Indisk funn, struktur, egenskaper, isotoper, bruksområder, risiko

4960
Basil Manning

De Indisk Det er et metall som tilhører gruppe 13 i det periodiske systemet og har det kjemiske symbolet In. Dens atomnummer er 49, 49I og forekommer i naturen som to isotoper: 113I og 115I, sistnevnte er den mest rikelig. Indiumatomer finnes på jorden som urenheter i sink og blymalm.

Det er et spesielt metall, siden det er det mykeste som kan berøres uten mange helserisiko; i motsetning til litium og rubidium, som ville brenne huden veldig når de reagerer med fuktighet. Et stykke indium kan kuttes med en kniv og knuses med fingerkraften, og avgir en markant knase.

Stykke metallisk indium. Kilde: Hi-Res Images of Chemical Elements [CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)]

Den som hører dette metallnavnet, kommer sikkert til å tenke på India, men navnet stammer fra indigofargen, som blir observert når flamtesten blir utført. I denne forstand er det ganske likt kalium, og brenner metallet eller dets forbindelser med en veldig karakteristisk flamme, gjennom hvilken indium ble oppdaget for første gang i sfalerittmineraler..

Indium deler mange kjemiske egenskaper med aluminium og gallium, og forekommer i de fleste av forbindelsene med et oksidasjonsnummer på +3 (i3+). Den kombinerer utmerket med gallium for å danne legeringer med lave smeltepunkter, hvorav den ene er galinstan..

Indium-applikasjoner er basert på beleggmaterialer med legeringer, noe som gjør dem elektrisk ledende og fleksible. Indianeren dekker noen briller for å gi dem større glans og erstatter sølv. I teknologiens verden finnes indianeren i berøringsskjerm og LCD.

Artikkelindeks

  • 1 Oppdagelse
  • 2 Strukturen til indianeren
  • 3 eiendommer
    • 3.1 Fysisk utseende
    • 3.2 Molarmasse
    • 3.3 Smeltepunkt
    • 3.4 Kokepunkt
    • 3,5 Tetthet
    • 3.6 Elektronegativitet
    • 3.7 Ioniseringsenergier
    • 3.8 Varmeledningsevne
    • 3.9 Elektrisk motstand
    • 3.10 Mohs hardhet
    • 3.11 Reaktivitet
  • 4 Elektronisk konfigurasjon
    • 4.1 oksidasjonsnumre
  • 5 isotoper
  • 6 bruksområder
    • 6.1 Legeringer
    • 6.2 Elektronikk
  • 7 Risiko
  • 8 Referanser

Oppdagelse

I 1863 lette den tyske kjemikeren Ferdinand Reich etter spor av grunnstoffet thallium, ved hjelp av den grønne linjen i utslippsspekteret, i sinkmineraler; spesifikt prøver av sfaleritt (ZnS) rundt Sachsen. Etter å ha brent mineralene, fjernet svovelinnholdet, fordøyd dem i saltsyre og destillert sinkkloridet, fikk han et halmfarget bunnfall..

I møte med funnet bestemte Reich seg for å gjennomføre en spektroskopisk analyse; men fordi han ikke hadde gode øyne for å observere farger, vendte han seg til sin kollega Hieronymus Theodor Richter for å få hjelp i denne oppgaven. Richter var den som observerte en blålig spektral linje, som ikke falt sammen med spekteret til noe annet element..

De to tyske kjemikerne sto overfor et nytt element, som fikk navnet indisk på grunn av flammens indigofarge da forbindelsene ble brent; og i sin tur stammer navnet på denne fargen fra det latinske ordet indikasjon, hva betyr India.

Et år senere, i 1864, opphisset og etter en lang rekke nedbør og rensing, isolerte de en prøve av metallisk indium ved elektrolyse av dets oppløste salter i vann..

Strukturen til indianeren

Indiumatomer, i, smelter sammen ved hjelp av valenselektronene for å etablere en metallbinding. Dermed ender de opp med å bli ordnet i en krystall med en forvrengt tetragonal struktur sentrert i kroppen. Samspillet mellom de nærliggende In-In-atomene i krystallet er relativt svakt, noe som forklarer hvorfor indium har et lavt smeltepunkt (156 ºC)..

