Indium je sjajan srebrnast metal koji je toliko mekan i propadljiv da se može ogrebati noktom i saviti u gotovo bilo koji oblik. U prirodi je indij prilično rijedak i gotovo se uvijek nalazi u elementima u tragovima u drugim mineralima - posebno u cinku i olovu - iz kojih se obično dobiva nusproizvod. Njena procijenjena brojnost u Zemljinoj kori je 0,1 dijelova na milijun (ppm) - malo obilnija od srebra ili žive, prema Kraljevskom kemijskom društvu.
Indij ima nisku talište metala: 313,9 stupnjeva Farenhajta (156,6 stupnjeva Celzija). Na bilo čemu iznad ove temperature gori od ljubičastog ili indigo plamena. Ime Indium potječe od sjajne indigo svjetlosti koju pokazuje u spektroskopu.
Samo činjenice
- Atomski broj (broj protona u jezgri): 49
- Atomski simbol (na periodnoj tablici elemenata): In
- Atomska težina (prosječna masa atoma): 114.8.8
- Gustoća: 7,31 grama po kubnom centimetru
- Faza na sobnoj temperaturi: kruta
- Talište: 156,6 stupnjeva C
- Vrelište: 2.072 C
- Broj izotopa (atoma istog elementa s različitim brojem neutrona): 35 čiji je poluživot poznat; 1 stabilna; 2 prirodno prisutni
- Najčešći izotop: In-115
Otkriće
Indij je 1863. godine otkrio njemački kemičar Ferdinand Reich u Rudarskoj školi Freiberg u Njemačkoj. Reich je proučavao uzorak mineralne smjese cinka za koji je mislio da može sadržavati nedavno otkriveni element talij. Nakon prženja rude da ukloni većinu sumpora, na preostale je materijale nanio klorovodičnu kiselinu. Potom je promatrao kako se pojavljuju žućkaste krutine. Sumnjao je da bi to mogao biti sulfid novog elementa, ali budući da je bio slijep u boji, zamolio je kolegu njemačkog kemičara Hijeronimisa T. Richtera da ispita spektar uzorka. Richter je primijetio sjajnu liniju boje ljubičaste boje, koja se nije podudarala sa spektralnom linijom nijednog poznatog elementa.
Radeći zajedno, dvojica znanstvenika izolirali su uzorak novog elementa i najavili njegovo otkriće. Novi su element nazvali indium, po latinskoj riječi indicum, što znači ljubičasta. Nažalost, njihova se veza pogoršala kad je Reich saznao da je Richter tvrdio da je pronalazač, prema Royal Society of Chemistry (RSC).
Koristi
Više od jednog stoljeća nakon otkrivanja indija, element je još uvijek ležao u relativnoj nejasnoći jer nitko nije znao što bi s njim. Danas je indij od vitalnog značaja za svjetsku ekonomiju u obliku indija oksida kositra (ITO). To je zato što je ITO i dalje najbolji materijal za ispunjavanje rastuće potrebe za LCD zaslonima (tekućim kristalima) na dodirnim ekranima, televizorima s ravnim ekranom i solarnim pločama.
ITO ima nekoliko svojstava koja ga čine savršenim za LCD i druge zaslone ravnih ploča: Prozirna je; provodi električnu energiju; snažno se prijanja na staklo; odupire se koroziji; i kemijski je i mehanički stabilna.
ITO se također često koristi za izradu tankih premaza za staklo i ogledala. Na primjer, ako se premaže preko vjetrobranskog stakla zrakoplova ili automobila, ITO omogućuje da se staklo odmrzne ili ukloni, a to može smanjiti potrebe za klimatizacijom.
Rastuća potražnja za LCD zaslonima značajno je povećala indijske cijene posljednjih godina, navodi RSC. Međutim, recikliranje i učinkovitost proizvodnje pomogli su stvoriti dobru ravnotežu između ponude i potražnje.
Indij se obično koristi za proizvodnju legura, a često se naziva i "metalnim vitaminom", što znači da malene razine indija mogu drastično stvoriti razliku u leguri, prema RSC. Na primjer, dodavanje male količine indija u zlato i platinske legure čini ih mnogo težim. Indij legure koriste se za oblaganje ležajeva motora velike brzine i drugih metalnih površina. Njegove legure s niskim talištem također se koriste u prskalicama, vatrogasnim vezama i topljivim čepovima.
