Metal indowy: opis, właściwości i zastosowania

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 10:38

Pierwiastek ind ma wiele przydatnych właściwości, dzięki którym może być stosowany w eksploracji kosmosu, inżynierii, elektronice, przemyśle jądrowym i innych gałęziach przemysłu. Jednak niezwykle trudno jest znaleźć go w naturze i oddzielić od innych substancji. Z tego powodu jest wymieniany jako rzadki pierwiastek. Jakie właściwości ma ind? Czy to metal czy niemetal? Dowiedzmy się o wszystkich jego funkcjach.

Historia odkrywania elementów

Ind odkryto po raz pierwszy zaledwie 154 lata temu. Po części stało się to przez przypadek, ponieważ jego odkrywcy szukali zupełnie innego pierwiastka. W 1863 r. chemicy Theodor Richter i Ferdinand Reich próbowali wykryć tal w mineralnym sfalerycie (mieszanka cynkowa), nowym w tamtym czasie metalem, który nie został jeszcze zbadany.

Do swoich poszukiwań użyli analizy widmowej Kirchhoffa i Bunsena. Istotą metody jest to, że po podgrzaniu do wysokich temperatur atomy pierwiastków zaczynają emitować światło odpowiadające określonemu zakresowi częstotliwości. Dzięki spektrum tego blasku możesz dowiedzieć się, jaki element znajduje się przed Tobą.

Tal powinien mieć jasnozielony kolor, ale naukowcy odkryli zamiast tego niebieską poświatę. Żaden znany pierwiastek nie miał takiego widma, a chemicy zdali sobie z tego sprawęmieli szczęście. Ze względu na specyfikę odcienia nazwali swoje znalezisko po kolorze indygo. I tak odkryto nowy metal, ind. A teraz bardziej szczegółowo o funkcjach.

Co to za metal?

Ind to jasnosrebrzysty i bardzo błyszczący metal, przypominający cynk. W układzie okresowym należy do trzeciej grupy, ma numer 49 i jest oznaczony symbolem In.

Istnieje w naturze jako dwa izotopy: In¹¹³ i In¹¹⁵. Ten ostatni jest bardziej powszechny, ale jest radioaktywny. Jaki jest okres metalowego indu 115? Rozkłada się w ciągu 6·10^{14 lat, zamieniając się w cynę. Istnieje również około 20 sztucznych izotopów, które rozkładają się znacznie szybciej. Najdłużej żyjący z nich ma okres półtrwania 49 dni.}

Ind topi się w +156,5 °C i wrze w +2072 °C. Poddaje się łatwo kuciu i innym efektom mechanicznym i może być z powodzeniem stosowany w biżuterii. Jednak ze względu na dużą miękkość szybko się odkształca. Metal można łatwo wyginać, ciąć nożem, a nawet zarysować paznokciem.

Właściwości chemiczne

Pod względem właściwości chemicznych jest podobny do galu lub aluminium. Nie może tworzyć ciągłych wiązań stałych z jakimkolwiek metalem. W ogóle nie reaguje z roztworami alkalicznymi. W określonych temperaturach reaguje z jodem, selenem, siarką i jej dwutlenkiem, z chlorem i bromem. Metale, które go otaczają w układzie okresowym, łatwo rozpuszczają się w indzie, a mianowicie:tal, cyna, gal, ołów, bizmut, rtęć, kadm.

Kilka interesujących faktów na temat indyjskiego metalu:

• Nawet przy długim przebywaniu w powietrzu nie blaknie. Nie dzieje się tak również, gdy metal jest stopiony.
• Jeśli zaczniesz zginać ind, wyda charakterystyczny dźwięk, podobny do zgrzytu lub zgrzytu. Wynika to z deformacji sieci krystalicznej materii.
• Ind pali się w temperaturze +800 °C, płomień jest niebiesko-fioletowy lub indygo.
• To najdelikatniejszy metal, jaki możesz trzymać w dłoniach. Przewyższa go tylko lit, ale jest zbyt aktywny i natychmiast utlenia się w powietrzu, tworząc trującą zasadę.
• Stop indu z galem jest bardzo topliwy i staje się płynny już w temperaturze +16°C.

