INDIJ: OTKRIĆE, STRUKTURA, SVOJSTVA, IZOTOPI, UPOTREBE, RIZICI - KEMIJA - 2026

Indij je metal koji pripada skupini 13 periodičkog sustava i ima kemijsko simbol u. Njegov atomski broj je 49, ₄₉ In, a u prirodi se pojavljuje kao dva izotopa: ¹¹³ In i ¹¹⁵ In, pri čemu je potonji najbrojniji. Atomi Indija nalaze se na Zemlji kao nečistoće u mineralima cinka i olova.

To je poseban metal, jer je on najmekši koji se može dodirnuti bez mnogo zdravstvenih rizika; za razliku od litija i rubidija koji bi strašno spalio kožu prilikom reakcije s njihovom vlagom. Komad indija može se izrezati nožem i slomiti silom prstiju, što stvara karakterističnu mrvicu.

Komad metalnog indija. Izvor: Hi-Res slike kemijskih elemenata

Svatko tko čuje ovo metalno ime, zasigurno će mu pasti na pamet Indija, ali njegovo ime potječe od boje indigo, koja se opaža prilikom provođenja ispitivanja plamena. U tom je smislu prilično sličan kaliju, pali svoj metal ili njegove spojeve vrlo karakterističnim plamenom, kroz koji je indij prvi puta detektiran u sfaleritnim mineralima.

Indij dijeli mnoge kemijske kvalitete s aluminijom i galijem, koji se pojavljuju u većini njegovih spojeva s oksidacijskim brojem +3 (In ³⁺). Odlično se kombinira sa legurama koje stvaraju galij s niskim talištem, od kojih je jedna galinstan.

Primjena indija temelji se na prevlačenju materijala njihovim legurama, što ih čini električno vodljivim i fleksibilnim. Indijanac prekriva neke čaše kako bi im dao veći sjaj, zamjenjujući srebro. Indijanac se u svijetu tehnologije nalazi u LCD i dodirnim ekranima.

Otkriće

1863. njemački kemičar Ferdinand Reich tražio je tragove elementa talija, kroz zelenu liniju njegovog emisijskog spektra, u mineralima cinka; posebno uzorke sfalerita (ZnS) iz cijele Saksonije. Nakon pečenja minerala, uklanjanja sadržaja sumpora, digestije u klorovodičnoj kiselini i destilacije cinkovog klorida, dobio je talog slamnate boje.

Suočen s otkrićem, Reich je odlučio izvršiti spektroskopsku analizu; ali s obzirom da nije imao dobrih očiju za promatranje boja, obratio se svom kolegi Hijeronimusu Theodoru Richteru za pomoć u ovom zadatku. Richter je bio taj koji je promatrao plavkastu spektralnu liniju, koja se nije poklapala sa spektrom bilo kojeg drugog elementa.

Dvojica njemačkih kemičara suočena su s novim elementom koji je nazvan indijanskim zbog indigo boje plamena prilikom spaljivanja njegovih spojeva; a zauzvrat, naziv ove boje potječe od latinske riječi indicum, što znači Indija.

Godinu dana kasnije, 1864., uzbuđeni i nakon dužeg niza oborina i pročišćavanja, izolirali su uzorak metalnog indija elektrolizom otopljenih soli u vodi.

Struktura indijanskih

Atomi Indija, In, koaliraju se pomoću njihovih valentnih elektrona da bi uspostavili metalnu vezu. Tako su raspoređeni u kristalu usredotočenom na tijelo s iskrivljenom tetragonalnom strukturom. Interakcije između susjednih In-In atoma u kristalu su relativno slabe, što objašnjava zašto indij ima nisku talište (156 ºC).

S druge strane, sile koje spajaju dva ili više kristala indija nisu jake, inače se ne bi pomicale jedna preko druge, dajući metalu karakterističnu mekoću.

