Metal indija: opis, svojstva i primjena

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-17 10:29

Element indij ima mnoga korisna svojstva, zahvaljujući kojima se može koristiti u istraživanju svemira, inženjerstvu, elektronici, nuklearnoj industriji i drugim industrijama. Međutim, iznimno ju je teško pronaći u prirodi i odvojiti od ostalih tvari. Zbog toga je naveden kao rijedak element. Koja su svojstva indija? Je li metalna ili nemetalna? Otkrijmo sve njegove značajke.

Povijest otkrivanja elemenata

Indij je prvi put otkriven prije samo 154 godine. Djelomično se to dogodilo slučajno, jer su njegovi otkrivači tražili potpuno drugačiji element. Godine 1863., kemičari Theodor Richter i Ferdinand Reich pokušali su otkriti talij u mineralu sfaleritu (cink blende), novom metalu u to vrijeme koji je tek trebao biti proučavan.

Za svoje pretraživanje koristili su spektralnu analizu Kirchhoffa i Bunsena. Bit metode je da kada se zagrije na visoke temperature, atomi elemenata počinju emitirati svjetlost koja odgovara određenom frekvencijskom rasponu. Po spektru ovog sjaja možete saznati kakav je element ispred vas.

Talij bi trebao imati svijetlo zelenu boju, ali znanstvenici su umjesto toga pronašli plavi sjaj. Nijedan poznati element nije imao takav spektar, a kemičari su to shvatiliimali su sreće. Zbog posebnosti nijanse svoj su nalaz nazvali po indigo boji. I tako je otkriven novi metal, indij. A sada detaljnije o značajkama.

Što je ovo metal?

Indij je svijetlosrebrnast i vrlo sjajan metal, koji podsjeća na cink. U periodnom sustavu pripada trećoj skupini, stoji na broju 49 i označava se simbolom In.

Postoji u prirodi kao dva izotopa: In¹¹³ i In¹¹⁵. Potonji je češći, ali je radioaktivan. Koliki je period metala indija 115? Raspada se za 6·10^{14 godina, pretvarajući se u kositar. Postoji i 20-ak umjetnih izotopa koji se mnogo brže raspadaju. Najdugovječniji među njima ima poluživot od 49 dana.}

Indij se topi na +156,5 °C i vrije na +2072 °C. Lako je podložan kovanju i drugim mehaničkim učincima i mogao bi se koristiti u nakitu. Međutim, zbog svoje visoke mekoće brzo se deformira. Metal se može lako saviti, rezati nožem, pa čak i ogrebati noktom.

Kemijska svojstva

Po svojim kemijskim svojstvima sličan je galiju ili aluminiju. Ne može stvarati kontinuirane čvrste veze s bilo kojim metalom. Uopće ne reagira s otopinama lužina. Na određenim temperaturama reagira s jodom, selenom, sumporom i njegovim dioksidom, reagira s klorom i bromom. Metali koji ga okružuju u periodnom sistemu lako se otapaju u indiju, i to:talij, kositar, galij, olovo, bizmut, živa, kadmij.

Neke zanimljive činjenice o metalu Indije:

• Čak i uz dugi boravak u zraku, ne blijedi. To se ne događa ni kada se metal otopi.
• Ako počnete savijati indij, ispustit će karakterističan zvuk, sličan škripi ili škripu. Pojavljuje se iz deformacije kristalne rešetke materije.
• Indij gori na +800 °C, plamen je plavo-ljubičast, ili indigo.
• Ovo je najmekši metal koji možete držati u rukama. Samo ga litij nadmašuje, ali je previše aktivan i odmah oksidira na zraku, stvarajući otrovnu lužinu.
• Legura indija s galijem je vrlo topiva i postaje tekuća već na +16 °C.

