מתכת אינדיום: תיאור, מאפיינים ויישומים

2024 מְחַבֵּר: Howard Calhoun | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 10:27

ליסוד אינדיום יש תכונות שימושיות רבות, שבזכותן ניתן להשתמש בו בחקר חלל, הנדסה, אלקטרוניקה, תעשייה גרעינית ותעשיות אחרות. עם זאת, קשה ביותר למצוא אותו בטבע ולהפריד אותו מחומרים אחרים. בגלל זה, הוא רשום כמרכיב נדיר. מהן התכונות של אינדיום? האם זה מתכת או לא מתכת? בואו לגלות על כל התכונות שלו.

היסטוריית גילוי אלמנט

אינדיום התגלה לראשונה רק לפני 154 שנים. בחלקו, זה קרה במקרה, כי מגליו חיפשו אלמנט אחר לגמרי. בשנת 1863 ניסו הכימאים תיאודור ריכטר ופרדיננד רייך לזהות תליום במינרל ספלריט (בלנד אבץ), מתכת חדשה באותה תקופה שטרם נחקרה.

לחיפוש שלהם הם השתמשו בניתוח הספקטרלי של קירכהוף ובונסן. מהות השיטה היא שכאשר מחוממים לטמפרטורות גבוהות, אטומי היסודות מתחילים לפלוט אור המתאים לטווח תדרים ספציפי. לפי הספקטרום של הזוהר הזה, אתה יכול לגלות איזה סוג של אלמנט נמצא מולך.

תאליום צריך להיות בצבע ירוק עז, אבל מדענים מצאו זוהר כחול במקום זאת. לאף יסוד ידוע לא היה ספקטרום כזה, וכימאים הבינו זאתהיה להם מזל. בשל המוזרויות של הגוון, הם קראו לממצא שלהם על שם צבע האינדיגו. וכך התגלתה מתכת חדשה, אינדיום. ועכשיו בפירוט רב יותר על התכונות.

מה זה המתכת הזו?

אינדיום היא מתכת כסופה בהירה ומבריקה מאוד, המזכירה אבץ. במערכת המחזורית הוא שייך לקבוצה השלישית, עומד על מספר 49 ומסומן בסמל In.

זה קיים בטבע כשני איזוטופים: In¹¹³ ו-In¹¹⁵. האחרון נפוץ יותר, אבל הוא רדיואקטיבי. מהי התקופה של המתכת אינדיום 115? הוא מתכלה תוך 6·10^{14 שנים, הופך לפח. ישנם גם כ-20 איזוטופים מלאכותיים שמתפרקים הרבה יותר מהר. אורך החיים הארוך ביותר מביניהם הוא בעל זמן מחצית חיים של 49 ימים.}

אינדיום נמס ב-+156.5 מעלות צלזיוס ורותח ב-+2072 מעלות צלזיוס. זה מתאים את עצמו בקלות לזיוף ואפקטים מכניים אחרים ויכול לשמש בתכשיטים. עם זאת, בשל הרכות הגבוהה שלו, הוא מתעוות במהירות. ניתן לכופף מתכת בקלות, לחתוך בסכין ואפילו לשרוט בציפורן.

מאפיינים כימיים

מבחינת התכונות הכימיות שלו, הוא דומה לגליום או אלומיניום. זה לא יכול ליצור קשרים מוצקים רציפים עם מתכת כלשהי. הוא אינו מגיב כלל עם תמיסות אלקליות. בטמפרטורות מסוימות הוא מגיב עם יוד, סלניום, גופרית ודו-חמצני שלו, מגיב עם כלור וברום. מתכות המקיפות אותו בטבלה המחזורית מתמוססות בקלות באינדיום, כלומר:תליום, פח, גליום, עופרת, ביסמוט, כספית, קדמיום.

כמה עובדות מעניינות על המתכת של הודו:

• גם עם שהייה ארוכה באוויר, הוא לא דוהה. זה לא קורה גם כשהמתכת נמסה.
• אם תתחיל לכופף אינדיום, הוא ישמיע צליל אופייני, הדומה לחריקה או קראנץ'. זה נראה מהדפורמציה של סריג הגביש של החומר.
• אינדיום בוער ב-+800 מעלות צלזיוס, הלהבה היא כחולה-סגולה, או אינדיגו.
• זו המתכת הרכה ביותר שאתה יכול להחזיק בידיים שלך. רק ליתיום עולה עליו, אבל הוא פעיל מדי ומתחמצן מיד באוויר ויוצר אלקלי רעיל.
• הסגסוגת של אינדיום עם גליום מתמזגת מאוד והופכת לנוזלית כבר ב-16 מעלות צלזיוס.