Svojstva

Fizički izgled

To je nevjerojatno mekan srebrni metal. Može se rastrgati pritiskom na noktima, rezati nožem ili ogrebati sjajnim linijama na listu papira. Moguće je čak i žvakati i deformirati zubima, sve dok je spljošten. Isto tako, vrlo je plastična i popustljiva, ima svojstva plastike.

Kad se Indijanac zagrijava balonom, on ispušta plamen indigo boje, još svjetliji i šareniji od kalija.

Molekulska masa

114,81 g / mol

Talište

156.60 ºC

Vrelište

2072 ° C.

Kao i galij, i indij ima široko raspon temperature između točke tališta i vrelišta. Ovo odražava činjenicu da su međudjelovanja u tekućini jača od onih koja prevladavaju u staklu; te je stoga kap indija lakše dobiti nego njegove pare.

Gustoća

Na sobnoj temperaturi: 7,31 g / cm ³

Pravo na tališta: 7,02 g / cm ³

Elektronegativnost

1,78 na Paulingovoj skali

Ionizirajuće energije

Prvo: 558,3 kJ / mol

Drugo: 1820,7 kJ / mol

Treće: 2704 kJ / mol

Toplinska vodljivost

81,8 W / (m K)

Električni otpor

83,7 nΩm

Mohsova tvrdoća

1,2. Tek je nešto tvrđi od talka u prahu (nemojte brkati žilavost i žilavost).

Reaktivnost

Indij se otapa u kiselinama da tvori soli, ali ne otapa se u alkalnim otopinama, čak ni sa vrućim kalijevim hidroksidom. Reagira u izravnom kontaktu sa sumporom, kisikom i halogenima.

Indij je relativno amfoteran, ali ponaša se više poput baze nego kiseline, a vodene otopine su blago bazne. U (OH) ₃ se ponovno rastvara s dodatkom više alkalija, stvarajući složene indijatore, u (OH) ₄ ^-, kao što se događa s aluminatima.

Elektronska konfiguracija

Elektronska konfiguracija indija je sljedeća:

4d ¹⁰ 5s ² 5p ¹

Od tih trinaest elektrona, posljednja tri od 5s i 5p orbitala su valencijski elektroni. Sa ova tri elektrona, atomi indija uspostavljaju svoju metalnu vezu, kao i aluminij i galij, i tvore kovalentne veze s drugim atomima.

Oksidacijski brojevi

Spomenuto služi da se odjednom shvati da je indij sposoban izgubiti svoja tri valentna elektrona ili ih dobiti pet da postane izoelektronski ksenonu plemenitog plina.

Ako u spoju pretpostavimo da je izgubio tri elektrona, ostat će kao trovalentni kation In ³⁺ (analogno Al ³⁺ i Ga ³⁺), te će stoga njegov oksidacijski broj biti +3. Većina spojeva indija čine In (III).

Među ostalim oksidacijskim brojevima za indij imamo: -5 (In ^5-), -2 (In ^2-), -1 (In ^-), +1 (In ⁺) i +2 (In ²⁺).

Neki primjeri In (I) spojeva su: InF, InCl, InBr, InI i In ₂ O. Svi su oni relativno rijetki spojevi, dok su oni u In (III) pretežni: In (OH) ₃, In ₂ O ₃, InCl ₃, InF ₃, itd.

U (I) su spojevi snažna reducirajuća sredstva koja In ⁺ doniraju dva elektrona drugim vrstama kako bi postali In ³⁺.

izotopi

Indij se u prirodi pojavljuje kao dva izotopa: ¹¹³ in i ¹¹⁵ in, čija su zemaljska obilje 4,28% i 95,72%. Dakle, na Zemlji imamo mnogo više atoma ¹¹⁵ In nego što imamo ¹¹³ In. ¹¹⁵ U ima pol - život 4,41 × 10 ¹⁴ godina tako velik da se gotovo smatra stabilna, unatoč tome što je radioaktivni izotop.

