Індій - це блискучий сріблястий метал, який настільки м'який і ковкий, що його можна подряпати нігтем і зігнути майже в будь-якій формі. У природі індій є досить рідкісним і майже завжди зустрічається як мікроелемент інших мінералів - особливо цинку та свинцю - з яких зазвичай отримують як побічний продукт. За підрахунком його кількості в земній корі - 0,1 частини на мільйон (проміле) - трохи більше, ніж срібло або ртуть, за даними Королівського хімічного товариства.
Індій має низьку температуру плавлення металу: 313,9 градусів за Фаренгейтом (156,6 градусів Цельсія). При будь-якій, що перевищує цю температуру, вона горить фіолетовим або індиго полум'ям. Назва Indium походить від блискучого світла Індіго, яке він показує в спектроскопі.
Просто факти
- Атомне число (кількість протонів у ядрі): 49
- Атомний символ (на періодичній таблиці елементів): В
- Атомна маса (середня маса атома): 114,8.8
- Щільність: 7,31 грам на кубічний сантиметр
- Фаза при кімнатній температурі: тверда речовина
- Температура плавлення: 156,6 градусів F (313,88 градусів F)
- Температура кипіння: 2 072,6 F (2 072 C)
- Кількість ізотопів (атоми одного і того ж елемента з різною кількістю нейтронів): 35, час напіввиведення яких відомий; 1 стійкий; 2 природні
- Найпоширеніший ізотоп: In-115
Відкриття
Індій виявив у 1863 році німецький хімік Фердинанд Райх у Шахтній школі Фрайберга в Німеччині. Райх вивчав зразок мінеральної суміші цинку, який, на його думку, міг би містити нещодавно виявлений елемент талій. Після обсмажування руди для видалення більшої частини сірки він застосував соляну кислоту до решти матеріалів. Потім він спостерігав появу жовтуватого твердого речовини. Він підозрював, що це може бути сульфід нового елемента, але оскільки він був сліпим за кольором, він попросив німецького хіміка Ієроніма Т. Ріхтера вивчити спектр зразка. Ріхтер відзначив блискучу лінію фіолетового кольору, яка не відповідала спектральній лінії жодного відомого елемента.
Працюючи разом, двоє вчених виділили зразок нового елемента та оголосили про його відкриття. Новий елемент вони назвали індієм, після латинського слова indum, що означає фіолетовий. На жаль, їхні стосунки погіршилися, коли Райх дізнався, що Ріхтер претендував на відкриття, повідомляє Королівське товариство хімії (RSC).
Використання
Більше століття після відкриття індію цей елемент все ще лежав у відносній невідомості, оскільки ніхто не знав, що з ним робити. Сьогодні індій є життєво важливим для світової економіки у вигляді оксиду олову індію (ITO). Це тому, що ITO залишається найкращим матеріалом для заповнення зростаючої потреби в РК (рідкокристалічних дисплеях) у сенсорних екранах, телевізорах з плоским екраном та сонячних панелях.
ITO має кілька властивостей, які роблять його ідеальним для РК-дисплеїв та інших плоских дисплеїв: він прозорий; проводить електрику; сильно прилипає до скла; протистоїть корозії; і є хімічно та механічно стійким.
ITO також зазвичай використовується для виготовлення тонких покриттів для скла та дзеркал. Наприклад, при нанесенні покриттів на лобове скло літаків або автомобілів, наприклад, ITO дозволяє склу знебарвлювати або знебарвлювати, і це може зменшити потреби в кондиціонуванні повітря.
Зростаючий попит на РК-дисплеї значно збільшив ціни на індій за останні роки, повідомляє РСК. Однак переробка та ефективність виробництва допомогли створити хороший баланс між попитом та пропозицією.
Індій зазвичай використовується для виготовлення сплавів і його часто називають "вітаміном металів", що означає, що крихітні рівні індію можуть суттєво змінити сплав, повідомляє RSC. Наприклад, додавання невеликої кількості індію до золота та платинових сплавів робить їх набагато складніше. Індієві сплави використовуються для покриття підшипників швидкісних двигунів та інших металевих поверхонь. Його низькоплавкі сплави також використовуються в головках дощувальних машин, протипожежних з'єднаннях і плавких пробках.
