Indiummetall: beskrivning, egenskaper och tillämpningar

2024 Författare: Howard Calhoun | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-17 10:41

Elementet indium har många användbara egenskaper, tack vare vilka det kan användas i rymdutforskning, teknik, elektronik, kärnkraftsindustri och andra industrier. Det är dock extremt svårt att hitta det i naturen och skilja det från andra ämnen. På grund av detta är det listat som ett sällsynt element. Vilka egenskaper har indium? Är det metall eller icke-metall? Låt oss ta reda på alla dess funktioner.

Elementupptäcktshistorik

Indium upptäcktes först för bara 154 år sedan. Delvis hände detta av en slump, eftersom dess upptäckare letade efter ett helt annat element. År 1863 försökte kemister Theodor Richter och Ferdinand Reich upptäcka tallium i mineralet sphalerit (zinkblandning), en ny metall vid den tiden som ännu inte hade studerats.

För sin sökning använde de Kirchhoffs och Bunsens spektralanalys. Kärnan i metoden är att när de värms upp till höga temperaturer börjar elementens atomer avge ljus som motsvarar ett specifikt frekvensområde. Genom spektrumet av denna glöd kan du ta reda på vilken typ av element som finns framför dig.

Thallium borde ha en klar grön färg, men forskare har hittat ett blått sken istället. Inget känt grundämne hade ett sådant spektrum, och kemister insåg detde hade tur. På grund av nyansens egenheter döpte de sitt fynd efter indigofärgen. Och så upptäcktes en ny metall, indium. Och nu mer detaljerat om funktionerna.

Vad är det här för metall?

Indium är en lätt silverglänsande och mycket glänsande metall som påminner om zink. I det periodiska systemet tillhör den den tredje gruppen, står på nummer 49 och betecknas med symbolen In.

Det finns i naturen som två isotoper: In¹¹³ och In¹¹⁵. Det senare är vanligare, men är radioaktivt. Vilken period har metallen indium 115? Den förfaller på 6·10^{14 år och förvandlas till plåt. Det finns också ett 20-tal konstgjorda isotoper som sönderfaller mycket snabbare. Den längsta av dem har en halveringstid på 49 dagar.}

Indium smälter vid +156,5 °C och kokar vid +2072 °C. Den lämpar sig lätt för smide och andra mekaniska effekter och kan mycket väl användas i smycken. Men på grund av sin höga mjukhet deformeras den snabbt. Metall kan lätt böjas, skäras med en kniv och till och med repas med en nagel.

Kemiska egenskaper

När det gäller dess kemiska egenskaper liknar den gallium eller aluminium. Det kan inte bilda kontinuerliga fasta bindningar med någon metall. Det reagerar inte alls med alkaliska lösningar. Vid vissa temperaturer reagerar den med jod, selen, svavel och dess dioxid, reagerar med klor och brom. Metaller som omger den i det periodiska systemet löser sig lätt i indium, nämligen:tallium, tenn, gallium, bly, vismut, kvicksilver, kadmium.

Några intressanta fakta om Indiens metall:

• Även med en lång vistelse i luften bleknar den inte. Detta händer inte när metallen smälts heller.
• Om du börjar böja indium kommer det att göra ett karakteristiskt ljud, som liknar ett knarrande eller knarrande. Det framgår av deformationen av materiens kristallgitter.
• Indium brinner vid +800 °C, lågan är blåviolett, eller indigo.
• Det här är den mjukaste metallen du kan hålla i dina händer. Endast litium överträffar det, men det är för aktivt och oxiderar omedelbart i luften och bildar en giftig alkali.
• Legeringen av indium med gallium är mycket smältbar och blir flytande redan vid +16 °C.

Innehålls i naturen

Metalindium bildar inga oberoende avlagringar. Den är mycket spridd och extremt sällsynt i form av nuggets. Indiums egna mineraler inkluderar sakuranit, roquesit, patrukit och jalindit. Men deras sällsynthet hindrar dem från att användas i industrin.

En liten mängd indium finns i hav och regnvatten, i olja och även i askan från kol. På grund av likheten mellan joniska radier kan indium integreras i kristallgittren av järn, magnesium, zink, bly, magnesium, tenn, etc. På grund av detta kan en liten mängd av det ibland hittas tillsammans med dem.

Indiumh alten i mineraler överstiger som regel inte 0,05-1%. Det mesta av metallen finns i sfalerit och marmarit. Vanligtvis detkoncentrationen är högre, ju mer zink, järn och andra metaller som redan nämnts.

Metalpris

Indium isolerades i sin rena form bara några år efter upptäckten. På grund av komplexiteten i denna process värderades ett gram indium till cirka 700 USD. Och även om metoderna för att erhålla det har förbättrats avsevärt under ett och ett halvt århundrade, anses det fortfarande vara sällsynt och dyrt.

I dag är dess genomsnittliga pris 600-800 dollar per kilogram och sjunker överraskande nog inte mycket med en ökning av produktionen. Metallens renhet anges vanligtvis i dess märkning: IN-2, IN-1, IN-0, IN-00, IN-000, IN-00000. Ju fler nollor, desto bättre och dyrare är det. Indium av klass IN-000 kan till exempel värderas till cirka 2 000 USD per kilogram.

Den höga kostnaden för indiummetall förklaras av dess låga innehåll i naturen och höga efterfrågan. Det bryts 600-800 ton per år, vilket absolut inte täcker alla behov av det. På grund av dess unika egenskaper visar det sig vara mycket bättre och mer hållbart än andra, billigare metaller. För att inte förlora ett sådant värdefullt material återanvänds det i många länder.

Var ansökan

Metalindium ökar vätbarheten och korrosionsbeständigheten hos legeringen. De är belagda med bly-silverlager, som används inom flyg- och bilteknik. Det är också kapabelt att sänka smältpunkten för andra metaller. Så dess blandning med tenn, bly, kadmium och vismut smältervid 46,5°C, vilket gör den lämplig för brandlarm.

Indiumtennoxid används för halvledare och olika lödningar. Dessutom används den för tillverkning av datorskärmar, TV-skärmar och surfplattor. Legerad med silver eller ensam används den för astronomiska speglar och bilstrålkastarspeglar.

Den är utmärkt för att skapa fotoceller, fosfor, termoelektriska material, tätningar inom rymdteknik. Indium absorberar neutroner bra och kan användas i kärnreaktorer.

Ingenting är känt om den biologiska rollen av detta element i vår kropp, men det har också använts inom medicin. Det används som ett radioaktivt läkemedel vid diagnos av lever, hjärna och lungor för att upptäcka tumörer och andra sjukdomar.

Metoder för att erhålla

Den största mängden indiummetall bryts från zink- och tennavlagringar. Det erhålls från avfall från bearbetning av polymetalliska, tenn, bly-zinkmalmer. Separation och rening av indium utförs i flera steg.

Först fälls det ut genom att justera lösningens surhetsgrad. Den resulterande "svarta metallen" måste sedan rengöras. Detta görs genom zonsmältningsraffinering eller på andra sätt.

I dag är Kanada en av de största tillverkarna i Indien. Utöver det bryts stora volymer metall av USA, Kina, Japan och Sydkorea. Däremot aktierav detta element är mycket begränsade, det förväntas att de kommer att ta slut inom några decennier.