INDIUM: OBJAV, ŠTRUKTÚRA, VLASTNOSTI, IZOTOPY, POUŽITIA, RIZIKÁ - CHÉMIA - 2026

Indium je kov patriaci do skupiny 13 periodickej tabuľky prvkov a má chemický symbol v. Jeho atómové číslo je 49, ₄₉ In a vyskytuje sa v prírode ako dva izotopy: ¹¹³ In a ¹¹⁵ In, pričom druhý je najhojnejší. Atómy india sa nachádzajú na Zemi ako nečistoty v zinočnatých a olovnatých mineráloch.

Je to zvláštny kov, pretože je to najjemnejší, ktorý sa dá dotknúť bez mnohých zdravotných rizík; na rozdiel od lítia a rubídia, ktoré by pri reakcii s ich vlhkosťou strašne popálili pokožku. Kus india môže byť rezaný nožom a zlomený silou prstov, čím sa vytvorí výrazná kríza.

Kus kovového india. Zdroj: Hi-Res obrázky chemických prvkov

Každý, kto počuje toto kovové meno, určite príde na myseľ v Indii, ale jeho meno pochádza z indigovej farby, ktorá sa pozoruje po vykonaní testu plameňa. V tomto zmysle je to celkom podobné draslíku, horí jeho kov alebo jeho zlúčeniny s veľmi charakteristickým plameňom, cez ktorý sa prvýkrát objavil indium v ​​sfaleritových mineráloch.

Indium zdieľa mnohé chemické vlastnosti s hliníkom a gáliom, vyskytujúce sa vo väčšine jeho zlúčenín s oxidačným číslom +3 (V ³⁺ ). Vynikajúco sa kombinuje so zliatinami tvoriacimi gálium s nízkymi bodmi topenia, z ktorých jednou je galinstán.

Aplikácie india sú založené na poťahovaní materiálov ich zliatinami, čo ich robí elektricky vodivými a flexibilnými. Ind pokrýva niekoľko pohárov, aby im dodal väčší lesk a nahradil striebro. Vo svete technológie sa Indián nachádza na LCD a dotykových obrazovkách.

objav

V roku 1863 nemecký chemik Ferdinand Reich hľadal stopové prvky tália cez zelenú líniu jeho emisného spektra v zinkových mineráloch; konkrétne vzorky sfaleritu (ZnS) z celého Saska. Po pražení minerálov, odstránení ich obsahu síry, ich strávení v kyseline chlorovodíkovej a oddestilovaní chloridu zinočnatého sa získa slamovo sfarbená zrazenina.

Tvárou v tvár objavu sa Reich rozhodol vykonať spektroskopickú analýzu; ale pretože nemal dobré oči na to, aby pozoroval farby, obrátil sa na svojho kolegu Hieronyma Theodora Richtera, ktorý mu v tejto úlohe pomohol. Richter bol ten, kto pozoroval modrastú spektrálnu čiaru, ktorá sa nezhodovala so spektrom iného prvku.

Obidvaja nemeckí chemici čelili novému prvku, ktorý sa nazýval Indián kvôli indigovej farbe plameňa pri spaľovaní jeho zlúčenín; a na druhej strane názov tejto farby pochádza z latinského slova indicum, čo znamená India.

O rok neskôr, v roku 1864, nadšení a po dlhšej sérii zrážok a čistení izolovali vzorku kovového india elektrolýzou rozpustených solí vo vode.

Štruktúra Indov

Atómy india, In, sa spoja pomocou ich valenčných elektrónov na vytvorenie kovovej väzby. Nakoniec sú usporiadané do kryštálu zameraného na telo so zdeformovanou tetragonálnou štruktúrou. Interakcie medzi susednými atómami In-In v kryštáli sú relatívne slabé, čo vysvetľuje, prečo má indium nízku teplotu topenia (156 ° C).

Na druhej strane sily, ktoré spájajú dva alebo viac kryštálov india, nie sú silné, inak by sa nepohybovali nad sebou a dodávali kovu jeho charakteristickú mäkkosť.

vlastnosti

Fyzický vzhľad

Je to pozoruhodne mäkký kov zo striebra. Môže sa roztrhať tlakom na nechty, rezať nožom alebo poškriabať v lesklých líniách na liste papiera. Je dokonca možné žuť a zdeformovať si zuby, pokiaľ je sploštené. Podobne je veľmi tvárná a poddajná, má plastové vlastnosti.

