Indij je sijoča srebrna kovina, ki je tako mehka in previdna, da jo je mogoče opraskati z nohtom in upogniti v skoraj vsako obliko. V naravi je indij precej redek in ga skoraj vedno najdemo kot element v sledeh pri drugih mineralih, zlasti v cinku in svincu, iz katerih je običajno pridobljen kot stranski proizvod. Njegova ocenjena številčnost v Zemljini skorji je 0,1 dela na milijon (ppm) - malo bolj obilno kot srebro ali živo srebro, poroča Kraljevo združenje za kemijo.
Indij ima nizko tališče kovine: 313,9 stopinj Fahrenheita (156,6 stopinj Celzija). Pri čemerkoli nad to temperaturo gori z vijoličastim ali indigo plamenom. Ime Indium izhaja iz sijajne indigo svetlobe, ki jo prikazuje v spektroskopu.
Samo dejstva
- Atomsko število (število protonov v jedru): 49
- Atomski simbol (na periodični tabeli elementov): V
- Atomska teža (povprečna masa atoma): 114.8.8
- Gostota: 7,31 grama na kubični centimeter
- Faza pri sobni temperaturi: Trdna
- Tališče: 156,6 stopinj C (313,88 stopinj F)
- Vrelišče: 2.072 C
- Število izotopov (atomi istega elementa z različnim številom nevtronov): 35, katerih razpolovni čas je znan; 1 hlev; 2 naravno prisotni
- Najpogostejši izotop: In-115
Odkritje
Indij je leta 1863 odkril nemški kemik Ferdinand Reich na Rudarski šoli Freiberg v Nemčiji. Reich je preučeval vzorec mešanice cinkovega minerala, za katero je menil, da lahko vsebuje nedavno odkriti element talij. Po praženju rude, da je odstranil večino žvepla, je na preostale materiale nanesel klorovodikovo kislino. Nato je opazil pojav rumenkaste trdne snovi. Sumil je, da je to lahko sulfid novega elementa, a ker je bil barvno slep, je prosil kolega nemškega kemika Hieronimisa T. Richterja, naj preuči spekter vzorca. Richter je opazil sijočo vijolično barvno črto, ki se ni ujemala s spektralno črto nobenega znanega elementa.
V sodelovanju skupaj sta dva znanstvenika izolirala vzorec novega elementa in napovedala njegovo odkritje. Novi element so poimenovali po indijski besedi indium indicum, kar pomeni vijolično. Na žalost je njuno razmerje postalo kislo, ko je Reich izvedel, da je Richter trdil, da je bil odkritelj, poroča Kraljevo združenje kemije (RSC).
Uporaba
Več kot stoletje po odkritju indija je bil element še vedno v relativno nejasnosti, saj nihče ni vedel, kaj storiti z njim. Danes je indij ključen za svetovno gospodarstvo v obliki indijevega oksida kositra (ITO). To je zato, ker ITO ostaja najboljši material za izpolnjevanje naraščajoče potrebe po LCD-zaslonih (zasloni s tekočimi kristali) na zaslonih na dotik, televizorjih z ravnim zaslonom in sončnih panelih.
ITO ima več lastnosti, zaradi katerih je popoln za LCD in druge zaslone ravnih plošč: Je pregleden; vodi električno energijo; se močno oprime stekla; se upira koroziji; in je kemično in mehansko stabilna.
ITO se pogosto uporablja tudi za izdelavo tankih prevlek za steklo in ogledala. Na primer, če na primer prevlečemo vetrobranska stekla zrakoplovov ali avtomobilov, ITO omogoča, da se steklo odmrzne ali zamazuje, kar lahko zmanjša potrebe po klimatski napravi.
Naraščajoče povpraševanje po LCD-jih je v zadnjih letih znatno povečalo indijeve cene, poroča RSC. Vendar so recikliranje in učinkovitost proizvodnje pomagali ustvariti dobro ravnovesje med ponudbo in povpraševanjem.
Indij se običajno uporablja za proizvodnjo zlitin in ga pogosto imenujejo "kovinski vitamin", kar pomeni, da lahko drobne ravni indija drastično spremenijo zlitino, poroča RSC. Na primer, če jim zlato in platinske zlitine dodajo majhne količine indija, jih veliko težje. Indij zlitine se uporabljajo za premazovanje ležajev motorjev z visoko hitrostjo in drugih kovinskih površin. Nizko talilne zlitine se uporabljajo tudi v brizgalnih glavah, požarnih vratih in taljivih čepih.