Металевий індій залишається незвично м'яким і ковким при дуже низьких температурах, що робить його ідеальним для використання в інструментах, необхідних в надзвичайно холодних умовах, таких як кріогенні насоси та високі вакуумні системи. Ще одна унікальна якість - її клейкість, що робить її дуже корисною в якості припою.
Індій використовується при виготовленні різних електричних пристроїв, таких як випрямлячі (пристрої, які перетворюють змінний струм у прямий), термістори (електричний резистор, залежний від температури), і фотопровідники (пристрої, що підвищують їх електропровідність при впливі світла).
Джерело та достаток
Індій рідко зустрічається у поєднанні в природі і зазвичай міститься в цинкових, залізних, свинцевих і мідних рудах. Це 61-й найпоширеніший елемент земної кори і приблизно втричі рясніший за срібло або ртуть, згідно з даними американського геологічного обстеження (USGS). За оцінками, в земній корі становить близько 0,1 частин на мільйон (проміле). За вагою, індій оцінюється в 250 частин на мільярд (проміле), згідно з даними Chemicool. Натуральний індій - це суміш ізотопів I-115 (95,72 відсотка) та I-113 (4,28 відсотка), повідомляє Encyclopaedia Britannica.
Більшість комерційних індіїв походить з Канади і становить близько 75 тонн на рік. Запаси металу оцінюються понад 1500 тонн. За даними Lenntech, культивовані ґрунти іноді виявляються багатшими індієм, ніж некультивовані ґрунти з деяким рівнем до 4 проміле.
Хто знав?
- Індійський метал видає високий "крик", коли зігнувся. Схожий на «бляшаний крик», цей крик звучить більше як тріск.
- Індій схожий на галій тим, що він легко змочує скло і дуже корисний для отримання низькоплавких сплавів. Сплав, що складається з 24 відсотків індію та 76 відсотків галію, є рідким при кімнатній температурі.
- Першим масштабним застосуванням індію було покриття для підшипників високопродуктивних літальних двигунів у Другій світовій війні, повідомляє USGS.
- Зразки некомбінованого індієвого металу були знайдені в регіоні Росії, повідомляє Lenntech.
Краще батареї
Покриття з індію одного дня може призвести до більш потужних і довготривалих літієвих акумуляторних батарей, згідно з дослідженням, опублікованим у журналі Angewandte Chemie. Покриття з індію пропонувало б більш рівномірне осадження літію під час зарядки, заповнення будь-яких негативних побічних реакцій та збільшення зберігання.
Літій-іонний акумулятор - це тип акумуляторної батареї, який зазвичай використовується в портативних технологіях, таких як стільникові телефони та портативні комп'ютери. Під час розряду іони літію рухаються від негативного електрода (анода) до позитивного електрода (катода). Поки акумулятор заряджається, іони літію рухаються у зворотному напрямку - негативний електрод стає катодом, а позитивний електрод стає анодом.
В даний час в літій-іонних акумуляторах використовуються аноди, виготовлені з графіту, які використовуються для зберігання літію при заряді акумулятора. Перспективною альтернативою для використання графіту були б металеві аноди - такі як літієвий метал - які могли б запропонувати набагато більшу місткість зберігання. Однак основна проблема використання металевих анодів полягає в тому, що під час заряджання акумулятора відбувається нерівномірне осадження металу. Це призводить до утворення дендритів (кристалічна маса з гіллястою деревоподібною структурою). Після тривалого використання ці дендрити виростають настільки великими, що коротко замикають акумулятор.
Інша проблема металевих анодів полягає в тому, що вони викликають небажані побічні реакції між реакційноздатними металевими електродами та електролітом (матеріалом, який дозволяє електриці протікати між позитивними та негативними електродами). Ці реакції можуть значно скоротити термін служби акумулятора.
Дослідники з Політехнічного інституту Rensselaer та Університету Корнелла запровадили нову альтернативу: покриття літію в розчині солі індію. Шар індію рівномірний і самозагоюється, коли електрод використовується. Його хімічний склад залишається колишнім, і він залишається неушкодженим під час циклів заряду / розряду, запобігаючи побічним реакціям, повідомляється в прес-релізі дослідження в Science Daily. Дендрити також усуваються, дозволяючи поверхні залишатися гладкою і компактною.
