Indium är en glansig silvrig metall som är så mjuk och formbar att den kan repas med en nagel och böjas i nästan vilken form som helst. I naturen är indium ganska sällsynt och finns nästan alltid som ett spårämne i andra mineraler - särskilt i zink och bly - från vilket det vanligtvis erhålls som biprodukt. Dess uppskattade överflöd i jordskorpan är 0,1 delar per miljon (ppm) - lite rikligare än silver eller kvicksilver, enligt Royal Society of Chemistry.
Indium har en låg smältpunkt för en metall: 313,9 grader Fahrenheit (156,6 grader Celsius). Vid allt över denna temperatur brinner det med en violet eller indigo låga. Indiums namn kommer från det lysande indigoljuset som det visar i ett spektroskop.
Bara fakta
- Atomnummer (antal protoner i kärnan): 49
- Atomsymbol (på elementets periodiska tabell): In
- Atomvikt (atomens genomsnittliga vikt): 114,8,8
- Densitet: 7,31 gram per kubikcentimeter
- Fas vid rumstemperatur: fast
- Smältpunkt: 313,88 grader F (156,6 grader C)
- Kokpunkt: 3,761,6 F (2 072 C)
- Antal isotoper (atomer av samma element med ett annat antal neutroner): 35 vars halveringstid är känd; 1 stabil; 2 naturligt förekommande
- Vanligaste isotop: In-115
Upptäckt
Indium upptäcktes 1863 av den tyska kemisten Ferdinand Reich vid Freiberg School of Mines i Tyskland. Reich studerade ett prov av en zinkmineralblandning som han trodde kan innehålla det nyligen upptäckta elementet thallium. Efter att ha rostat malmen för att ta bort det mesta av svaveln applicerade han saltsyra på de återstående materialen. Sedan observerade han ett gulaktigt fast material. Han misstänkte att detta kunde vara sulfid av ett nytt element, men eftersom han var färgblind bad han den tyska kemisten Hieronymous T. Richter att undersöka provets spektrum. Richter noterade en lysande violettfärgad linje, som inte matchade den spektrala linjen för något känt element.
I samarbete isolerade de två forskarna ett urval av det nya elementet och meddelade att det upptäcktes. De kallade det nya elementet indium efter det latinska ordet indicum, vilket betyder violet. Tyvärr blev deras relation sur när Reich fick veta att Richter hade påstått vara upptäckaren, enligt Royal Society of Chemistry (RSC).
Användningsområden
Mer än ett sekel efter indiums upptäckt låg elementet fortfarande i relativ otydlighet eftersom ingen visste vad han skulle göra med den. Idag är indium avgörande för världens ekonomi i form av indiumtinoxid (ITO). Detta beror på att ITO förblir det bästa materialet för att fylla det växande behovet av LCD-skärmar (flytande kristallskärmar) i pekskärmar, platt-TV-apparater och solpaneler.
ITO har flera egenskaper som gör den perfekt för LCD-skärmar och andra plattskärmar: Den är transparent; leder elektricitet; vidhäftar starkt vid glas; motstår korrosion; och är kemiskt och mekaniskt stabilt.
ITO används också ofta för att tillverka tunna beläggningar för glas och speglar. När den täcker över vindrutorna på flygplan eller bilar, till exempel, gör ITO att glaset kan avisas eller tömma, och det kan minska luftkonditioneringsbehovet.
Den växande efterfrågan på LCD-skärmar har ökat Indiums priser avsevärt de senaste åren, enligt RSC. Återvinning och tillverkningseffektivitet har dock bidragit till att skapa en god balans mellan utbud och efterfrågan.
Indium används ofta för att göra legeringar och kallas ofta "metallvitamin", vilket innebär att små nivåer av indium kan göra en drastisk skillnad i en legering, enligt RSC. Till exempel, att lägga till små mängder indium till guld och platinlegeringar gör dem mycket svårare. Indiumlegeringar används för att belägga lager av höghastighetsmotorer och andra metallytor. Dess lågsmältande legeringar används också i sprinklerhuvuden, branddörrlänkar och smältbara pluggar.