Zawarte w naturze

Metal ind nie tworzy niezależnych osadów. Jest bardzo rozproszony i niezwykle rzadki w postaci bryłek. Własne minerały Indu to sakuranit, roquesite, patrukite i jalindite. Jednak ich rzadkość uniemożliwia ich wykorzystanie w przemyśle.

Niewielka ilość indu znajduje się w wodzie morskiej i deszczowej, w ropie, a także w popiołach węgla. Ze względu na podobieństwo promieni jonowych, ind jest w stanie zintegrować się z sieciami krystalicznymi żelaza, magnezu, cynku, ołowiu, magnezu, cyny itp. Z tego powodu czasami wraz z nimi znajduje się niewielka jego ilość.

Z reguły zawartość indu w minerałach nie przekracza 0,05-1%. Większość metalu znajduje się w sfalerycie i marmarycie. Zwykle tostężenie jest wyższe, im więcej cynku, żelaza i innych wymienionych metali.

Cena metalu

Ind został wyizolowany w czystej postaci zaledwie kilka lat po odkryciu. Ze względu na złożoność tego procesu jeden gram indu został wyceniony na około 700 USD. I chociaż metody jego uzyskiwania znacznie się poprawiły w ciągu półtora wieku, nadal jest uważana za rzadką i kosztowną.

Dziś jego średnia cena wynosi 600-800 dolarów za kilogram i, o dziwo, niewiele spada wraz ze wzrostem produkcji. Czystość metalu jest zwykle wskazywana w jego oznaczeniu: IN-2, IN-1, IN-0, IN-00, IN-000, IN-00000. Im więcej zer, tym jest lepiej i drożej. Na przykład ind klasy IN-000 może być wyceniany na około 2000 USD za kilogram.

Wysoki koszt metalu indu tłumaczy się jego niską zawartością w przyrodzie i dużym popytem. Rocznie wydobywa się 600-800 ton, co absolutnie nie pokrywa wszystkich potrzeb. Ze względu na swoje unikalne właściwości okazuje się znacznie lepszy i trwalszy niż inne, tańsze metale. Aby nie zgubić tak cennego materiału, w wielu krajach jest on ponownie wykorzystywany.

Gdzie aplikować

Metal indowy zwiększa zwilżalność i odporność na korozję stopu. Pokryte są łożyskami ołowiowo-srebrnymi, które są wykorzystywane w technice lotniczej i motoryzacyjnej. Jest również w stanie obniżyć temperaturę topnienia innych metali. Tak więc jego mieszanina z cyną, ołowiem, kadmem i bizmutem topi sięw temperaturze 46,5°C, dzięki czemu nadaje się do alarmów przeciwpożarowych.

Tlenek cyny indu jest używany do półprzewodników i różnych lutów. Ponadto służy do produkcji monitorów komputerowych, ekranów TV i tabletów. Stopiony ze srebrem lub samodzielnie, jest używany do luster astronomicznych i lusterek samochodowych.

Doskonale nadaje się do tworzenia fotokomórek, luminoforów, materiałów termoelektrycznych, uszczelek w technice kosmicznej. Ind dobrze absorbuje neutrony i może być stosowany w reaktorach jądrowych.

Nic nie wiadomo o biologicznej roli tego pierwiastka w naszym organizmie, ale był on również wykorzystywany w medycynie. Jest stosowany jako radioaktywny lek w diagnostyce wątroby, mózgu i płuc w celu wykrywania nowotworów i innych chorób.

Metody pozyskiwania

Główna ilość metalicznego indu jest wydobywana ze złóż cynku i cyny. Pozyskiwany jest z odpadów z przerobu rud polimetalicznych, cyny, ołowiu i cynku. Oddzielanie i oczyszczanie indu odbywa się w kilku etapach.

Po pierwsze, jest on wytrącany poprzez dostosowanie poziomu kwasowości roztworu. Powstały „czarny metal” należy następnie wyczyścić. Odbywa się to poprzez rafinację topienia strefowego lub w inny sposób.

Dzisiaj Kanada jest jednym z głównych producentów Indii. Oprócz tego duże ilości metalu wydobywają USA, Chiny, Japonia i Korea Południowa. Jednak akcjetego pierwiastka są bardzo ograniczone, przewiduje się, że wyczerpią się one w ciągu kilkudziesięciu lat.