Indijeva kovina ostaja nenavadno mehka in prebavljiva pri zelo nizkih temperaturah, zaradi česar je popolna za uporabo v orodjih, potrebnih v izjemno hladnih pogojih, kot so kriogene črpalke in visoko vakuumski sistemi. Druga edinstvena kakovost je njegova lepljivost, zaradi česar je zelo uporaben kot spajka.
Indij se uporablja pri izdelavi različnih električnih naprav, kot so usmerniki (naprave, ki pretvorijo izmenični tok v neposredni), termistorji (električni upor, odvisen od temperature) in fotoprevodniki (naprave, ki povečajo električno prevodnost, ko so izpostavljene svetlobi).
Vir in številčnost
Indij se v naravi redko nahaja v kombinaciji, ponavadi pa ga vsebujejo cinkove, železove, svinčeve in bakrene rude. Po ameriškem geološkem raziskovanju (USGS) je to 61. najpogostejši element v Zemljini skorji in približno trikrat pogostejši od srebra ali živega srebra. Ocenjuje se, da v zemeljski skorji predstavlja približno 0,1 dela na milijon (ppm). Po teži naj bi indij znašal 250 delov na milijardo (ppb), poroča Chemicool. Naravni indij je mešanica izotopov I-115 (95,72 odstotka) in I-113 (4,28 odstotka), poroča Encyclopaedia Britannica.
Večina komercialnega indija prihaja iz Kanade in znaša približno 75 ton na leto. Rezerve kovine naj bi presegale 1.500 ton. Lenntech je včasih ugotovil, da so kultivirana tla bogatejša za indij kot nekultivirana tla z nekaterimi ravnmi do 4 ppm.
Kdo je vedel?
- Kovina Indium oddaja visok »krik«, ko se upogne. Podobno kot "kositerni krik" tudi ta krik sliši bolj kot prasketanje.
- Indij je podoben galiju, saj zlahka zmoči steklo in je zelo uporaben za izdelavo zlitin z nizko stopnjo taljenja. Zlitina, sestavljena iz 24 odstotkov indija in 76 odstotkov galija, je tekoča pri sobni temperaturi.
- Prva obsežna aplikacija indija je bila prevleka za ležaje v visokozmogljivih letalskih motorjih v drugi svetovni vojni, poroča ameriška ameriška vojska.
- V Rusiji so našli primerke nekombinirane indijeve kovine, poroča Lenntech.
Boljše baterije
Prevleka iz indija lahko nekega dne privede do močnejših in dolgotrajnejših litijevih baterij za ponovno polnjenje, je pokazala študija, objavljena v reviji Angewandte Chemie. Indijska prevleka bi med polnjenjem nudila bolj enakomerno odlaganje litija, preprečila morebitne negativne stranske reakcije in povečala skladiščenje.
Litij-ionska baterija je vrsta polnilne baterije, ki se običajno uporablja v prenosnih tehnologijah, kot so mobilni telefoni in prenosni računalniki. Med praznjenjem se litijevi ioni premikajo od negativne elektrode (anode) do pozitivne elektrode (katode). Medtem ko se baterija polni, litijevi ioni potujejo v nasprotni smeri - negativna elektroda postane katoda, pozitivna elektroda pa anoda.
Trenutno litij-ionske baterije uporabljajo anode iz grafita, ki se uporabljajo za shranjevanje litija, ko je baterija napolnjena. Obetavna alternativa uporabi grafita bi bile kovinske anode - na primer litijeve kovine - ki bi lahko ponudile veliko večje zmogljivosti shranjevanja. Glavna težava pri uporabi kovinskih anod je v tem, da je kovina med polnjenjem neenakomerna. To vodi do nastanka dendritov (kristalna masa z razvejano drevesno strukturo). Po daljši uporabi ti dendriti narastejo tako veliko, da kratek stik baterijo.
Druga težava kovinskih anod je, da povzročajo neželene stranske reakcije med reaktivnimi kovinskimi elektrodami in elektrolitom (materialom, ki omogoča, da električna energija teče med pozitivnimi in negativnimi elektrodami). Te reakcije lahko bistveno skrajšajo življenjsko dobo baterije.
Raziskovalci Politehničnega inštituta Rensselaer in Univerza Cornell so predstavili novo alternativo: prevleko litija z raztopino soli indija. Plast indija je enakomerna in samozdravljena, ko je elektroda v uporabi. Njegova kemična sestava ostaja nespremenjena, med ciklom polnjenja / praznjenja pa ostane nedotaknjena in preprečuje neželene reakcije, piše v sporočilu študije Science Daily. Odstranjeni so tudi dendriti, ki omogočajo gladko in kompaktno površino.