På den annen side er heller ikke kreftene som forbinder to eller flere indiumkrystaller sterke, ellers beveger de seg ikke oppå hverandre og gir metallet dets karakteristiske mykhet..

Eiendommer

Fysisk utseende

Det er et bemerkelsesverdig mykt sølvfarget metall. Den kan bli revet med fingerneglets trykk, kuttet med en kniv eller skrape i blanke slag på et ark. Det er til og med mulig å tygge og deformere det med tennene, så lenge det er flatt. På samme måte er det veldig duktilt og formbart, med plastegenskaper.

Når indianeren varmes opp med en blåselys, avgir den en indigofarget flamme, enda lysere og mer fargerik enn kalium..

Molarmasse

114,81 g / mol

Smeltepunkt

156,60 ºC

Kokepunkt

2072 ºC.

I likhet med gallium har indium et bredt temperaturområde mellom smeltepunkt og kokepunkt. Dette gjenspeiler det faktum at In-In-interaksjonene i væsken er sterkere enn de som dominerer i glasset; og at det derfor er lettere å få en dråpe indium enn dampene.

Tetthet

Ved romtemperatur: 7,31 g / cm3

Rett ved smeltepunktet: 7,02 g / cm3

Elektronegativitet

1,78 på Pauling-skalaen

Ioniseringsenergier

Først: 558,3 kJ / mol

Andre: 1820,7 kJ / mol

Tredje: 2704 kJ / mol

Termisk ledningsevne

81,8 W / (m K)

Elektrisk motstand

83,7 nΩ m

Mohs hardhet

1,2. Det er bare litt vanskeligere enn talkum (ikke forveksle seighet med seighet).

Reaktivitet

Indium oppløses i syrer for å danne salter, men oppløses ikke i alkaliske løsninger, ikke engang med varmt kaliumhydroksid. Reagerer i direkte kontakt med svovel, oksygen og halogener.

Indium er relativt amfotert, men det oppfører seg mer som en base enn en syre, og de vandige løsningene er litt basiske. The In (OH)3 den løser seg opp igjen med tilsetning av flere baser som gir opphav til de komplekse indianene, In (OH)4-, akkurat som det skjer med aluminater.

Elektronisk konfigurasjon

Elektronkonfigurasjonen til indium er som følger:

[Kr] 4d10 5sto 5 s1

Av de tretten elektronene er de siste tre av 5- og 5p-orbitalene valenselektronene. Med disse tre elektronene etablerer indiumatomer sin metallbinding, det samme gjør aluminium og gallium, og danner kovalente bindinger med andre atomer..

Oksidasjonsnumre

Det ovennevnte tjener til å forstå med en gang at indium er i stand til å miste sine tre valenselektroner, eller få fem til å bli isoelektronisk til edelgass-xenon..

Hvis vi i en forbindelse antar at den har mistet sine tre elektroner, vil den forbli som den treverdige kation In3+ (i analogi med Al3+ og Ga3+) og derfor vil oksidasjonsnummeret være +3. De fleste indiumforbindelser er i (III).

Blant andre oksidasjonsnumre som er funnet for indium har vi: -5 (In5-), -2 (Into-), -1 (In-), +1 (i+) og +2 (innto+).

Noen eksempler på In (I) forbindelser er: InF, InCl, InBr, InI og IntoO. Alle er relativt sjeldne forbindelser, mens de av In (III) er de dominerende: In (OH)3, ItoELLER3, InCl3, InF3, etc.

I (I) er forbindelser kraftige reduksjonsmidler der In+ donerer to elektroner til andre arter for å bli inn3+.

Isotoper

Indium forekommer i naturen som to isotoper: 113I og 115I, hvis jordiske overflod er henholdsvis 4,28% og 95,72%. Derfor har vi mange flere atomer på jorden 115I hva av 113I. De 115In har en halveringstid på 4,41 · 1014 år, så stor at den praktisk talt regnes som stabil, til tross for at den er en radioisotop.