כולל בטבע

אינדיום מתכת אינו יוצר מרבצים עצמאיים. הוא מאוד מפוזר ונדיר ביותר בצורת נאגטס. המינרלים של אינדיום משלו כוללים סקורניט, רוקסיט, פטרוקיט וג'לינדיט. עם זאת, נדירותם מונעת מהם להשתמש בתעשייה.

כמות קטנה של אינדיום מצויה בים ובמי גשמים, בשמן, וגם באפר של פחם. בשל הדמיון של רדיוסים יוניים, אינדיום מסוגל להשתלב בסריגי הגביש של ברזל, מגנזיום, אבץ, עופרת, מגנזיום, פח וכו'. בשל כך, לעיתים נמצא יחד איתם כמות קטנה ממנו.

ככלל, תכולת האינדיום במינרלים אינה עולה על 0.05-1%. רוב המתכת מצויה בספלריט ובמרמריט. בדרך כלל זההריכוז גבוה יותר, ככל שכבר הוזכרו יותר אבץ, ברזל ומתכות אחרות.

מחיר מתכת

אינדיום בודד בצורתו הטהורה שנים ספורות לאחר הגילוי. בשל המורכבות של תהליך זה, גרם אחד של אינדיום הוערך אז בכ-700 דולר. ולמרות שהשיטות להשגתה השתפרו משמעותית במהלך המאה וחצי, היא עדיין נחשבת נדירה ויקרה.

היום המחיר הממוצע שלו הוא 600-800 דולר לקילוגרם ולמרבה ההפתעה לא יורד הרבה עם עלייה בייצור שלו. טוהר המתכת מצויין בדרך כלל בסימון שלה: IN-2, IN-1, IN-0, IN-00, IN-000, IN-00000. ככל שיש יותר אפסים, כך הוא טוב ויקר יותר. לדוגמה, ניתן להעריך אינדיום מסוג IN-000 בכ-$2,000 לקילוגרם.

העלות הגבוהה של מתכת אינדיום מוסברת בתכולה הנמוכה בטבע ובביקוש גבוה. כורים 600-800 טון בשנה, מה שממש לא מכסה את כל הצרכים לכך. בשל תכונותיו הייחודיות, הוא מתברר כהרבה יותר טוב ועמיד ממתכות אחרות וזולות יותר. כדי לא לאבד חומר כה יקר, במדינות רבות נעשה בו שימוש חוזר.

היכן להגיש בקשה

מתכת אינדיום מגבירה את יכולת הרטיבות ועמידות הסגסוגת בפני קורוזיה. הם מצופים במיסבי עופרת-כסף, המשמשים בטכנולוגיית התעופה והרכב. הוא גם מסוגל להוריד את נקודת ההיתוך של מתכות אחרות. אז התערובת שלו עם פח, עופרת, קדמיום וביסמוט נמסהב-46.5 מעלות צלזיוס, מה שהופך אותו מתאים לאזעקות אש.

תמוצת פח אינדיום משמשת עבור מוליכים למחצה והלחמות שונות. בנוסף, הוא משמש לייצור מסכי מחשב, מסכי טלוויזיה וטאבלטים. סגסוגת עם כסף או לבד, היא משמשת למראות אסטרונומיות ולמראות פנסים לרכב.

זה מצוין ליצירת תאים פוטו, זרחנים, חומרים תרמו-אלקטריים, אטמים בטכנולוגיית חלל. אינדיום סופג נויטרונים היטב וניתן להשתמש בו בכורים גרעיניים.

שום דבר לא ידוע על התפקיד הביולוגי של יסוד זה בגופנו, אך נעשה בו שימוש גם ברפואה. הוא משמש כתרופה רדיואקטיבית באבחון הכבד, המוח והריאות כדי לזהות גידולים ומחלות אחרות.

שיטות להשגה

הכמות העיקרית של מתכת אינדיום נכרית ממרבצי אבץ ופח. הוא מתקבל מפסולת מעיבוד עפרות פולי מתכתיות, בדיל, עופרת-אבץ. ההפרדה והטיהור של אינדיום מתבצעים במספר שלבים.

ראשית, הוא מושקע על ידי התאמת רמת החומציות של התמיסה. לאחר מכן יש לנקות את ה"מתכת השחורה" שהתקבלה. זה נעשה על ידי זיקוק המסת אזור או בדרכים אחרות.

היום, קנדה היא אחת מהיצרניות העיקריות של הודו. בנוסף לכך, כמויות גדולות של מתכת נכרות על ידי ארה ב, סין, יפן ודרום קוריאה. עם זאת, מניותשל רכיב זה מוגבלים מאוד, צפוי שהם ייגמרו תוך כמה עשורים.