INDIJ: ODKRITJE, STRUKTURA, LASTNOSTI, IZOTOPI, UPORABE, TVEGANJA - KEMIJA - 2026

Indija je kovina, ki spada v skupino 13 periodnega sistema in ima kemijsko simbol. Njegova atomska številka je 49, ₄₉ In, v naravi pa se pojavlja kot dva izotopa: ¹¹³ In in ¹¹⁵ In, pri čemer je slednji najbolj bogat. Atomi Indija najdemo na Zemlji kot nečistoče v cinkih in svinčevih mineralih.

Je posebna kovina, saj je najbolj mehka, ki se je lahko dotaknemo brez številnih tveganj za zdravje; za razliko od litija in rubidija, ki bi ob reakciji s svojo vlago strašno opekla kožo. Košček indija lahko razrežemo z nožem in ga razbijemo s silo prstov, kar oddaja značilen drobtin.

Košček kovinskega indija. Vir: Hi-Res slike kemičnih elementov

Kdor sliši to kovinsko ime, bo zagotovo prišel na misel Indija, vendar njegovo ime izhaja iz indigo barve, ki jo opazimo, ko se izvede preizkus plamena. V tem smislu je precej podoben kaliju, saj kovino ali njegove spojine sežira z zelo značilnim plamenom, skozi katerega je bil indij prvič zaznan v sfaleritnih mineralih.

Indij ima številne kemijske lastnosti z aluminijem in galijem, ki se pojavljata v večini njegovih spojin z oksidacijskim številom +3 (In ³⁺ ). Odlično se kombinira z zlitinami, ki tvorijo galij, z nizkimi tališči, med katerimi je galinstan.

Uporaba indija temelji na prevleki materialov z njihovimi zlitinami, zaradi česar so električno prevodni in prožni. Indijanec pokrije nekaj kozarcev, da jim da večji sijaj, nadomesti pa srebro. Indijanec v svetu tehnologije najdemo v LCD in zaslonih na dotik.

Odkritje

Leta 1863 je nemški kemik Ferdinand Reich skozi zeleno črto emisijskega spektra iskal sledi talija v mineralih cinka; posebej vzorce sfalerita (ZnS) iz cele Saške. Po praženju mineralov, odstranjevanju njihove vsebnosti žvepla, prebavi v klorovodikovi kislini in destilaciji cinkovega klorida je dobil oborino v slamnati barvi.

Soočen z odkritjem, se je Reich odločil za spektroskopsko analizo; ker pa ni imel dobrih oči, da bi opazoval barve, se je za pomoč pri tej nalogi obrnil na svojega kolega Hieronimusa Theodorja Richterja. Richter je bil tisti, ki je opazoval modrikasto spektralno črto, ki se ni ujemala s spektrom katerega koli drugega elementa.

Dva nemška kemika sta bila soočena z novim elementom, ki so ga zaradi indigo barve plamena imenovali indijski, ko so se njegove spojine spale; ime te barve pa izhaja iz latinske besede indicum, kar pomeni Indija.

Leto pozneje, leta 1864, navdušeni in po daljši seriji padavin in čiščenja so z elektrolizo raztopljenih soli v vodi izolirali vzorec kovinskega indija.

Struktura indijancev

Atomi Indija, In, se združijo z uporabo njihovih valenčnih elektronov za vzpostavitev kovinske vezi. Tako so na koncu razporejeni v kristal v telesu z izkrivljeno tetragonsko strukturo. Interakcije med sosednjimi atomi In-In v kristalu so razmeroma šibke, kar pojasnjuje, zakaj ima indij nizko tališče (156 ºC).

Po drugi strani pa tudi sile, ki združujejo dva ali več indijanskih kristalov, niso močne, sicer se ne bi premikale ena nad drugo, kar daje kovini značilno mehkobo.

Lastnosti

Fizični videz

Je izjemno mehka kovina srebra. Lahko ga raztrgamo s pritiskom na nohte, ga razrežemo z nožem ali opraskamo s svetlečimi črtami na listu papirja. Možno je celo žvečiti in deformirati z zobmi, dokler je sploščena. Prav tako je zelo nodularna in prebavljiva, ima plastične lastnosti.

