Indiummetaal: beskrywing, eienskappe en toepassings

2024 Outeur: Howard Calhoun | [email protected]. Laas verander: 2023-12-17 10:16

Die element indium het baie nuttige eienskappe, waardeur dit in ruimteverkenning, ingenieurswese, elektronika, kernindustrie en ander nywerhede gebruik kan word. Dit is egter uiters moeilik om dit in die natuur te vind en van ander stowwe te skei. As gevolg hiervan word dit as 'n seldsame element gelys. Wat is die eienskappe van indium? Is dit metaal of nie-metaal? Kom ons vind uit oor al sy kenmerke.

Elementontdekkinggeskiedenis

Indium is slegs 154 jaar gelede vir die eerste keer ontdek. Dit het deels toevallig gebeur, omdat die ontdekkers daarvan op soek was na 'n heel ander element. In 1863 het chemici Theodor Richter en Ferdinand Reich probeer om tallium op te spoor in die mineraal sfaleriet (sinc blende), 'n nuwe metaal op daardie tydstip wat nog bestudeer moes word.

Vir hul soektog het hulle die spektrale analise van Kirchhoff en Bunsen gebruik. Die kern van die metode is dat wanneer dit tot hoë temperature verhit word, die atome van die elemente lig begin uitstraal wat ooreenstem met 'n spesifieke frekwensiereeks. Deur die spektrum van hierdie gloed kan jy uitvind watter soort element voor jou is.

Thallium behoort 'n heldergroen kleur te hê, maar wetenskaplikes het eerder 'n blou gloed gevind. Geen bekende element het so 'n spektrum gehad nie, en chemici het dit besefhulle was gelukkig. As gevolg van die eienaardighede van die skaduwee het hulle hul vonds na die indigo-kleur genoem. En so is 'n nuwe metaal, indium, ontdek. En nou in meer besonderhede oor die kenmerke.

Wat is hierdie metaal?

Indium is 'n ligte silwer en baie blink metaal, wat aan sink herinner. In die Periodieke stelsel behoort dit tot die derde groep, staan op nommer 49 en word aangedui met die simbool In.

Dit bestaan in die natuur as twee isotope: In¹¹³ en In¹¹⁵. Laasgenoemde is meer algemeen, maar is radioaktief. Wat is die tydperk van die metaal indium 115? Dit verval in 6·10^{14 jaar, en verander in blik. Daar is ook sowat 20 kunsmatige isotope wat baie vinniger verval. Die langslewende onder hulle het 'n halfleeftyd van 49 dae.}

Indium smelt by +156.5 °C en kook by +2072 °C. Dit leen hom maklik tot smee en ander meganiese effekte en kan goed in juweliersware gebruik word. As gevolg van sy hoë sagtheid vervorm dit egter vinnig. Metaal kan maklik gebuig, met 'n mes gesny word en selfs met 'n vingernael gekrap word.

Chemiese eienskappe

Wat die chemiese eienskappe daarvan betref, is dit soortgelyk aan gallium of aluminium. Dit kan nie aaneenlopende vaste bindings met enige metaal vorm nie. Dit reageer glad nie met alkali-oplossings nie. By sekere temperature reageer dit met jodium, selenium, swael en sy dioksied, reageer met chloor en broom. Metale wat dit omring in die Periodieke Tabel los maklik in indium op, naamlik:tallium, tin, gallium, lood, bismut, kwik, kadmium.

'n paar interessante feite oor die metaal van Indië:

• Selfs met 'n lang verblyf in die lug, vervaag dit nie. Dit gebeur ook nie wanneer die metaal gesmelt word nie.
• As jy begin om indium te buig, sal dit 'n kenmerkende geluid maak, soortgelyk aan 'n gekraak of geknars. Dit blyk uit die vervorming van die kristalrooster van materie.
• Indium brand by +800 °C, die vlam is blou-violet, of indigo.
• Dit is die sagste metaal wat jy in jou hande kan hou. Net litium oortref dit, maar dit is te aktief en oksideer dadelik in lug en vorm 'n giftige alkali.
• Die legering van indium met gallium is baie smeltbaar en word reeds vloeibaar by +16 °C.

