Indiummetal: beskrivelse, egenskaber og anvendelser

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-17 10:22

Grundstoffet indium har mange nyttige egenskaber, takket være hvilke det kan bruges i rumudforskning, teknik, elektronik, nuklear industri og andre industrier. Det er dog ekstremt svært at finde det i naturen og adskille det fra andre stoffer. På grund af dette er det opført som et sjældent element. Hvad er egenskaberne ved indium? Er det metal eller ikke-metal? Lad os finde ud af om alle dens funktioner.

Elementopdagelseshistorik

Indium blev først opdaget for kun 154 år siden. Til dels skete dette tilfældigt, fordi dets opdagere ledte efter et helt andet element. I 1863 forsøgte kemikerne Theodor Richter og Ferdinand Reich at påvise thallium i mineralet sphalerit (zinkblanding), et nyt metal på det tidspunkt, som endnu ikke var blevet undersøgt.

Til deres søgning brugte de Kirchhoffs og Bunsens spektralanalyse. Essensen af metoden er, at når de opvarmes til høje temperaturer, begynder grundstoffernes atomer at udsende lys svarende til et bestemt frekvensområde. Ved spektret af denne glød kan du finde ud af, hvilken slags element der er foran dig.

Thallium burde have en lys grøn farve, men forskere har fundet en blå glød i stedet. Intet kendt grundstof havde et sådant spektrum, og kemikere indså detde var heldige. På grund af skyggens ejendommeligheder opkaldte de deres fund efter indigofarven. Og så et nyt metal, indium, blev opdaget. Og nu mere detaljeret om funktionerne.

Hvad er dette metal?

Indium er et let sølvskinnende og meget skinnende metal, der minder om zink. I det periodiske system hører det til den tredje gruppe, står på nummer 49 og er betegnet med symbolet In.

Det eksisterer i naturen som to isotoper: In¹¹³ og In¹¹⁵. Sidstnævnte er mere almindeligt, men er radioaktivt. Hvad er perioden for metallet indium 115? Det henfalder på 6·10^{14 år og bliver til blik. Der er også omkring 20 kunstige isotoper, der henfalder meget hurtigere. Den længstlevende blandt dem har en halveringstid på 49 dage.}

Indium smelter ved +156,5 °C og koger ved +2072 °C. Det egner sig let til smedning og andre mekaniske effekter og kan godt bruges i smykker. Men på grund af dens høje blødhed deformeres den hurtigt. Metal kan nemt bøjes, skæres med en kniv og endda ridses med en negl.

Kemiske egenskaber

Med hensyn til dets kemiske egenskaber ligner det gallium eller aluminium. Det kan ikke danne kontinuerlige faste bindinger med noget metal. Det reagerer slet ikke med alkaliske opløsninger. Ved visse temperaturer reagerer det med jod, selen, svovl og dets dioxid, reagerer med klor og brom. Metaller, der omgiver det i det periodiske system, opløses let i indium, nemlig:thallium, tin, gallium, bly, vismut, kviksølv, cadmium.

Nogle interessante fakta om Indiens metal:

• Selv med et langt ophold i luften falmer den ikke. Dette sker heller ikke, når metallet er smeltet.
• Hvis du begynder at bøje indium, vil det give en karakteristisk lyd, der ligner en knirken eller knas. Det fremgår af deformationen af materiens krystalgitter.
• Indium brænder ved +800 °C, flammen er blåviolet eller indigo.
• Dette er det blødeste metal, du kan holde i dine hænder. Kun lithium overgår det, men det er for aktivt og oxiderer straks i luften og danner en giftig base.
• Legeringen af indium med gallium er meget smeltelig og bliver flydende allerede ved +16 °C.

Indeholdt i naturen

Metalindium danner ikke uafhængige aflejringer. Den er meget spredt og yderst sjælden i form af nuggets. Indiums egne mineraler omfatter sakuranit, roquesit, patrukit og jalindit. Men deres sjældenhed forhindrer dem i at blive brugt i industrien.

En lille mængde indium findes i hav- og regnvand, i olie og også i asken fra kul. På grund af ligheden mellem ioniske radier er indium i stand til at integrere sig i krystalgitre af jern, magnesium, zink, bly, magnesium, tin osv. På grund af dette findes en lille mængde af det nogle gange sammen med dem.

Som regel overstiger indholdet af indium i mineraler ikke 0,05-1%. Det meste af metallet findes i sphalerit og marmarit. Norm alt detkoncentrationen er højere, jo mere zink, jern og andre metaller allerede er nævnt.

Metalpris

Indium blev isoleret i sin rene form kun få år efter opdagelsen. På grund af kompleksiteten af denne proces blev et gram indium derefter vurderet til omkring $700. Og selvom metoderne til at opnå det er blevet væsentligt forbedret i løbet af halvandet århundrede, anses det stadig for sjældent og dyrt.

I dag er dens gennemsnitlige pris 600-800 dollars pr. kilogram og falder overraskende nok ikke meget med en stigning i produktionen. Metallets renhed er norm alt angivet i dets mærkning: IN-2, IN-1, IN-0, IN-00, IN-000, IN-00000. Jo flere nuller, jo bedre og dyrere er det. For eksempel kan IN-000 grade indium værdiansættes til omkring 2.000 USD pr. kilogram.

De høje omkostninger ved indiummetal forklares af dets lave indhold i naturen og høj efterspørgsel. Der udvindes 600-800 tons om året, hvilket absolut ikke dækker alle behov for det. På grund af dets unikke egenskaber viser det sig at være meget bedre og mere holdbart end andre, billigere metaller. For ikke at miste et så værdifuldt materiale, genbruges det i mange lande.

Hvor ansøger

Metalindium øger legeringens fugtbarhed og korrosionsbestandighed. De er belagt med bly-sølv lejer, som bruges i luftfart og bilteknologi. Det er også i stand til at sænke smeltepunktet for andre metaller. Så dens blanding med tin, bly, cadmium og vismut smelterved 46,5°C, hvilket gør den velegnet til brandalarmer.

Indiumtinoxid bruges til halvledere og forskellige lodninger. Derudover bruges det til fremstilling af computerskærme, tv-skærme og tablets. Legeret med sølv eller alene bruges den til astronomiske spejle og billygtespejle.

Det er fremragende til at skabe fotoceller, fosfor, termoelektriske materialer, tætninger i rumteknologi. Indium absorberer neutroner godt og kan bruges i atomreaktorer.

Intet er kendt om den biologiske rolle af dette element i vores krop, men det er også blevet brugt i medicin. Det bruges som et radioaktivt lægemiddel til diagnosticering af lever, hjerne og lunger til at påvise tumorer og andre sygdomme.

Metoder til at opnå

Den største mængde indiummetal udvindes fra zink- og tinaflejringer. Det er opnået fra affald fra forarbejdning af polymetalliske, tin, bly-zink malme. Separation og oprensning af indium udføres i flere trin.

Først udfældes det ved at justere opløsningens surhedsgrad. Det resulterende "sort metal" skal derefter renses. Dette gøres ved zonesmeltende raffinering eller på andre måder.

I dag er Canada en af de største producenter i Indien. Ud over det udvindes store mængder metal af USA, Kina, Japan og Sydkorea. Dog aktieraf dette element er meget begrænsede, det forventes, at de vil løbe tør inden for et par årtier.