Indij metali ostaju neobično mekani i propusni na vrlo niskim temperaturama, što ga čini savršenim za upotrebu u alatima potrebnim u ekstremno hladnim uvjetima, kao što su kriogene pumpe i visokotlačni sustavi. Još jedna jedinstvena kvaliteta je njegova ljepljivost, što ga čini vrlo korisnim kao lemljenje.
Indij se koristi u izradi različitih električnih uređaja kao što su ispravljači (uređaji koji pretvaraju izmjeničnu struju u izravnu), termistori (električni otpornik koji ovisi o temperaturi) i fotoprevodnici (uređaji koji povećavaju električnu vodljivost pri izlaganju svjetlosti).
Izvor i obilje
Indij se rijetko nalazi u kombinaciji u prirodi, a obično se nalazi u cinkovim, željeznim, olovnim i bakrenim rudama. To je 61. najčešći element u Zemljinoj kori i oko tri puta obilniji od srebra ili žive, prema američkom Geološkom istraživanju (USGS). Procjenjuje se da u Zemljinoj kori čini oko 0,1 dijelova na milijun (ppm). Chemicool prema težini procjenjuje da iznosi 250 dijelova na milijardu (ppb). Prirodni indij je mješavina izotopa I-115 (95,72 posto) i I-113 (4,28 posto), prenosi Encyclopaedia Britannica.
Većina komercijalnog indija dolazi iz Kanade i iznosi oko 75 tona godišnje. Rezerve metala procjenjuju se na više od 1500 tona. Prema Lenntech-u, kultivirana tla ponekad su bogatija indijom od nekultivirana tla s nekim razinama čak i 4 ppm.
Tko je znao?
- Indij metal odaje snažan "vrisak", kada se savije. Slično kao "limeni krik", ovaj vrisak zvuči više kao zvuk pucketanja.
- Indij je sličan galiju po tome što lako vlaži staklo i vrlo je koristan za izradu legura sa niskim talištem. Legura koja se sastoji od 24 posto indija i 76 posto galija tekuća je na sobnoj temperaturi.
- Prva velika primjena indija bila je prevlaka za ležajeve u motorima visokih performansi u drugom svjetskom ratu, prema USGS.
- Uzorci nekombinovanog metala indija pronađeni su u regiji Rusije, navodi Lenntech.
Bolje baterije
Premaz indija jedan bi dan mogao dovesti do snažnijih i dugotrajnijih litijumskih baterija za ponovno punjenje, pokazala je studija objavljena u časopisu Angewandte Chemie. Premaz od indija ponudio bi ravnomjernije taloženje litija tijekom punjenja, sprečio sve negativne nuspojave i povećao skladištenje.
Litij-ionska baterija je vrsta punjive baterije koja se obično koristi u prijenosnim tehnologijama, poput mobitela i prijenosnih računala. Tijekom pražnjenja, litijevi ioni prelaze iz negativne elektrode (anode) u pozitivnu elektrodu (katodu). Dok se baterija puni, litijevi ioni putuju u suprotnom smjeru - negativna elektroda postaje katoda, a pozitivna elektroda postaje anoda.
Trenutno se u litij-ionskim baterijama koriste anode od grafita koji se koriste za pohranu litija kad se baterija napuni. Obećavajuća alternativa korištenju grafita bile bi metalne anode - poput litijevih metala - koje bi mogle ponuditi puno veće kapacitete skladištenja. Međutim, glavni problem upotrebe metalnih anoda je u tome što postoji neravnomjeran taloženje metala dok se baterija puni. To dovodi do stvaranja dendrita (kristalna masa s granastom stablom sličnom strukturom). Nakon duže upotrebe, ovi dendriti postaju toliko veliki da kratko spajaju bateriju.
Drugi problem metalnih anoda je taj što oni izazivaju neželjene nuspojave između reaktivnih metalnih elektroda i elektrolita (materijala koji omogućuje strujanje struje između pozitivnih i negativnih elektroda). Te reakcije mogu značajno smanjiti život baterije.
Istraživači s Politehničkog instituta Rensselaer i Sveučilišta Cornell uveli su novu alternativu: premazivanje litija u otopini soli indija. Sloj indija je ujednačen i samo zacjeljuje kada se upotrebljava elektroda. Njegov kemijski sastav ostaje isti, a ostaje netaknut tijekom ciklusa punjenja / pražnjenja, sprječavajući nuspojave, navodi se u priopćenju studije u Science Daily. Dendriti se također uklanjaju, omogućujući površini da ostane glatka i kompaktna.
