Indiu metal: descriere, proprietăți și aplicații

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-17 10:39

Elementul indiu are multe proprietăți utile, datorită cărora poate fi utilizat în explorarea spațiului, inginerie, electronică, industria nucleară și alte industrii. Cu toate acestea, este extrem de dificil să-l găsești în natură și să-l desprinzi de alte substanțe. Din acest motiv, este listat ca un element rar. Care sunt proprietățile indiului? Este metal sau nemetal? Să aflăm despre toate funcțiile sale.

Istoricul descoperirii elementelor

Indiul a fost descoperit pentru prima dată în urmă cu doar 154 de ani. În parte, acest lucru s-a întâmplat întâmplător, deoarece descoperitorii săi căutau un element complet diferit. În 1863, chimiștii Theodor Richter și Ferdinand Reich au încercat să detecteze taliul în mineralul sfalerit (blenda de zinc), un metal nou la acea vreme care încă nu a fost studiat.

Pentru căutarea lor, au folosit analiza spectrală a lui Kirchhoff și Bunsen. Esența metodei este că atunci când sunt încălziți la temperaturi ridicate, atomii elementelor încep să emită lumină corespunzătoare unui interval de frecvență specific. Prin spectrul acestei străluciri, poți afla ce fel de element se află în fața ta.

Taliul ar trebui să aibă o culoare verde strălucitoare, dar oamenii de știință au găsit în schimb o strălucire albastră. Niciun element cunoscut nu avea un asemenea spectru, iar chimiștii și-au dat seama de astaau avut noroc. Datorită particularităților nuanței, și-au numit descoperirea după culoarea indigo. Și astfel a fost descoperit un nou metal, indiul. Și acum mai detaliat despre funcții.

Ce este acest metal?

Indiul este un metal argintiu deschis și foarte strălucitor, care amintește de zinc. În sistemul periodic, aparține celui de-al treilea grup, se află la numărul 49 și este notat cu simbolul In.

Există în natură ca doi izotopi: În¹¹³ și In¹¹⁵. Acesta din urmă este mai frecvent, dar este radioactiv. Care este perioada metalului indiu 115? Degradează în 6·10^{14 ani, transformându-se în staniu. Există, de asemenea, aproximativ 20 de izotopi artificiali care se descompun mult mai repede. Cel mai longeviv dintre ei are un timp de înjumătățire de 49 de zile.}

Indiul se topește la +156,5 °C și fierbe la +2072 °C. Se pretează cu ușurință la forjare și alte efecte mecanice și ar putea fi bine folosit în bijuterii. Cu toate acestea, datorită moliciunii sale ridicate, se deformează rapid. Metalul poate fi ușor îndoit, tăiat cu un cuțit și chiar zgâriat cu unghia.

Proprietăți chimice

În ceea ce privește proprietățile sale chimice, este similar cu galiul sau aluminiul. Nu poate forma legături solide continue cu niciun metal. Nu reacționează deloc cu soluțiile alcaline. La anumite temperaturi, reacționează cu iod, seleniu, sulf și dioxidul acestuia, reacționează cu clorul și bromul. Metalele care îl înconjoară în Tabelul Periodic se dizolvă ușor în indiu, și anume:taliu, staniu, galiu, plumb, bismut, mercur, cadmiu.

Câteva fapte interesante despre metalul din India:

• Chiar și cu o ședere lungă în aer, nu se estompează. Acest lucru nu se întâmplă nici atunci când metalul este topit.
• Dacă începeți să îndoiți indiul, acesta va scoate un sunet caracteristic, asemănător cu un scârțâit sau un scârțâit. Apare din deformarea rețelei cristaline a materiei.
• Indiul arde la +800 °C, flacăra este albastru-violet sau indigo.
• Acesta este cel mai moale metal pe care îl poți ține în mâini. Doar litiul îl depășește, dar este prea activ și se oxidează imediat în aer, formând un alcali otrăvitor.
• Aliajul de indiu cu galiu este foarte fuzibil și devine lichid deja la +16 °C.