Keď je Indián zahrievaný dúchadlom, vydáva indigovo sfarbený plameň, ktorý je jasnejší a farebnejší ako draslík.

Molárna hmota

114,81 g / mol

Bod topenia

166,60 ° C

Bod varu

2072 ° C

Rovnako ako gálium, aj indium má široký teplotný rozsah medzi teplotou topenia a teplotou varu. Odráža to skutočnosť, že interakcie In-In v tekutine sú silnejšie ako interakcie, ktoré prevládajú v skle; a preto je ľahšie získať kvapku india ako jej výpary.

Hustota

Pri izbovej teplote: 7,31 g / cm ³

Hneď na bode topenia: 7,02 g / cm ³

electronegativity

1,78 v Paulingovej stupnici

Ionizačné energie

Najprv: 558,3 kJ / mol

Po druhé: 1820,7 kJ / mol

Po tretie: 2704 kJ / mol

Tepelná vodivosť

81,8 W / (m K)

Elektrický odpor

83,7 nΩm

Mohsova tvrdosť

1,2. Je to iba o niečo ťažšie ako mastenec (nemieňajte si húževnatosť s húževnatosťou).

reaktivita

Indium sa rozpúšťa v kyselinách za vzniku solí, ale nerozpúšťa sa v alkalických roztokoch, dokonca ani s horúcim hydroxidom draselným. Reaguje v priamom kontakte so sírou, kyslíkom a halogénmi.

Indium je pomerne amfotérne, ale správa sa skôr ako báza ako kyselina, pričom jeho vodné roztoky sú mierne zásadité. V (OH) ₃ sa znovu rozpustí s pridaním ďalších zásad, čo vedie ku vzniku komplexných indátov, v (OH) ₄ ^- ako je to v prípade hlinitanov.

Elektronická konfigurácia

Elektrónová konfigurácia india je nasledovná:

4d ¹⁰ 5s ² 5p ¹

Z týchto trinástich elektrónov sú posledné tri z 5 a 5p orbitálov valenčné elektróny. U týchto troch elektrónov atómy india vytvárajú svoju kovovú väzbu, rovnako ako hliník a gálium, a vytvárajú kovalentné väzby s inými atómami.

Oxidačné čísla

Vyššie uvedené slúži na naznačenie, že indium je schopné stratiť svoje tri valenčné elektróny alebo získať päť, aby sa stalo izoelektronickým pre xenón vzácnych plynov.

Ak v zlúčenine predpokladáme, že stratila svoje tri elektróny, zostane ako trojmocný katión In ³⁺ (analogicky ako Al ³⁺ a Ga ³⁺ ), a preto bude jeho oxidačné číslo +3. Väčšina zlúčenín india je v (III).

Medzi inými číslami oxidácie zistenými pre indium sú: -5 (v ^5- ), -2 (v ^2- ), -1 (In ^- ), +1 (In ⁺ ) a +2 (In ²⁺ ).

Niektoré príklady (i) sú zlúčeniny: inf vr, InBr, ini a V ₂ O. Všetky z nich sú relatívne vzácne zlúčeniny, zatiaľ čo tí In (III) sú tie, prevládajúci: V (OH) ₃ , V ₂ O ₃ , z toho ₃ , inf ₃ , atď.

V (I) sú zlúčeniny silné redukčné činidlá, v ktorých In ⁺ daruje dva elektróny iným druhom, aby sa stali In ³⁺ .

izotopy

Indium sa v prírode vyskytuje ako dva izotopy: ¹¹³ In a ¹¹⁵ In, ktorých suchozemské hojnosti sú 4,28% a 95,72%. Preto máme na Zemi omnoho viac ¹¹⁵ atómov, ako máme ¹¹³ atómov . ¹¹⁵ V má half - life of 4,41 × 10 ¹⁴ rokoch tak veľký, že je takmer považovaná za stabilnú, napriek tomu, že rádioizotop.