Trenutno je stvoreno ukupno 37 umjetnih izotopa indija, svi radioaktivni i vrlo nestabilni. Od svih njih, najstabilnija je ¹¹¹ In, koja ima polu-život 2,8 dana.

Prijave

legure

Indijanac se odlično slaže s galijem. Oba metala tvore legure koje se tope na niskim temperaturama, izgledaju poput srebrne tekućine, koja je živa izbačena iz nekoliko njegovih primjena. Isto tako, i indij se lako združuje, ima topljivost od 57% u živi.

Indij legure koriste se za izradu srebrnih ogledala bez potrebe za srebrom. Kad se izlije na površinu bilo kojeg materijala, on djeluje ljepljivo, tako da se staklene, metalne, kvarcne i keramičke ploče mogu spojiti.

elektronika

Bez Indijanaca, zasloni osjetljivi na dodir nikada ne bi postojali. Izvor: Pxhere.

Indij se također dobro slaže s germanijem, pa se njegovi spojevi dodaju kao dodaci germaniju nitridu u LED-ima, reproducirajući plave, ljubičaste i zelene svjetlosti iz tih smjesa. Također je dio tranzistora, termistora i fotonaponskih stanica.

Najvažniji od njegovih spojeva je indijski oksid kositra, koji se koristi kao premaz na čašama kako bi odražavao neke valne duljine. To ga omogućuje upotrebom naočara za zavarivanje i stakla nebodera kako se unutra ne bi zagrijalo.

Naočale obložene ovim oksidom su dobri provodnici električne energije; poput onoga što nam dolazi iz prstiju. I zato je namijenjena proizvodnji zaslona osjetljivih na dodir, djelatnosti koja je danas još aktualnija zbog pojave sve više i više pametnih telefona.

rizici

Indij u prvom stupnju ne predstavlja rizik za okoliš, budući da se njegovi ioni In ³⁺ ne šire u značajnim količinama. Nema podataka o tome kakav bi bio utjecaj na tla, koji će utjecati na biljke, niti na faunu ili mora.

U tijelu nije poznato imaju li ioni In ³⁺ neku bitnu ulogu u metabolizmu u količinama u tragovima. Međutim, kada se njegovi spojevi gutaju, štetni su za razne organe, zbog čega se smatraju vrlo otrovnim tvarima.

Zapravo, čestice ITO (Indij Tin Oksid), neophodne za proizvodnju ekrana za računala i pametne telefone, mogu negativno utjecati na zdravlje radnika, uzrokujući bolest koja se zove Indium pluća.

Gutanje ovih čestica nastaje uglavnom udisanjem i kontaktom kroz kožu i oči.

S druge strane, sitne čestice indija metala su sklone spaljivanju i izazivanju požara ako su u blizini izvora topline.

Reference

1. Shiver & Atkins. (2008). Neorganska kemija. (Četvrto izdanje). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2020). Indij. Oporavilo sa: en.wikipedia.org
3. Dr. Doug Stewart. (2020). Činjenice elementa indija. Oporavilo od: chemicool.com
4. Urednici Encyclopaedia Britannica. (20. siječnja 2020.). Indij. Encyclopædia Britannica. Oporavilo od: britannica.com
5. Habashi F. (2013) Indij, fizikalna i kemijska svojstva. U: Kretsinger RH, Uversky VN, Permjakov EA (eds) Enciklopedija metaloproteina. Springer, New York, NY
6. Nacionalni centar za biotehnološke informacije. (2020). Indij. PubChem baza podataka., CID = 5359967. Oporavak od: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
7. Kimberly Uptmor. (2020). Čemu se koristi Indium u svakodnevnom životu? Studija. Oporavilo od: study.com
8. Hines, CJ, Roberts, JL, Andrews, RN, Jackson, MV, & Deddens, JA (2013). Uporaba i profesionalno izlaganje indijumu u Sjedinjenim Državama. Časopis za higijenu na radu, 10 (12), 723–733. doi: 10.1080 / 15459624.2013.836279