Conținut în natură

Indiul metalic nu formează depozite independente. Este foarte împrăștiat și extrem de rar sub formă de pepite. Mineralele proprii ale indiului includ sakuranite, roquesite, patrukite și jalindite. Cu toate acestea, raritatea lor le împiedică să fie folosite în industrie.

O cantitate mică de indiu se găsește în apa de mare și de ploaie, în ulei și, de asemenea, în cenușa cărbunelui. Datorită asemănării razelor ionice, indiul este capabil să se integreze în rețelele cristaline de fier, magneziu, zinc, plumb, magneziu, staniu etc. Din acest motiv, o cantitate mică din acesta se găsește uneori împreună cu acestea.

De regulă, conținutul de indiu în minerale nu depășește 0,05-1%. Majoritatea metalului se găsește în sfalerit și marmarit. De obicei astaconcentrația este mai mare, cu atât mai mult zinc, fier și alte metale deja menționate.

Prețul metalului

Indiul a fost izolat în forma sa pură la doar câțiva ani după descoperire. Datorită complexității acestui proces, un gram de indiu a fost evaluat apoi la aproximativ 700 USD. Și, deși metodele de obținere a acestuia s-au îmbunătățit semnificativ de-a lungul secolului și jumătate, este încă considerat rar și scump.

Astăzi, prețul său mediu este de 600-800 de dolari kilogramul și, în mod surprinzător, nu scade mult odată cu creșterea producției sale. Puritatea metalului este de obicei indicată în marcajul său: IN-2, IN-1, IN-0, IN-00, IN-000, IN-00000. Cu cât sunt mai multe zerouri, cu atât este mai bun și mai scump. De exemplu, indiul de calitate IN-000 poate fi evaluat la aproximativ 2.000 USD per kilogram.

Costul ridicat al indiului metalului se explică prin conținutul său scăzut în natură și cererea mare. Se extrag 600-800 de tone pe an, ceea ce nu acoperă absolut toate nevoile pentru aceasta. Datorită proprietăților sale unice, se dovedește a fi mult mai bun și mai durabil decât alte metale, mai ieftine. Pentru a nu pierde un material atât de valoros, în multe țări este reutilizat.

Unde se aplică

Indiul metalic crește umecbilitatea și rezistența la coroziune a aliajului. Sunt acoperiți cu rulmenți de plumb-argint, care sunt utilizați în tehnologia aviației și auto. De asemenea, este capabil să scadă punctul de topire al altor metale. Deci, amestecul său cu staniu, plumb, cadmiu și bismut se topeștela 46,5°C, ceea ce îl face potrivit pentru alarme de incendiu.

Oxidul de indiu staniu este folosit pentru semiconductori și diverse lipituri. În plus, este utilizat pentru fabricarea de monitoare de computer, ecrane TV și tablete. Aliat cu argint sau singur, este folosit pentru oglinzile astronomice și pentru oglinzile farurilor auto.

Este excelent pentru realizarea de fotocelule, fosfori, materiale termoelectrice, etanșări în tehnologia spațială. Indiul absoarbe bine neutronii și poate fi folosit în reactoare nucleare.

Nu se știe nimic despre rolul biologic al acestui element în organismul nostru, dar a fost folosit și în medicină. Este folosit ca medicament radioactiv în diagnosticul ficatului, creierului și plămânilor pentru a detecta tumori și alte boli.

Metode de obținere

Cantitatea principală de indiu metal este extrasă din zăcăminte de zinc și staniu. Se obține din deșeurile de la prelucrarea minereurilor polimetalice, staniu, plumb-zinc. Separarea și purificarea indiului se realizează în mai multe etape.

În primul rând, se precipită prin ajustarea nivelului de aciditate al soluției. „Metalul negru” rezultat trebuie apoi curățat. Acest lucru se realizează prin rafinare prin topire în zone sau în alte moduri.

Astăzi, Canada este unul dintre principalii producători ai Indiei. În plus, cantități mari de metal sunt extrase de SUA, China, Japonia și Coreea de Sud. Cu toate acestea, stocuriledin acest element sunt foarte limitate, este de așteptat să se epuizeze în câteva decenii.