Indis yra blizgus sidabrinis metalas, kuris yra toks minkštas ir kalus, kad gali būti subraižytas pirštu ir sulenktas į bet kokią formą. Gamtoje indis yra gana retas reiškinys ir beveik visada randamas kaip mikroelementas kituose mineraluose, ypač cinko ir švino, iš kurių jis paprastai gaunamas kaip šalutinis produktas. Remiantis Karališkosios chemijos draugijos duomenimis, jo gausa žemės plutoje yra 0,1 milijono dalių (ppm) - šiek tiek daugiau nei sidabras ar gyvsidabris.
Indis turi žemą metalo lydymosi temperatūrą: 313,9 laipsnių pagal Farenheitą (156,6 laipsnio Celsijaus). Esant aukščiau šios temperatūros, jis dega violetinė arba indigo liepsna. Indio vardas yra kilęs iš ryškios indigo šviesos, kurią jis rodo spektroskopu.
Tiesiog faktai
- Atominis skaičius (protonų skaičius branduolyje): 49
- Atominis simbolis (ant elementų periodinės lentelės):
- Atominis svoris (vidutinė atomo masė): 114.8.8
- Tankis: 7,31 gramo kubiniame centimetre
- Fazė kambario temperatūroje: kieta
- Lydymosi temperatūra: 313,88 F (156,6 C)
- Virimo temperatūra: 2 072 C (3 761,6 F)
- Izotopų skaičius (to paties elemento atomai su skirtingu neutronų skaičiumi): 35, kurių pusinės eliminacijos laikas yra žinomas; 1 stabilus; 2 natūraliai atsirandantys
- Dažniausias izotopas: In-115
Atradimas
Indį 1863 m. Atrado vokiečių chemikas Ferdinandas Reichas Freibergo kasyklų mokykloje Vokietijoje. Reichas tyrė cinko mineralų mišinio pavyzdį, kuris, jo manymu, gali turėti neseniai atrastą talio elementą. Skrudinant rūdą, kad būtų pašalinta didžioji dalis sieros, jis likusioms medžiagoms užpylė druskos rūgšties. Tada jis pastebėjo gelsvą kietą spalvą. Jis įtarė, kad tai gali būti naujo elemento sulfidas, tačiau kadangi jis buvo aklas, jis paprašė kolegos vokiečių chemiko Hieronimo T. Richterio ištirti mėginio spektrą. Richteris pažymėjo ryškią violetinės spalvos liniją, kuri neatitiko nė vieno žinomo elemento spektrinės linijos.
Dirbdami kartu, abu mokslininkai išskyrė naujojo elemento pavyzdį ir paskelbė apie jo atradimą. Po lotyniško žodžio jie naują elementą pavadino indiumu indikas, reiškia violetinė. Deja, jų santykiai pasidarė blogi, kai Reichas sužinojo, kad Richteris teigė esąs atradėjas, teigia Karališkoji chemijos draugija (RSC).
Panaudojimas
Praėjus daugiau nei šimtmečiui po indžio atradimo, elementas vis dar buvo santykinai užtemęs, nes niekas nežinojo, ką su juo daryti. Šiandien indis yra gyvybiškai svarbus pasaulio ekonomikai kaip indžio alavo oksidas (ITO). Taip yra todėl, kad ITO išlieka geriausia medžiaga patenkinti didėjantį skystųjų kristalų ekranų poreikį jutikliniuose ekranuose, plokščiaekraniuose televizoriuose ir saulės baterijose.
ITO turi keletą savybių, dėl kurių jis puikiai tinka LCD ir kitiems plokščiaekraniams ekranams: Jis yra skaidrus; veda elektrą; tvirtai prilimpa prie stiklo; atsparus korozijai; ir yra chemiškai ir mechaniškai stabilus.
ITO taip pat dažniausiai naudojamas stiklo ir veidrodžių plonoms dangoms gaminti. Pvz., Padengdamas orlaivių ar automobilių priekinius stiklus, ITO leidžia stiklui nušalti ar rūkui, ir tai gali sumažinti oro kondicionavimo reikalavimus.
RSC duomenimis, didėjanti skystųjų kristalų paklausa pastaraisiais metais labai padidino indžio kainas. Tačiau perdirbimas ir gamybos efektyvumas padėjo sukurti gerą pusiausvyrą tarp pasiūlos ir paklausos.
Kaip nurodo RSC, indis paprastai naudojamas lydiniams gaminti ir dažnai vadinamas „metalo vitaminu“, reiškiančiu, kad nedidelis indio kiekis gali drastiškai pakeisti lydinį. Pavyzdžiui, pridedant mažus indio kiekius aukso ir platinos lydiniuose, jie tampa daug sunkesni. Indio lydiniai naudojami greitaeigių variklių ir kitų metalinių paviršių guoliams padengti. Jo mažai tirpūs lydiniai taip pat naudojami purkštuvų galvutėse, ugnies-durų jungtyse ir lydymosi kištukuose.
