Fakty o Indiu

Pin
Send
Share
Send

Indium je lesklý strieborný kov, ktorý je tak mäkký a poddajný, že sa dá nechtom poškriabať a ohnúť do takmer akéhokoľvek tvaru. V prírode je indium pomerne zriedkavé a takmer vždy sa vyskytuje ako stopový prvok v iných mineráloch - najmä v zinku a olova -, z ktorých sa zvyčajne získava ako vedľajší produkt. Podľa Kráľovskej chemickej spoločnosti je jej odhadovaná hojnosť v zemskej kôre 0,1 ppm (ppm) - o niečo viac ako striebro alebo ortuť.

Indium má nízky bod topenia pre kov: 313,9 stupňov Fahrenheita (156,6 stupňov Celzia). Pri akejkoľvek teplote nad touto teplotou horí fialovým alebo indigovým plameňom. Názov India je odvodený od žiarivého indigového svetla, ktoré ukazuje v spektroskope.

Len fakty

  • Atómové číslo (počet protónov v jadre): 49
  • Atómový symbol (v periodickej tabuľke prvkov):
  • Atómová hmotnosť (priemerná hmotnosť atómu): 114,8,8
  • Hustota: 7,31 gramov na kubický centimeter
  • Fáza pri izbovej teplote: tuhá látka
  • Teplota topenia: 156,6 ° C.
  • Teplota varu: 3 761,6 F (2 072 ° C)
  • Počet izotopov (atómy toho istého prvku s rôznym počtom neutrónov): 35, ktorých polčasy sú známe; 1 stabilný; 2 prirodzene sa vyskytujúce
  • Najbežnejší izotop: In-115

Elektrónová konfigurácia a elementárne vlastnosti india. (Obrázkový kredit: Greg Robson / Creative Commons, Andrei Marincas Shutterstock)

Objav

Indium objavil v roku 1863 nemecký chemik Ferdinand Reich na baníckej škole Freiberg v Nemecku. Reich študoval vzorku zinočnatej minerálnej zmesi, o ktorej si myslel, že by mohla obsahovať nedávno objavený prvok tálium. Po pražení rudy na odstránenie väčšiny síry aplikoval na zvyšné materiály kyselinu chlorovodíkovú. Potom pozoroval objavenie žltkastej tuhej látky. Mal podozrenie, že by to mohol byť sulfid nového prvku, ale keďže bol slepý, požiadal kolegu nemeckého chemika Hieronymousa T. Richtera, aby preskúmal spektrum vzorky. Richter si všimol brilantnú fialovú farbu, ktorá sa nezhodovala so spektrálnou čiarou žiadneho známeho prvku.

V rámci spolupráce dvaja vedci izolovali vzorku nového prvku a oznámili jeho objav. Nový prvok nazvali indium podľa latinského slova indicum, čo znamená fialová. Podľa kráľovskej spoločnosti chémie (RSC) sa ich vzťah bohužiaľ zhoršil, keď sa Reich dozvedel, že Richter tvrdil, že je objaviteľom.

Použitie

Viac ako storočie po objavení india tento prvok stále ležal v relatívnej nejasnosti, pretože nikto nevedel, čo s tým má robiť. Dnes je indium životne dôležité pre svetové hospodárstvo vo forme oxidu india cínu (ITO). Je to preto, že ITO zostáva najlepším materiálom na uspokojenie rastúcej potreby LCD (displeje s tekutými kryštálmi) na dotykových obrazovkách, televízoroch s plochou obrazovkou a solárnych paneloch.

ITO má niekoľko vlastností, vďaka ktorým je ideálny pre LCD a iné ploché displeje: Je priehľadný; vedie elektrinu; pevne drží na skle; odoláva korózii; a je chemicky a mechanicky stabilný.

ITO sa tiež bežne používa na výrobu tenkých povlakov na sklo a zrkadlá. Napríklad, keď je poťahovaný cez čelné sklo lietadiel alebo automobilov, ITO umožňuje, aby sa sklo rozmrazovalo alebo odhmlievalo, a môže to znížiť požiadavky na klimatizáciu.

Podľa RSC rastúci dopyt po LCD v posledných rokoch výrazne zvýšil ceny india. Recyklácia a efektivita výroby však pomohli vytvoriť dobrú rovnováhu medzi ponukou a dopytom.

Indium sa bežne používa na výrobu zliatin a podľa RSC sa často označuje ako „kovový vitamín“, čo znamená, že malé hladiny india môžu spôsobiť výrazný rozdiel v zliatine. Napríklad pridanie malého množstva india do zlata a zliatin platiny ich robí oveľa ťažšími. Zliatiny india sa používajú na poťahovanie ložísk vysokorýchlostných motorov a iných kovových povrchov. Jeho zliatiny s nízkou teplotou topenia sa používajú aj v rozstrekovacích hlavách, článkoch protipožiarnych dverí a tavných sviečkach.