Ko se Indijanec segreje s puhalo, oddaja indigo plamen, še svetlejši in bolj barvit kot kalijev.

Molarna masa

114,81 g / mol

Tališče

156.60 ºC

Vrelišče

2072 ° C.

Tako kot galij ima tudi indij široko temperaturno območje med tališčem in vreliščem. To odraža dejstvo, da so interakcije med tekočino močnejše od tistih, ki prevladujejo v steklu; in da je zato kapljico indija lažje dobiti kot njegove hlape.

Gostota

Pri sobni temperaturi: 7,31 g / cm ³

Tik ob tališču: 7,02 g / cm ³

Elektronegativnost

1,78 po Paulingovi lestvici

Ionizacijske energije

Najprej: 558,3 kJ / mol

Drugič: 1820,7 kJ / mol

Tretjič: 2704 kJ / mol

Toplotna prevodnost

81,8 W / (m K)

Električni upor

83,7 nΩm

Mohsova trdota

1,2 Je le nekoliko trši od talka v prahu (ne zamenjujte žilavosti z žilavostjo).

Reaktivnost

Indij se raztopi v kislinah, da tvori soli, vendar se ne raztopi v alkalnih raztopinah, niti v vročem kalijevem hidroksidu. Reagira v neposrednem stiku z žveplom, kisikom in halogeni.

Indij je relativno amfoteren, vendar se obnaša bolj kot baza kot kislina, vodne raztopine pa so nekoliko bazične. V (OH) ₃ je ponovno raztopljen z dodatkom več alkalij, kar povzroči nastanek kompleksnih indiatov, In (OH) ₄ ^- , kot se to dogaja z aluminatoma.

Elektronska konfiguracija

Elektronska konfiguracija indija je naslednja:

4d ¹⁰ 5s ² 5p ¹

Od teh trinajstih elektronov so zadnji trije iz 5s in 5p orbitale valenčni elektroni. S temi tremi elektroni indijevi atomi vzpostavijo kovinsko vez, prav tako aluminij in galij, in tvorita kovalentne vezi z drugimi atomi.

Oksidacijske številke

Zgoraj omenjeno naenkrat razume, da je indij sposoben izgubiti tri valenčne elektrone ali pridobiti pet, da postane izoelektronski do žlahtnega plinskega ksenona.

Če v spojini predpostavimo, da je izgubil tri elektrone, bo ostal kot trivalentni kation In ³⁺ (po analogiji z Al ³⁺ in Ga ³⁺ ) in bo zato njegova oksidacijska številka +3. Večina indijevih spojin je In (III).

Med drugimi oksidacijskimi številkami, ki jih najdemo za indij, imamo: -5 (In ^5- ), -2 (In ^2- ), -1 (In ^- ), +1 (In ⁺ ) in +2 (In ²⁺ ).

Nekaj ​​primerov spojin In (I) so: InF, InCl, InBr, InI in In ₂ O. Vse so relativno redke spojine, medtem ko prevladujejo spojine In (III): In (OH) ₃ , In ₂ O ₃ , InCl ₃ , InF ₃ itd.

V (I) so spojine močna reducenta, v katerih In ⁺ donira dva elektrona drugim vrstam, da postanejo In ³⁺ .

Izotopi

Indij se v naravi pojavlja kot dva izotopa: ¹¹³ In in ¹¹⁵ In, katerih zemeljska številčnost je 4,28 oziroma 95,72%. Zato imamo na Zemlji veliko več atomov ¹¹⁵ In, kot jih imamo ¹¹³ In. ¹¹⁵ V ima polovico - življenje 4,41 x 10 ¹⁴ let, tako velika, da je skoraj štejejo za stabilne, kljub temu, da radioaktivnih izotopov.