Sadržano u prirodi

Metalni indij ne stvara samostalne naslage. Vrlo je raštrkana i iznimno rijetka u obliku grumenčića. Indijevi vlastiti minerali uključuju sakuranit, rokezit, patrukit i jalindit. Međutim, njihova rijetkost sprječava njihovu upotrebu u industriji.

Mala količina indija nalazi se u morskoj i kišnici, u ulju, a također i u pepelu ugljena. Zbog sličnosti ionskih radijusa, indij se može integrirati u kristalne rešetke željeza, magnezija, cinka, olova, magnezija, kositra itd. Zbog toga se ponekad zajedno s njima nalazi i mala količina.

U pravilu sadržaj indija u mineralima ne prelazi 0,05-1%. Najveći dio metala nalazi se u sfaleritu i marmaritu. Obično tokoncentracija je veća, što je više cinka, željeza i drugih metala već spomenuto.

Cijena metala

Indium je izoliran u svom čistom obliku samo nekoliko godina nakon otkrića. Zbog složenosti ovog procesa, jedan gram indija tada je procijenjen na oko 700 dolara. I iako su se metode za njegovo dobivanje značajno poboljšale tijekom stoljeća i pol, još uvijek se smatra rijetkim i skupim.

Danas je njegova prosječna cijena 600-800 dolara po kilogramu i, začudo, ne pada mnogo s povećanjem proizvodnje. Čistoća metala obično je naznačena u njegovoj oznaci: IN-2, IN-1, IN-0, IN-00, IN-000, IN-00000. Što je više nula, to je bolje i skuplje. Na primjer, indij razreda IN-000 može se procijeniti na oko 2000 USD po kilogramu.

Visoka cijena metala indija objašnjava se njegovim niskim sadržajem u prirodi i velikom potražnjom. Godišnje se iskopa 600-800 tona, što apsolutno ne pokriva sve potrebe za tim. Zbog svojih jedinstvenih svojstava ispada da je mnogo bolji i izdržljiviji od ostalih, jeftinijih metala. Kako se tako vrijedan materijal ne bi izgubio, u mnogim se zemljama ponovno koristi.

Gdje se primjenjuje

Metalni indij povećava kvašenje i otpornost legure na koroziju. Obloženi su olovno-srebrnim ležajevima, koji se koriste u zrakoplovstvu i automobilskoj tehnici. Također je sposoban sniziti točku taljenja drugih metala. Dakle, njegova mješavina s kositrom, olovom, kadmijem i bizmutom se topina 46,5°C, što ga čini pogodnim za požarne alarme.

Indijev kositar oksid se koristi za poluvodiče i razne lemove. Osim toga, koristi se za proizvodnju računalnih monitora, TV ekrana i tableta. Legiran sa srebrom ili sam, koristi se za astronomska ogledala i retrovizore automobilskih farova.

Izvrstan je za stvaranje fotoćelija, fosfora, termoelektričnih materijala, brtvila u svemirskoj tehnologiji. Indij dobro apsorbira neutrone i može se koristiti u nuklearnim reaktorima.

Ništa se ne zna o biološkoj ulozi ovog elementa u našem tijelu, ali se također koristio u medicini. Koristi se kao radioaktivni lijek u dijagnostici jetre, mozga i pluća za otkrivanje tumora i drugih bolesti.

Načini dobivanja

Glavna količina metala indija iskopava se iz naslaga cinka i kositra. Dobiva se od otpada od prerade polimetalnih, kositrnih, olovno-cink ruda. Odvajanje i pročišćavanje indija se provodi u nekoliko faza.

Prvo, istaloži se podešavanjem razine kiselosti otopine. Nastali "crni metal" tada je potrebno očistiti. To se radi rafiniranjem zonskog taljenja ili na druge načine.

Danas je Kanada jedan od glavnih proizvođača Indije. Osim toga, velike količine metala kopaju SAD, Kina, Japan i Južna Koreja. Međutim, dioniceovog elementa su vrlo ograničeni, očekuje se da će isteći u roku od nekoliko desetljeća.