Kov z lítia zostáva nezvyčajne mäkký a poddajný pri veľmi nízkych teplotách, vďaka čomu je ideálny na použitie v nástrojoch potrebných v extrémne chladných podmienkach, ako sú kryogénne čerpadlá a systémy s vysokým vákuom. Ďalšou jedinečnou kvalitou je lepivosť, vďaka čomu je veľmi vhodná ako spájka.

Indium sa používa na výrobu rôznych elektrických zariadení, ako sú usmerňovače (zariadenia, ktoré premieňajú striedavý prúd na priamy), termistory (elektrický odpor závislý od teploty) a fotovodiče (zariadenia, ktoré zvyšujú svoju elektrickú vodivosť pri vystavení svetlu).

Zdroj a množstvo

Indium sa v prírode zriedka vyskytuje nekombinované a zvyčajne sa vyskytuje v zinkových, železných, olovených a medených rudách. Podľa amerického geologického prieskumu (USGS) je 61. najbežnejším prvkom zemskej kôry a je približne trikrát hojnejšia ako striebro alebo ortuť. Odhaduje sa, že v zemskej kôre tvorí asi 0,1 ppm. Podľa Chemicoolu sa podľa india odhaduje na 250 dielov na miliardu (ppb). Podľa Encyclopaedia Britannica je prírodný indium zmesou izotopov I-115 (95,72%) a I-113 (4,28%).

Väčšina komerčných india pochádza z Kanady a predstavuje približne 75 ton ročne. Odhaduje sa, že zásoby kovu prekročia 1 500 ton. Podľa Lenntecha sa občas zistilo, že pestované pôdy sú bohatšie na indium ako neobrábané pôdy s určitými hladinami až 4 ppm.

Kto vedel?

  • Kovový lítium vydáva vysoko ohnutý výkrik, keď je ohnutý. Podobne ako pri „plechovom kriku“ znie tento výkrik skôr ako praskavý zvuk.
  • Indium je podobné gáliu v tom, že ľahko zmáča sklo a je veľmi užitočné na výrobu zliatin s nízkou teplotou topenia. Zliatina pozostávajúca z 24 percent india a 76 percent gália je pri teplote miestnosti kvapalná.
  • Prvou rozsiahlou aplikáciou india bola podľa USGS povlak pre ložiská vo vysoko výkonných leteckých motoroch v druhej svetovej vojne.
  • Podľa Lenntecha boli v ruskom regióne nájdené vzorky nekombinovaného india.

Lepšie batérie

Podľa štúdie uverejnenej v časopise Angewandte Chemie môže indium povlak jedného dňa viesť k silnejším a trvanlivejším lítiovým batériám. Indický povlak by poskytoval rovnomernejšie ukladanie lítia pri nabíjaní, tlmil akékoľvek negatívne vedľajšie reakcie a zvyšoval skladovanie.

Lítium-iónová batéria je typ nabíjateľnej batérie bežne používanej v prenosných technológiách, ako sú mobilné telefóny a prenosné počítače. Počas vybíjania sa lítiové ióny pohybujú od zápornej elektródy (anóda) k kladnej elektróde (katóda). Počas nabíjania batérie sa lítiové ióny pohybujú opačným smerom - záporná elektróda sa stáva katódou a kladná elektróda sa stáva anódou.

Lítium-iónové batérie v súčasnosti používajú anódy vyrobené z grafitu, ktoré sa používajú na ukladanie lítia, keď je batéria nabitá. Sľubnou alternatívou k použitiu grafitu by boli kovové anódy - napríklad kov lítny -, ktoré by mohli ponúkať oveľa väčšiu skladovaciu kapacitu. Hlavným problémom pri používaní kovových anód je však to, že počas nabíjania batérie dochádza k nerovnomernému ukladaniu kovu. To vedie k tvorbe dendritov (kryštalická hmota s vetvenou stromovou štruktúrou). Po dlhšom používaní sa tieto dendrity zväčšujú tak, že skratujú batériu.

Ďalší problém s kovovými anódami je v tom, že spôsobujú nežiaduce vedľajšie reakcie medzi reaktívnymi kovovými elektródami a elektrolytom (materiál, ktorý umožňuje tok elektriny medzi pozitívnymi a negatívnymi elektródami). Tieto reakcie môžu výrazne znížiť životnosť batérie.

Vedci z Rensselaer Polytechnic Institute a Cornell University uviedli novú alternatívu: potiahnutie lítia roztokom indiovej soli. Vrstva india je pri používaní elektródy rovnomerná a samo sa uzdravuje. Jeho chemické zloženie zostáva rovnaké a zostáva počas cyklov nabíjania / vybíjania nedotknuté, čo zabráni vedľajším reakciám. Eliminujú sa aj dendrity, čo umožňuje hladký a kompaktný povrch.

Pin
Send
Share
Send