Indium, o kadar yumuşak ve yumuşak olan parlak bir gümüşi metaldir, tırnağınızla çizilebilir ve neredeyse her şekle bükülebilir. Doğada, indiyum oldukça nadirdir ve neredeyse her zaman tipik olarak bir yan ürün olarak elde edildiği diğer minerallerde (özellikle çinko ve kurşun) bir eser element olarak bulunur. Kraliyet Kimya Derneği'ne göre, Dünya'nın kabuğundaki tahmini bolluğu milyonda 0.1 kısım (ppm) - gümüş veya cıvadan biraz daha bol.
İndiyumun bir metal için düşük bir erime noktası vardır: 313.9 derece Fahrenheit (156.6 derece Santigrat). Bu sıcaklığın üzerindeki herhangi bir şeyde menekşe veya çivit mavisi ile yanar. İndiyumun adı, bir spektroskopta gösterdiği parlak indigo ışığından türetilir.
Sadece gerçekler
- Atom numarası (çekirdekteki proton sayısı): 49
- Atomik sembol (elementlerin periyodik tablosunda):
- Atom ağırlığı (atomun ortalama kütlesi): 114.8.8
- Yoğunluk: santimetre küp başına 7.31 gram
- Oda sıcaklığında faz: Katı
- Erime noktası: 156.6 derece C (313.88 derece F)
- Kaynama noktası: 2,072 C (3,761,6 F)
- İzotop sayısı (aynı elementin farklı sayıda nötron ile atomları): 35 yarılanma ömrü bilinen; 1 kararlı; 2 doğal olarak oluşan
- En yaygın izotop: In-115
Keşif
Indium, 1863 yılında Alman kimyager Ferdinand Reich tarafından Almanya'daki Freiberg Maden Okulunda keşfedildi. Reich, yakın zamanda keşfedilen talyum elementini içerebileceğini düşündüğü bir çinko mineral karışımı örneği üzerinde çalışıyordu. Sülfürün çoğunu çıkarmak için cevheri kavurduktan sonra kalan malzemelere hidroklorik asit uyguladı. Daha sonra sarımsı bir katı ortaya çıktı. Bunun yeni bir elementin sülfür olabileceğinden şüphelendi, ancak renk körü olduğu için Alman kimyager Hieronymous T. Richter'den numunenin spektrumunu incelemesini istedi. Richter, bilinen herhangi bir elementin spektral çizgisine uymayan parlak mor renkli bir çizgi kaydetti.
Birlikte çalışan iki bilim adamı, yeni elementin bir örneğini izole etti ve keşfini açıkladı. Latince kelimeden sonra yeni element indiyumunu adlandırdılar indicumanlamına gelir. Kraliyet Kimya Topluluğu'na (RSC) göre, ne yazık ki, Reich, Richter'in keşfedici olduğunu iddia ettiğini öğrendiğinde ilişkileri ekşi hale geldi.
Kullanımları
İndiyumun keşfinden bir asırdan fazla bir süre sonra, öğe hala ne yapacağını bilmediğinden hala göreceli belirsizliğe sahiptir. Günümüzde indiyum, indiyum kalay oksit (ITO) şeklinde dünya ekonomisi için hayati öneme sahiptir. Çünkü ITO, dokunmatik ekranlarda, düz ekran TV'lerde ve güneş panellerinde artan LCD (sıvı kristal ekranlar) ihtiyacını karşılamak için en iyi malzeme olmaya devam ediyor.
ITO, LCD'ler ve diğer düz panel ekranlar için mükemmel kılan çeşitli özelliklere sahiptir: Şeffaftır; elektrik iletir; cama kuvvetlice yapışır; korozyona karşı dayanıklıdır; ve kimyasal ve mekanik olarak kararlıdır.
ITO ayrıca cam ve aynalar için ince kaplamalar yapmak için yaygın olarak kullanılır. Örneğin, uçak veya araçların ön camları üzerine kaplandığında, ITO camın buzlanmasına veya buğusunun giderilmesine izin verir ve klima gereksinimlerini azaltabilir.
RSC'ye göre, LCD'lere yönelik artan talep, indiyumun fiyatlarını son yıllarda önemli ölçüde artırdı. Ancak, geri dönüşüm ve üretim verimliliği arz ve talep arasında iyi bir denge kurulmasına yardımcı olmuştur.
İndiyum, alaşımlar yapmak için yaygın olarak kullanılır ve RSC'ye göre, genellikle "metal vitamini" olarak adlandırılır, yani küçük indiyum seviyelerinin bir alaşımda büyük bir fark yaratabileceği anlamına gelir. Örneğin, altın ve platin alaşımlarına az miktarda indiyum eklemek onları daha da zorlaştırır. İndiyum alaşımları, yüksek hızlı motorların ve diğer metal yüzeylerin yataklarını kaplamak için kullanılır. Düşük erime noktalı alaşımları ayrıca yağmurlama başlıkları, yangın kapısı bağlantıları ve eriyen tapalarda da kullanılır.
