Indium е лъскав сребрист метал, който е толкова мек и ковък, че може да се надраска с нокът и да се огъне в почти всяка форма. В природата индийът е доста рядък и почти винаги се намира като микроелемент в други минерали - особено в цинка и оловото - от които обикновено се получава като страничен продукт. Изчисленото му изобилие в земната кора е 0,1 части на милион (ppm) - малко по-обилно от среброто или живака, според Кралското химическо дружество.
Индийът има ниска точка на топене на метал: 313,9 градуса по Фаренхайт (156,6 градуса по Целзий). При всичко над тази температура тя гори с виолетов или индиго. Името на Indium произлиза от блестящата индиго светлина, която показва в спектроскоп.
Само фактите
- Атомно число (брой протони в ядрото): 49
- Атомен символ (в периодичната таблица на елементите): В
- Атомно тегло (средна маса на атома): 114.8.8
- Плътност: 7,31 грама на кубичен сантиметър
- Фаза при стайна температура: твърда
- Точка на топене: 313,88 градуса F (156,6 градуса C)
- Точка на кипене: 2,761.6 F (2 072 C)
- Брой изотопи (атоми на един и същ елемент с различен брой неутрони): 35, чийто полуживот е известен; 1 стабилна; 2 естествено срещащи се
- Най-често срещан изотоп: In-115
Откритие
Индиумът е открит през 1863 г. от немския химик Фердинанд Райх в Минно училище Фрайберг в Германия. Райх проучваше проба от цинкова минерална смес, която според него можеше да съдържа наскоро открития елемент талий. След изпичане на рудата, за да отстрани по-голямата част от сярата, той приложи солна киселина към останалите материали. След това той наблюдава жълтеникаво твърдо вещество. Той подозираше, че това може да е сулфидът на нов елемент, но тъй като беше сляп, той помоли германския химик Йероним Т. Рихтер да проучи спектъра на пробата. Рихтер отбеляза блестяща виолетова линия, която не съответства на спектралната линия на нито един известен елемент.
Работейки заедно, двамата учени изолираха извадка от новия елемент и обявиха откриването му. Те кръстиха новия елемент индий, след латинската дума Indicum, което означава виолетово. За съжаление, връзката им стана кисела, когато Райх научи, че Рихтер е претендирал за откривател, според Кралското дружество на химията (RSC).
Употреби
Повече от век след откриването на индий, елементът все още лежи в относителна неизвестност, тъй като никой не знаеше какво да прави с него. Днес индийът е жизненоважен за световната икономика под формата на индиев калаен оксид (ITO). Това е така, защото ITO остава най-добрият материал за запълване на нарастващата нужда от LCD (дисплеи с течни кристали) в сензорни екрани, телевизори с плосък екран и соларни панели.
ITO има няколко свойства, които го правят идеален за LCD и други плоски дисплеи: Прозрачен е; провежда електричество; прилепва силно към стъклото; издържа на корозия; и е химически и механично стабилен.
ITO често се използва и за направата на тънки покрития за стъкло и огледала. Например, когато е покрито над предното стъкло на самолети или автомобили, ITO позволява на стъклото да се обезледява или да се замъглява и може да намали изискванията за климатизация.
Нарастващото търсене на LCD дисплеи е повишило значително цените на индий през последните години, според RSC. Рециклирането и ефективността на производството обаче са помогнали да се създаде добър баланс между търсенето и предлагането.
Индийът обикновено се използва за получаване на сплави и често се нарича "витамин на метала", което означава, че малките нива на индий могат да направят драстична разлика в сплавта, според RSC. Например добавянето на малки количества индий към златото и платинените сплави ги прави много по-трудни. Индийските сплави се използват за покриване на лагерите на високоскоростни двигатели и други метални повърхности. Неговите нископлавителни сплави се използват и в спринклерните глави, връзките на противопожарните врати и предпазителите.
