Indiummetaal: beschrijving, eigenschappen en toepassingen

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 10:36

Het element indium heeft veel nuttige eigenschappen, waardoor het kan worden gebruikt in ruimteverkenning, engineering, elektronica, nucleaire industrie en andere industrieën. Het is echter buitengewoon moeilijk om het in de natuur te vinden en te scheiden van andere stoffen. Hierdoor wordt het vermeld als een zeldzaam element. Wat zijn de eigenschappen van indium? Is het metaal of niet-metaal? Laten we meer te weten komen over alle functies.

Geschiedenis van de ontdekking van elementen

Indium werd pas 154 jaar geleden voor het eerst ontdekt. Voor een deel gebeurde dit bij toeval, omdat de ontdekkers ervan op zoek waren naar een heel ander element. In 1863 probeerden chemici Theodor Richter en Ferdinand Reich thallium te detecteren in het mineraal sfaleriet (zinkblend), een nieuw metaal dat toen nog moest worden bestudeerd.

Voor hun zoektocht gebruikten ze de spectrale analyse van Kirchhoff en Bunsen. De essentie van de methode is dat bij verhitting tot hoge temperaturen de atomen van de elementen licht beginnen uit te zenden dat overeenkomt met een specifiek frequentiebereik. Door het spectrum van deze gloed, kun je ontdekken wat voor soort element er voor je is.

Thallium zou een felgroene kleur moeten hebben, maar wetenschappers hebben in plaats daarvan een blauwe gloed gevonden. Geen enkel bekend element had zo'n spectrum, en chemici realiseerden zich dat:ze hadden geluk. Vanwege de eigenaardigheden van de schaduw, noemden ze hun vondst naar de indigokleur. En zo werd een nieuw metaal, indium, ontdekt. En nu in meer detail over de functies.

Wat is dit metaal?

Indium is een licht zilverachtig en zeer glanzend metaal, dat doet denken aan zink. In het periodiek systeem behoort het tot de derde groep, staat op nummer 49 en wordt aangeduid met het symbool In.

Het bestaat in de natuur als twee isotopen: In¹¹³ en In¹¹⁵. Dit laatste komt vaker voor, maar is radioactief. Wat is de periode van het metaal indium 115? Het verv alt in 6·10^{14 jaar en verandert in tin. Er zijn ook ongeveer 20 kunstmatige isotopen die veel sneller vergaan. De langstlevende onder hen heeft een halfwaardetijd van 49 dagen.}

Indium smelt bij +156,5 °C en kookt bij +2072 °C. Het leent zich gemakkelijk voor smeden en andere mechanische effecten en zou goed in sieraden kunnen worden gebruikt. Door zijn hoge zachtheid vervormt het echter snel. Metaal kan gemakkelijk worden gebogen, gesneden met een mes en zelfs bekrast met een vingernagel.

Chemische eigenschappen

Qua chemische eigenschappen is het vergelijkbaar met gallium of aluminium. Het kan geen continue vaste bindingen vormen met welk metaal dan ook. Het reageert helemaal niet met alkalische oplossingen. Bij bepaalde temperaturen reageert het met jodium, selenium, zwavel en zijn dioxide, reageert het met chloor en broom. Metalen die het in het periodiek systeem omringen, lossen gemakkelijk op in indium, namelijk:thallium, tin, gallium, lood, bismut, kwik, cadmium.

Enkele interessante feiten over het metaal van India:

• Zelfs met een lang verblijf in de lucht vervaagt het niet. Dit gebeurt ook niet als het metaal wordt gesmolten.
• Als je indium begint te buigen, zal het een karakteristiek geluid maken, vergelijkbaar met een kraken of kraken. Het blijkt uit de vervorming van het kristalrooster van materie.
• Indium brandt bij +800 °C, de vlam is blauwviolet of indigo.
• Dit is het zachtste metaal dat je in je handen kunt houden. Alleen lithium overtreft het, maar het is te actief en oxideert onmiddellijk in de lucht en vormt een giftige alkali.
• De legering van indium met gallium is zeer smeltbaar en wordt al vloeibaar bij +16 °C.