Bevat in die natuur

Metaal-indium vorm nie onafhanklike afsettings nie. Dit is baie verspreid en uiters skaars in die vorm van nuggets. Indium se eie minerale sluit sakuraniet, roquesiet, patrukiet en jalindiet in. Hulle skaarsheid verhoed egter dat hulle in die industrie gebruik word.

'n Klein hoeveelheid indium word gevind in see- en reënwater, in olie, en ook in die as van steenkool. As gevolg van die ooreenkoms van ioniese radiusse, is indium in staat om in die kristalroosters van yster, magnesium, sink, lood, magnesium, tin, ens. te integreer. As gevolg hiervan word 'n klein hoeveelheid daarvan soms saam met hulle gevind.

As 'n reël oorskry die inhoud van indium in minerale nie 0,05-1%. Die meeste van die metaal word in sfaleriet en marmariet gevind. Gewoonlik is ditdie konsentrasie is hoër, hoe meer sink, yster en ander metale reeds genoem.

Metaalprys

Indium is net 'n paar jaar ná die ontdekking in sy suiwer vorm geïsoleer. Weens die kompleksiteit van hierdie proses is een gram indium toe op sowat $700 gewaardeer. En hoewel metodes om dit te bekom aansienlik verbeter het oor die eeu en 'n half, word dit steeds as skaars en duur beskou.

Vandag is sy gemiddelde prys 600-800 dollar per kilogram en, verbasend genoeg, daal dit nie veel met 'n toename in sy produksie nie. Die suiwerheid van die metaal word gewoonlik in sy nasien aangedui: IN-2, IN-1, IN-0, IN-00, IN-000, IN-00000. Hoe meer nulle, hoe beter en duurder is dit. Byvoorbeeld, IN-000 graad indium kan gewaardeer word teen ongeveer $2 000 per kilogram.

Die hoë koste van indiummetaal word verklaar deur die lae inhoud in die natuur en groot aanvraag. 600-800 ton word per jaar gemyn, wat absoluut nie al die behoeftes daarvoor dek nie. Weens sy unieke eienskappe blyk dit baie beter en duursaam te wees as ander, goedkoper metale. Om nie so 'n waardevolle materiaal te verloor nie, word dit in baie lande hergebruik.

Waar aansoek doen

Metaalindium verhoog die benatbaarheid en korrosiebestandheid van die legering. Hulle is bedek met lood-silwer laers, wat in lugvaart- en motortegnologie gebruik word. Dit is ook in staat om die smeltpunt van ander metale te verlaag. Dus, sy mengsel met tin, lood, kadmium en bismut smeltby 46.5°C, wat dit geskik maak vir brandalarms.

Indium-tinoksied word vir halfgeleiers en verskeie soldeersels gebruik. Boonop word dit gebruik vir die vervaardiging van rekenaarmonitors, TV-skerms en tablette. Gelegeer met silwer of alleen, word dit gebruik vir astronomiese spieëls en motorhoofligspieëls.

Dit is uitstekend vir die skep van fotoselle, fosfors, termo-elektriese materiale, seëls in ruimtetegnologie. Indium absorbeer neutrone goed en kan in kernreaktors gebruik word.

Niks is bekend oor die biologiese rol van hierdie element in ons liggaam nie, maar dit is ook in medisyne gebruik. Dit word as 'n radioaktiewe middel gebruik in die diagnose van die lewer, brein en longe om gewasse en ander siektes op te spoor.

Metodes om te verkry

Die grootste hoeveelheid indiummetaal word uit sink- en tinafsettings ontgin. Dit word verkry uit afval van die verwerking van polimetaal-, tin-, lood-sinkerts. Skeiding en suiwering van indium word in verskeie stadiums uitgevoer.

Eers word dit neergesit deur die suurvlak van die oplossing aan te pas. Die gevolglike "swart metaal" moet dan skoongemaak word. Dit word gedoen deur sonesmeltverfyning of op ander maniere.

Vandag is Kanada een van die hoofprodusente van Indië. Benewens dit, word groot volumes metaal deur die VSA, China, Japan en Suid-Korea ontgin. Maar aandelevan hierdie element baie beperk is, word verwag dat hulle binne 'n paar dekades sal opraak.