pri +16 °C.

V naravi

Kovinski indij ne tvori samostojnih depozitov. Je zelo razpršena in izjemno redka v obliki drobcev. Indijevi lastni minerali vključujejo sakuranit, rokezit, patrukit in jalindit. Vendar njihova redkost preprečuje njihovo uporabo v industriji.

Majhno količino indija najdemo v morski in deževnici, v olju in tudi v pepelu premoga. Zaradi podobnosti ionskih polmerov se indij lahko integrira v kristalne mreže železa, magnezija, cinka, svinca, magnezija, kositra itd. Zaradi tega se včasih skupaj z njimi najde tudi majhna količina.

Vsebnost indija v mineralih praviloma ne presega 0,05-1%. Večino kovine najdemo v sfaleritu in marmaritu. Ponavadi jevišja je koncentracija, več cinka, železa in drugih kovin je že omenjenih.

Cena kovin

Indij je bil izoliran v svoji čisti obliki le nekaj let po odkritju. Zaradi zapletenosti tega postopka je bil takrat en gram indija ocenjen na približno 700 dolarjev. In čeprav so se metode pridobivanja v stoletju in pol bistveno izboljšale, še vedno velja za redko in drago.

Danes je njegova povprečna cena 600-800 dolarjev za kilogram in, presenetljivo, s povečanjem proizvodnje ne pade veliko. Čistost kovine je običajno navedena v njeni oznaki: IN-2, IN-1, IN-0, IN-00, IN-000, IN-00000. Več kot je ničel, boljši in dražji je. Na primer, indij razreda IN-000 je mogoče oceniti na približno 2.000 $ na kilogram.

Visoka cena kovine indija je posledica nizke vsebnosti v naravi in velikega povpraševanja. Na leto se izkopa 600-800 ton, kar absolutno ne pokrije vseh potreb po tem. Zaradi svojih edinstvenih lastnosti se izkaže, da je veliko boljši in trpežnejši od drugih, cenejših kovin. Da ne bi izgubili tako dragocenega materiala, ga v mnogih državah ponovno uporabljajo.

Kje velja

Kovinski indij poveča omočljivost in odpornost proti koroziji zlitine. Prevlečeni so s svinčeno-srebrnimi ležaji, ki se uporabljajo v letalski in avtomobilski tehniki. Prav tako je sposoben znižati tališče drugih kovin. Tako se njegova mešanica s kositrom, svincem, kadmijem in bizmutom stopipri 46,5°C, zaradi česar je primeren za požarne alarme.

Indijev kositrov oksid se uporablja za polprevodnike in različne spajke. Poleg tega se uporablja za izdelavo računalniških monitorjev, TV zaslonov in tablic. Legiran s srebrom ali sam, se uporablja za astronomska ogledala in ogledala avtomobilskih žarometov.

Odličen je za ustvarjanje fotocelic, fosforjev, termoelektričnih materialov, tesnil v vesoljski tehnologiji. Indij dobro absorbira nevtrone in se lahko uporablja v jedrskih reaktorjih.

O biološki vlogi tega elementa v našem telesu ni nič znanega, uporabljali pa so ga tudi v medicini. Uporablja se kot radioaktivno zdravilo pri diagnostiki jeter, možganov in pljuč za odkrivanje tumorjev in drugih bolezni.

Načini pridobivanja

Glavna količina kovine indija se pridobiva iz nahajališč cinka in kositra. Pridobiva se iz odpadkov pri predelavi polimetalnih, kositrnih, svinčevo-cinkovih rud. Ločevanje in čiščenje indija poteka v več fazah.

Najprej se obori s prilagajanjem stopnje kislosti raztopine. Nastalo "črno kovino" je treba nato očistiti. To se naredi z rafiniranjem conskega taljenja ali na druge načine.

Danes je Kanada eden glavnih proizvajalcev Indije. Poleg tega velike količine kovine kopajo ZDA, Kitajska, Japonska in Južna Koreja. Vendar pa zalogetega elementa so zelo omejeni, pričakuje se, da jih bo zmanjkalo v nekaj desetletjih.