İndiyum metali çok düşük sıcaklıklarda alışılmadık derecede yumuşak ve dövülebilir kalır, bu nedenle kriyojenik pompalar ve yüksek vakum sistemleri gibi aşırı soğuk koşullarda ihtiyaç duyulan aletlerde kullanım için mükemmeldir. Bir başka benzersiz kalite, yapışkanlığıdır ve lehim olarak çok kullanışlı hale getirir.
İndiyum, doğrultucular (alternatif akımı doğrudan akıma dönüştüren cihazlar), termistörler (sıcaklığa bağlı bir elektrik direnci) ve fotokondüktörler (ışığa maruz kaldıklarında elektrik iletkenliklerini artıran cihazlar) gibi çeşitli elektrikli cihazların yapımında kullanılır.
Kaynak ve bolluk
İndiyum nadiren doğada birleştirilmemiş olarak bulunur ve tipik olarak çinko, demir, kurşun ve bakır cevherlerinde bulunur. ABD Jeoloji Araştırması'na (USGS) göre, Dünya'nın kabuğunda 61. en yaygın elementtir ve gümüş veya cıvadan yaklaşık üç kat daha fazladır. Dünya kabuğunda milyonda yaklaşık 0.1 parça (ppm) oluşturduğu tahmin edilmektedir. Chemicool'a göre, indiyumun milyarda 250 kısım (ppb) olduğu tahmin edilmektedir. Encyclopaedia Britannica'ya göre doğal indiyum, I-115 (yüzde 95.72) ve I-113 (yüzde 4.28) izotoplarının bir karışımıdır.
Çoğu ticari indiyum Kanada'dan gelir ve yılda yaklaşık 75 tondur. Metal rezervlerinin 1.500 tonu aştığı tahmin edilmektedir. Lenntech'e göre, ekili toprakların bazen indiyumda 4 ppm kadar yüksek seviyelerde ekili olmayan topraklardan daha zengin olduğu bulunmuştur.
Kim biliyordu?
- İndiyum metali eğildiğinde yüksek perdeli bir “çığlık” verir. "Teneke ağlamaya" benzer şekilde, bu çığlık daha çok çıtırtı sesi gibi geliyor.
- İndiyum galyumla benzerdir, çünkü kolayca cam ıslatır ve düşük erime noktalı alaşımlar yapmak için çok kullanışlıdır. Yüzde 24 indiyum ve yüzde 76 galyumdan oluşan bir alaşım, oda sıcaklığında sıvıdır.
- USGS'ye göre, ilk büyük ölçekli indiyum uygulaması, II. Dünya Savaşı'ndaki yüksek performanslı uçak motorlarındaki rulmanlar için bir kaplamaydı.
- Lenntech'e göre, birleşik indiyum metal örnekleri Rusya'nın bir bölgesinde bulundu.
Daha iyi piller
Angewandte Chemie dergisinde yayınlanan bir araştırmaya göre, indiyum kaplama bir gün daha güçlü ve daha uzun ömürlü şarj edilebilir lityum pillere yol açabilir. İndiyum kaplama, şarj sırasında daha düzgün bir lityum birikimi sunacak, herhangi bir olumsuz yan reaksiyonu tamponlayacak ve depolamayı artıracaktır.
Lityum iyon pil, cep telefonları ve dizüstü bilgisayarlar gibi taşınabilir teknolojilerde yaygın olarak kullanılan şarj edilebilir bir pil türüdür. Deşarj sırasında, lityum iyonları negatif elektrottan (anot) pozitif elektroda (katoda) gider. Pil şarj olurken, lityum iyonları ters yönde hareket eder - negatif elektrot katot olur ve pozitif elektrot anot olur.
Şu anda, lityum iyon piller, pil şarj edildiğinde lityum depolamak için kullanılan grafitten yapılmış anotlar kullanır. Grafit kullanmanın ümit verici bir alternatifi, lityum metal gibi metalik anotlar olabilir - bu da çok daha fazla depolama kapasitesi sağlayabilir. Bununla birlikte, metalik anotların kullanımıyla ilgili büyük bir sorun, pil şarj edilirken metalin dengesiz bir şekilde birikmesidir. Bu dendritlerin oluşumuna (dallanan ağaç benzeri bir yapıya sahip kristal bir kütle) yol açar. Uzun süreli kullanımdan sonra, bu dendritler o kadar büyürler ki bataryaya kısa devre yaparlar.
Metalik anotlarla ilgili bir başka sorun, reaktif metal elektrotlar ve elektrolit (elektriğin pozitif ve negatif elektrotlar arasında akmasına izin veren malzeme) arasında istenmeyen yan reaksiyonlara neden olmasıdır. Bu reaksiyonlar pilin ömrünü önemli ölçüde azaltabilir.
Rensselaer Politeknik Enstitüsü ve Cornell Üniversitesi'nden araştırmacılar yeni bir alternatif sundular: lityumun bir indiyum tuzu çözeltisi ile kaplanması. İndiyum katmanı, elektrot kullanımdayken homojendir ve kendi kendini iyileştirir. Science Daily'deki çalışma basın açıklamasına göre, kimyasal bileşimi aynı kalır ve şarj / deşarj döngüleri sırasında bozulmadan kalır ve yan reaksiyonları önler. Dendritler de ortadan kaldırılarak yüzeyin pürüzsüz ve kompakt kalmasını sağlar.