Trenutno je bilo ustvarjenih skupno 37 umetnih izotopov indija, vsi radioaktivni in zelo nestabilni. Od vseh je najbolj stabilen ¹¹¹ In, ki ima razpolovno dobo 2,8 dni.

Prijave

Zlitine

Indijanec se zelo dobro razume z galijem. Obe kovini tvorita zlitine, ki se topijo pri nizkih temperaturah in so videti kot srebrne tekočine, ki jih živo srebro izpodrine v več njegovih aplikacijah. Tudi indij se zlahka združi z topnostjo 57% živega srebra.

Indij zlitine se uporabljajo za oblikovanje srebrnih ogledal brez potrebe po srebru. Ko se vlije na površino katerega koli materiala, deluje kot lepljiv, tako da se lahko steklene, kovinske, kremenčeve in keramične plošče zlepijo skupaj.

elektronika

Brez Indijca zasloni na dotik ne bi nikoli obstajali. Vir: Pxhere.

Indij se prav tako dobro ujema z germanijem, zato se njegove spojine dodajo germanijevemu nitridu v LED diodah, pri čemer iz teh mešanic reproducirajo modre, vijolične in zelene luči. Prav tako je del tranzistorjev, termistorjev in fotovoltaičnih celic.

Najpomembnejša od njegovih spojin je indijev kositrov oksid, ki se uporablja kot obloga na kozarcih, da odraža nekatere valovne dolžine. To omogoča uporabo v varilnih očalih in v steklu nebotičnikov, da se v notranjosti ne segrejejo.

Kozarci, prevlečeni s tem oksidom, so dobri prevodniki električne energije; takšen, ki prihaja iz naših prstov. In zato je namenjen izdelavi zaslonov na dotik, ki je danes še bolj aktualna zaradi pojava čedalje več pametnih telefonov.

Tveganja

Indij najprej ne predstavlja tveganja za okolje, saj njegovi ioni In ³⁺ niso razširjeni v pomembnih količinah. Ni podatkov o tem, kakšen vpliv bi imel na tla in rastline ter na favno ali morje.

V telesu ni znano, ali imajo ioni In ³⁺ kakšno bistveno vlogo pri presnovi v sledovih. Ko pa se njegove spojine zaužijejo, škodujejo različnim organom, zato veljajo za zelo strupene snovi.

Dejansko lahko ITO delci (Indij kositrov oksid), ki so ključni za izdelavo zaslonov za računalnike in pametne telefone, lahko negativno vplivajo na zdravje delavcev, kar povzroča bolezen imenovana Indium pljuč.

Zaužitje teh delcev se pojavi predvsem z vdihavanjem in s stikom skozi kožo in oči.

Po drugi strani so fini delci kovine iz indija nagnjeni k gorenju in povzročajo požare, če so v bližini vira toplote.

Reference

1. Shiver & Atkins. (2008). Anorganska kemija. (Četrta izdaja). Mc Graw Hill.
2. Wikipedija. (2020). Indij. Pridobljeno: en.wikipedia.org
3. Dr. Doug Stewart. (2020). Dejstva elementa indija. Pridobljeno: chemicool.com
4. Uredniki Encyclopeedia Britannica. (20. januar 2020). Indij. Encyclopædia Britannica. Pridobljeno: britannica.com
5. Habashi F. (2013) Indij, fizikalne in kemijske lastnosti. V: Kretsinger RH, Uversky VN, Permjakov EA (eds) Enciklopedija metalloproteinov. Springer, New York, NY
6. Nacionalni center za informacije o biotehnologiji. (2020). Indij. PubChem Database., CID = 5359967. Pridobljeno: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
7. Kimberly Uptmor. (2020). Za kaj se zdravilo Indium uporablja v vsakdanjem življenju? Študij. Pridobljeno: study.com
8. Hines, CJ, Roberts, JL, Andrews, RN, Jackson, MV, & Deddens, JA (2013). Uporaba in poklicna izpostavljenost indiju v Združenih državah Amerike. Časopis za poklicno in okoljsko higieno, 10 (12), 723–733. doi: 10.1080 / 15459624.2013.836279