Vervat in de natuur

Metaalindium vormt geen onafhankelijke afzettingen. Het is zeer verspreid en uiterst zeldzaam in de vorm van nuggets. De eigen mineralen van Indium zijn sakuraniet, roquesiet, patrukiet en jalindiet. Hun zeldzaamheid verhindert echter dat ze in de industrie worden gebruikt.

Een kleine hoeveelheid indium wordt aangetroffen in zee- en regenwater, in olie en ook in de as van steenkool. Vanwege de gelijkenis van ionische stralen, kan indium integreren in de kristalroosters van ijzer, magnesium, zink, lood, magnesium, tin, enz. Hierdoor wordt soms een kleine hoeveelheid ervan samen met hen gevonden.

In de regel is het geh alte aan indium in mineralen niet hoger dan 0,05-1%. Het meeste metaal wordt gevonden in sfaleriet en marmariet. Meestal is hetde concentratie is hoger, hoe meer zink, ijzer en andere metalen al genoemd zijn.

Metaalprijs

Indium werd slechts een paar jaar na de ontdekking in zijn pure vorm geïsoleerd. Vanwege de complexiteit van dit proces werd één gram indium vervolgens gewaardeerd op ongeveer $ 700. En hoewel de methoden om het te verkrijgen in de afgelopen anderhalve eeuw aanzienlijk zijn verbeterd, wordt het nog steeds als zeldzaam en duur beschouwd.

Tegenwoordig is de gemiddelde prijs 600-800 dollar per kilogram en, verrassend genoeg, da alt deze niet veel bij een toename van de productie. De zuiverheid van het metaal wordt meestal aangegeven in de markering: IN-2, IN-1, IN-0, IN-00, IN-000, IN-00000. Hoe meer nullen, hoe beter en duurder het is. Indium van IN-000-kwaliteit kan bijvoorbeeld worden gewaardeerd op ongeveer $ 2.000 per kilogram.

De hoge kosten van indiummetaal worden verklaard door het lage geh alte in de natuur en de grote vraag. Er wordt 600-800 ton per jaar gedolven, wat absoluut niet alle behoeften dekt. Door zijn unieke eigenschappen blijkt het veel beter en duurzamer te zijn dan andere, goedkopere metalen. Om zo'n waardevol materiaal niet te verliezen, wordt het in veel landen hergebruikt.

Waar van toepassing

Metaalindium verhoogt de bevochtigbaarheid en corrosieweerstand van de legering. Ze zijn gecoat met loodzilveren lagers, die worden gebruikt in de luchtvaart- en autotechnologie. Het is ook in staat om het smeltpunt van andere metalen te verlagen. Dus het mengsel met tin, lood, cadmium en bismut smeltbij 46,5 °C, waardoor het geschikt is voor brandalarmen.

Indiumtinoxide wordt gebruikt voor halfgeleiders en verschillende soorten soldeer. Daarnaast wordt het gebruikt voor de vervaardiging van computermonitoren, tv-schermen en tablets. Gelegeerd met zilver of alleen, wordt het gebruikt voor astronomische spiegels en autokoplampspiegels.

Het is uitstekend geschikt voor het maken van fotocellen, fosforen, thermo-elektrische materialen, afdichtingen in ruimtetechnologie. Indium absorbeert neutronen goed en kan worden gebruikt in kernreactoren.

Er is niets bekend over de biologische rol van dit element in ons lichaam, maar het is ook in de geneeskunde gebruikt. Het wordt gebruikt als een radioactief medicijn bij de diagnose van de lever, hersenen en longen om tumoren en andere ziekten op te sporen.

Verkrijgingsmethoden

De grootste hoeveelheid indiummetaal wordt gewonnen uit zink- en tinafzettingen. Het wordt verkregen uit afval van de verwerking van polymetaal-, tin-, lood-zinkertsen. De scheiding en zuivering van indium wordt in verschillende fasen uitgevoerd.

Eerst wordt het neergeslagen door de zuurgraad van de oplossing aan te passen. Het resulterende "black metal" moet dan worden schoongemaakt. Dit wordt gedaan door zone-smelt-raffinage of op andere manieren.

Canada is tegenwoordig een van de belangrijkste producenten van India. Daarnaast worden grote hoeveelheden metaal gedolven door de VS, China, Japan en Zuid-Korea. Echter, aandelenvan dit element zeer beperkt zijn, wordt verwacht dat ze binnen enkele decennia zullen opraken.