Indio metalas išlieka neįprastai minkštas ir kalinamas labai žemoje temperatūroje, todėl jis puikiai tinka naudoti įrankiams, reikalingiems ypač šaltomis sąlygomis, tokioms kaip kriogeniniai siurbliai ir didelio vakuumo sistemos. Kita unikali kokybė yra jo lipnumas, todėl jis yra labai naudingas kaip lydmetalis.
Indis yra naudojamas gaminant įvairius elektrinius prietaisus, tokius kaip lygintuvai (įtaisai, kurie kintamąją srovę paverčia nuolatiniu), termistoriai (elektrinis varžas priklauso nuo temperatūros) ir fotolaidininkai (įtaisai, didinantys jų elektrinį laidumą veikiant šviesai).
Šaltinis ir gausa
Indis gamtoje randamas nedažnai ir paprastai būna cinko, geležies, švino ir vario rūdoje. Remiantis JAV geologijos tarnyba (USGS), tai yra 61-asis dažniausias žemės plutos elementas ir maždaug tris kartus didesnis nei sidabro ar gyvsidabrio. Manoma, kad žemės plutoje jis sudarys apie 0,1 milijono dalių (ppm). Remiantis „Chemicool“, indio pagal svorį yra 250 dalių milijardui (pbb). Natūralus indis yra I-115 (95,72 proc.) Ir I-113 (4,28 proc.) Izotopų mišinys, rašo Encyclopaedia Britannica.
Daugiausia komercinio indio atvežama iš Kanados ir yra apie 75 tonos per metus. Manoma, kad metalo atsargos viršys 1 500 tonų. Lenntech teigia, kad kartais dirbamas dirvožemis yra turtingesnis indio nei nedirbamas dirvožemis, kai jo koncentracija siekia 4 ppm.
Kas žinojo?
- Indiškas metalas skleidžia aukštą „riksmą“, kai jis sulenktas. Panašus į „alavo verksmą“, šis riksmas skamba labiau kaip plyšysiantis garsas.
- Indis yra panašus į gallį tuo, kad lengvai šlapinasi su stiklu ir yra labai naudingas gaminant mažai lydosi lydinius. Lydinys, susidedantis iš 24 procentų indio ir 76 procentų galio, yra skystas kambario temperatūroje.
- Pasak USGS, pirmoji plataus masto indžio aplikacija buvo aukšto efektyvumo orlaivių variklių guolių danga Antrojo pasaulinio karo metu.
- Kaip rašo „Lenntech“, Rusijos regione rasta nesujungto indžio metalo pavyzdžių.
Geresnės baterijos
Kaip rodo žurnale „Angewandte Chemie“ paskelbtas tyrimas, indžio danga vieną dieną gali sukelti galingesnes ir ilgiau tarnaujančias įkraunamas ličio baterijas. Indio danga užtikrins tolygesnį ličio nusėdimą kraunant, buferis sumažins neigiamas šalutines reakcijas ir padidins saugojimą.
Ličio jonų akumuliatorius yra daugkartinio įkrovimo baterija, dažniausiai naudojama nešiojamosiose technologijose, tokiose kaip mobilieji telefonai ir nešiojamieji kompiuteriai. Iškrovimo metu ličio jonai juda iš neigiamo elektrodo (anodo) į teigiamą elektrodą (katodą). Kol akumuliatorius kraunasi, ličio jonai juda priešinga kryptimi - neigiamas elektrodas tampa katodu, o teigiamas elektrodas - anotu.
Šiuo metu ličio jonų akumuliatoriuose naudojami anodai iš grafito, kurie yra naudojami ličio kaupimui, kai akumuliatorius įkraunamas. Daug žadanti grafito naudojimo alternatyva būtų metaliniai anodai, pavyzdžiui, ličio metalas, kurie galėtų pasiūlyti daug didesnę atminties talpą. Tačiau pagrindinė metalinių anodų naudojimo problema yra ta, kad kraunant akumuliatorių metalas nėra tolygiai nusodinamas. Dėl to susidaro dendritai (kristalų masė su išsišakojusia medžiu panašia struktūra). Po ilgo naudojimo šie dendritai išauga tokie dideli, kad jie trumpai sujungia akumuliatorių.
Kita metalinių anodų problema yra ta, kad jie sukelia nepageidaujamas reakcijas tarp reaktyviųjų metalų elektrodų ir elektrolito (medžiagos, leidžiančios elektrai tekėti tarp teigiamų ir neigiamų elektrodų). Šios reakcijos gali žymiai sutrumpinti akumuliatoriaus tarnavimo laiką.
Rensselaerio politechnikos instituto ir Kornelio universiteto tyrėjai pristatė naują alternatyvą: ličio padengimą indio druskos tirpalu. Indio sluoksnis yra tolygus ir savaime gyja, kai naudojamas elektrodas. Jo cheminė sudėtis išlieka ta pati, o įkrovimo / iškrovimo ciklų metu ji nepažeista, užkertant kelią šalutinėms reakcijoms, rašoma „Science Daily“ pranešime spaudai. Taip pat pašalinami dendritai, todėl paviršius gali išlikti lygus ir kompaktiškas.