V súčasnosti sa vytvorilo celkom 37 umelých izotopov india, všetky rádioaktívne a vysoko nestabilné. Zo všetkých z nich je najstabilnejší ¹¹¹ In, ktorý má polčas 2,8 dňa.

aplikácia

zliatiny

Ind sa veľmi dobre darí s gáliom. Obidva kovy tvoria zliatiny, ktoré sa topia pri nízkych teplotách a vyzerajú ako strieborné kvapaliny, ktorými sa ortuť nahrádza vo viacerých svojich aplikáciách. Podobne sa indium ľahko amalgamuje a má rozpustnosť v ortuti 57%.

Zliatiny india sa používajú na navrhovanie strieborných zrkadiel bez potreby striebra. Keď sa naleje na povrch akéhokoľvek materiálu, pôsobí ako priľnavý, takže môžu byť spojené sklenené, kovové, kremenné a keramické platne.

elektronika

Bez indiánov by dotykové obrazovky nikdy neexistovali. Zdroj: Pxhere.

Indium sa dobre znáša aj s germániom, takže jeho zlúčeniny sa pridávajú ako prímesi do nitridu germánia v LED, čím sa z týchto zmesí reprodukuje modré, fialové a zelené svetlo. Je tiež súčasťou tranzistorov, termistorov a fotovoltaických článkov.

Najdôležitejšou z jeho zlúčenín je oxid india cínu, ktorý sa používa ako povlak na sklá odrážajúci niektoré vlnové dĺžky. Vďaka tomu je možné ho použiť na zváranie okuliarov a na sklo mrakodrapu, aby sa vo vnútri nezohriali.

Poháre potiahnuté týmto oxidom sú dobrými vodičmi elektriny; ako je to z našich prstov. Preto je určený na výrobu dotykových obrazoviek, čo je činnosť, ktorá je v súčasnosti ešte aktuálnejšia, pretože sa objavuje stále viac smartfónov.

riziká

Indium v ​​prvom rade nepredstavuje žiadne riziko pre životné prostredie, pretože jeho ióny In ³⁺ sa nerozširujú vo významných množstvách. Neexistujú informácie o tom, aký by to malo vplyv na pôdu, na rastliny a na faunu alebo moria.

V tele nie je známe, či ióny ^{3+ a viac} majú podstatnú úlohu v metabolizme v stopových množstvách. Ak sa však tieto zlúčeniny požívajú, sú škodlivé pre rôzne orgány, a preto sa považujú za vysoko toxické látky.

Častice ITO (oxid india cínu), ktoré sú nevyhnutné na výrobu obrazoviek pre počítače a smartfóny, môžu mať negatívny vplyv na zdravie pracovníkov, čo môže spôsobiť choroba nazývaná pľúca india.

K požitiu týchto častíc dochádza hlavne vdýchnutím a kontaktom s pokožkou a očami.

Na druhej strane jemné častice kovového india sú náchylné na horenie a spôsobujú požiar, ak sú blízko zdroja tepla.

Referencie

1. Shiver a Atkins. (2008). Anorganická chémia. (Štvrté vydanie). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2020). Indium. Obnovené z: en.wikipedia.org
3. Doug Stewart. (2020). Fakty o indiu. Získané z: chemicool.com
4. Editori encyklopédie Britannica. (20. januára 2020). Indium. Encyclopædia Britannica. Získané z: britannica.com
5. Habashi F. (2013) Indium, fyzikálne a chemické vlastnosti. In: Kretsinger RH, Uversky VN, Permyakov EA (eds) Encyclopedia of Metalloproteins. Springer, New York, NY
6. Národné centrum pre biotechnologické informácie. (2020). Indium. PubChem Database., CID = 5359967. Získané z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
7. Kimberly Uptmor. (2020). Na čo sa Indium používa v každodennom živote? Štúdia. Obnovené z: study.com
8. Hines, CJ, Roberts, JL, Andrews, RN, Jackson, MV a Deddens, JA (2013). Použitie a expozícia india v Spojených štátoch. Vestník hygieny práce a životného prostredia, 10 (12), 723–733. doi: 10,1080 / 15459624.2013,836279