Indiummetall förblir ovanligt mjuk och formbar vid mycket låga temperaturer, vilket gör den perfekt för användning i verktyg som behövs under extremt kalla förhållanden, till exempel kryogena pumpar och högvakuumsystem. En annan unik kvalitet är dess klibbighet, vilket gör den mycket användbar som lod.
Indium används för tillverkning av olika elektriska apparater som likriktare (enheter som omvandlar en växelström till en direkt), termistorer (ett elektriskt motstånd beroende på temperatur) och fotoledare (enheter som ökar deras elektriska ledningsförmåga när de utsätts för ljus).
Källa & överflöd
Indium förekommer sällan okombinerat i naturen och finns vanligtvis i zink, järn, bly och kopparmalm. Det är det 61: e vanligaste elementet i jordskorpan och cirka tre gånger rikare än silver eller kvicksilver, enligt U.S. Geological Survey (USGS). Det uppskattas utgöra cirka 0,1 delar per miljon (ppm) i jordskorpan. Enligt vikt beräknas indium vara 250 delar per miljard (ppb), enligt Chemicool. Naturligt indium är en blandning av isotoperna I-115 (95,72 procent) och I-113 (4,28 procent), enligt Encyclopaedia Britannica.
De flesta kommersiella indium kommer från Kanada och är cirka 75 ton per år. Metallreserverna beräknas överstiga 1 500 ton. Odlade jordar visar sig ibland vara rikare på indium än icke odlade jordar med vissa nivåer så höga som 4 ppm, enligt Lenntech.
Vem visste?
- Indiummetall avger ett högt "skrik" när det böjs. I likhet med "tenngråta" låter detta skrik mer som ett knasande ljud.
- Indium liknar gallium genom att det lätt väter glas och är mycket användbart för tillverkning av lågsmältande legeringar. En legering bestående av 24 procent indium och 76 procent gallium är flytande vid rumstemperatur.
- Den första storskaliga indiumapplikationen var en beläggning för lager i högpresterande flygmotorer under andra världskriget, enligt USGS.
- Prover av okombinerad indiummetall har hittats i en region i Ryssland, enligt Lenntech.
Bättre batterier
Indiumbeläggning kan en dag leda till mer kraftfulla och hållbara uppladdningsbara litiumbatterier, enligt en studie publicerad i tidskriften Angewandte Chemie. Indiumbeläggningen skulle erbjuda en mer enhetlig avsättning av litium under laddning, buffra eventuella negativa sidoreaktioner och öka lagring.
Ett litiumjonbatteri är en typ av uppladdningsbart batteri som vanligtvis används i bärbar teknik, till exempel mobiltelefoner och bärbara datorer. Under urladdningen rör litiumjonerna från den negativa elektroden (anoden) till den positiva elektroden (katoden). Medan batteriet laddas rör sig litiumjonerna i motsatt riktning - den negativa elektroden blir katoden och den positiva elektroden blir anoden.
För närvarande använder litiumjonbatterier anoder gjorda av grafit som används för att lagra litium när batteriet laddas. Ett lovande alternativ till att använda grafit skulle vara metalliska anoder - som litiummetall - som kan erbjuda mycket större lagringskapacitet. Emellertid är ett stort problem med användning av metallanoder att det finns en ojämn avsättning av metallen medan batteriet laddas. Detta leder till bildandet av dendritter (en kristallmassa med en grenande trädliknande struktur). Efter långvarig användning växer dessa dendriter så stora att de kortsluter batteriet.
Ett annat problem med metalliska anoder är att de orsakar oönskade sidoreaktioner mellan de reaktiva metallelektroderna och elektrolyten (materialet som tillåter el att strömma mellan positiva och negativa elektroder). Dessa reaktioner kan minska batteriets livslängd avsevärt.
Forskare från Rensselaer Polytechnic Institute och Cornell University har introducerat ett nytt alternativ: beläggning av litium i en indiumsaltlösning. Indiumskiktet är enhetligt och självhelande när elektroden används. Dess kemiska sammansättning förblir densamma, och den förblir intakt under laddnings- / urladdningscykler, vilket förhindrar biverkningar, enligt studiepressmeddelandet i Science Daily. Dendriter elimineras också, vilket gör att ytan förblir slät och kompakt.