Индийният метал остава необичайно мек и ковък при много ниски температури, което го прави идеален за използване в инструменти, необходими при изключително студени условия, като криогенни помпи и системи с висок вакуум. Друго уникално качество е неговата лепкавост, което го прави много полезен като спойка.
Индийът се използва при направата на различни електрически устройства като токоизправители (устройства, които преобразуват променлив ток в директен), термистори (електрически резистор, зависими от температурата) и фотопроводници (устройства, които увеличават електрическата си проводимост при излагане на светлина).
Източник и изобилие
Индийът рядко се среща некомбиниран в природата и обикновено се намира в цинкови, желязни, оловни и медни руди. Това е 61-ият най-често срещан елемент в земната кора и около три пъти по-обилен от среброто или живака, според американското геологическо проучване (USGS). Смята се, че той представлява около 0,1 части на милион (ppm) в земната кора. Според теглото индийът се изчислява на 250 части на милиард (ppb), според Chemicool. Естественият индий е смес от изотопите I-115 (95,72 процента) и I-113 (4,28 процента), според Encyclopaedia Britannica.
Повечето търговски индий идва от Канада и е около 75 тона годишно. Резервите на метала се изчисляват на над 1500 тона. Понякога култивираните почви са по-богати на индий от необработваните почви с някои нива до 4 ppm, според Lenntech.
Кой знаеше?
- Индиевият метал издава силен "писък", когато се наведе. Подобно на „тенекия вик“, този писък звучи по-скоро като пропукващ звук.
- Индийът е подобен на галий по това, че лесно намокря стъклото и е много полезен за получаване на нископлавящи се сплави. Сплав, състояща се от 24 процента индий и 76 процента галий е течна при стайна температура.
- Първото широкомащабно приложение на индий е било покритие за лагери във високопроизводителни самолетни двигатели през Втората световна война, според USGS.
- В региона на Русия са открити екземпляри от некомбиниран индиев метал, според Lenntech.
По-добри батерии
Индийното покритие може един ден да доведе до по-мощни и по-дълготрайни презареждащи се литиеви батерии, показва проучване, публикувано в списанието Angewandte Chemie. Индиевото покритие би предложило по-равномерно отлагане на литий по време на зареждане, буферира всякакви отрицателни странични реакции и увеличава съхранението.
Литиево-йонната батерия е вид акумулаторна батерия, която обикновено се използва в преносими технологии, като мобилни телефони и лаптопи. По време на разреждането литиевите йони се движат от отрицателния електрод (анод) към положителния електрод (катод). Докато батерията се зарежда, литиевите йони пътуват в обратна посока - отрицателният електрод става катод, а положителният електрод става анод.
В момента литиево-йонните батерии използват аноди, изработени от графит, които се използват за съхранение на литий, когато батерията е заредена. Обещаваща алтернатива на използването на графит биха били металните аноди - като литиевия метал - които биха могли да предложат много по-голям капацитет за съхранение. Основен проблем при използването на метални аноди е, че има неравномерно отлагане на метала, докато батерията се зарежда. Това води до образуването на дендрити (кристална маса с разклонена дървоподобна структура). След продължителна употреба тези дендрити стават толкова големи, че късо съединяват батерията.
Друг проблем с металните аноди е, че те предизвикват нежелани странични реакции между реактивните метални електроди и електролита (материалът, който позволява на електричеството да протича между положителни и отрицателни електроди). Тези реакции могат значително да намалят живота на батерията.
Изследователи от Политехническия институт Rensselaer и университета Корнел представиха нова алтернатива: покриване на лития в разтвор на сол на индий. Индийският слой е равномерен и самолечен, когато електродът се използва. Химичният му състав остава същият и той остава непокътнат по време на цикли на зареждане / освобождаване, предотвратявайки страничните реакции, се казва в съобщението на проучването в Science Daily. Дендритите също се елиминират, което позволява на повърхността да остане гладка и компактна.