For tiden er det opprettet totalt 37 kunstige isotoper av indium, alle radioaktive og svært ustabile. Av alle er den mest stabile 111In, som har en halveringstid på 2,8 dager.

applikasjoner

Legeringer

Indianeren kommer veldig godt overens med gallium. Begge metallene danner legeringer som smelter ved lave temperaturer, og ser ut som sølvvæsker, som kvikksølv erstattes med i flere av anvendelsene. På samme måte smelter indium seg også lett og har en løselighet på 57% i kvikksølv.

Indiumlegeringer brukes til å designe sølvspeil uten sølvbehov. Når det helles på en overflate av hvilket som helst materiale, fungerer det som et klebemiddel, på en slik måte at glass, metall, kvarts og keramiske plater kan sammenføyes.

elektronikk

Uten indianeren hadde berøringsskjermene aldri eksistert. Kilde: Pxhere.

Indium kommer også godt overens med germanium, så forbindelsene tilsettes som dopingsmidler til germaniumnitrid i lysdioder, og gjengir blå, lilla og grønne lys fra disse blandingene. Det er også en del av transistorer, termistorer og solceller.

Den viktigste forbindelsen er indiumtinnoksyd, som brukes som belegg på glass for å reflektere noen bølgelengder. Dette gjør at den kan brukes i sveisebriller og skyskraperglass slik at de ikke blir varme inni..

Briller belagt med dette oksidet er gode ledere av elektrisitet; slik som kommer fra fingrene. Og det er derfor det er ment for produksjon av berøringsskjermer, en aktivitet som er enda mer aktuell i dag på grunn av fremveksten av flere og flere smarttelefoner..

Risiko

Indium representerer ikke noen risiko for miljøet i første omgang, siden dets ioner i3+ de blir ikke spredt i nevneverdige mengder. Det er ingen informasjon om hva som ville ha innvirkning på jord, påvirke planter og verken på fauna eller hav..

I kroppen er det ikke kjent om In3+ de har en viktig rolle i metabolismen i spormengder. Når forbindelsene tas inn, er de imidlertid skadelige for forskjellige organer, og det er derfor de betraktes som svært giftige stoffer.

Faktisk ITO (Indium Tin Oxide) partikler: Indium tinnoksid), som er avgjørende for produksjon av skjermer for datamaskiner og smarttelefoner, kan ha en negativ innvirkning på helsen til arbeidere og forårsake dem en sykdom som kalles indisk lunge.

Inntak av disse partiklene skjer hovedsakelig ved innånding og ved kontakt gjennom huden og øynene..

På den annen side er fine indiummetallpartikler utsatt for å brenne og forårsake brann hvis de er i nærheten av en varmekilde..

Referanser

  1. Shiver & Atkins. (2008). Uorganisk kjemi. (Fjerde utgave). Mc Graw Hill.
  2. Wikipedia. (2020). Indium. Gjenopprettet fra: en.wikipedia.org
  3. Dr. Doug Stewart. (2020). Indium Element Fakta. Gjenopprettet fra: chemicool.com
  4. Redaksjonen av Encyclopaedia Britannica. (20. januar 2020). Indium. Encyclopædia Britannica. Gjenopprettet fra: britannica.com
  5. Habashi F. (2013) Indium, fysiske og kjemiske egenskaper. I: Kretsinger R.H., Uversky V.N., Permyakov E.A. (red) Encyclopedia of Metalloproteins. Springer, New York, NY
  6. Nasjonalt senter for bioteknologisk informasjon. (2020). Indium. PubChem Database., CID = 5359967. Gjenopprettet fra: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  7. Kimberly Uptmor. (2020). Hva brukes Indium til i hverdagen? Studere. Gjenopprettet fra: study.com
  8. Hines, C. J., Roberts, J. L., Andrews, R. N., Jackson, M. V., & Deddens, J. A. (2013). Bruk av og yrkesmessig eksponering for indium i USA. Tidsskrift for yrkes- og miljøhygiene, 10 (12), 723-733. doi: 10.1080 / 15459624.2013.836279

Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.