Indijum

Uredi veze
S Vikipedije, slobodne enciklopedije

Indijum
Opšta svojstva
Ime, simbolindijum, In
Izgledsrebrnasto sjajno siv
U periodnom sistemu
Vodonik Helijum
Litijum Berilijum Bor Ugljenik Azot Kiseonik Fluor Neon
Natrijum Magnezijum Aluminijum Silicijum Fosfor Sumpor Hlor Argon
Kalijum Kalcijum Skandijum Titanijum Vanadijum Hrom Mangan Gvožđe Kobalt Nikl Bakar Cink Galijum Germanijum Arsen Selen Brom Kripton
Rubidijum Stroncijum Itrijum Cirkonijum Niobijum Molibden Tehnecijum Rutenijum Rodijum Paladijum Srebro Kadmijum Indijum Kalaj Antimon Telur Jod Ksenon
Cezijum Barijum Lantan Cerijum Prazeodijum Neodijum Prometijum Samarijum Evropijum Gadolinijum Terbijum Disprozijum Holmijum Erbijum Tulijum Iterbijum Lutecijum Hafnijum Tantal Volfram Renijum Osmijum Iridijum Platina Zlato Živa Talijum Olovo Bizmut Polonijum Astat Radon
Francijum Radijum Aktinijum Torijum Protaktinijum Uranijum Neptunijum Plutonijum Americijum Kirijum Berklijum Kalifornijum Ajnštajnijum Fermijum Mendeljevijum Nobelijum Lorencijum Raderfordijum Dubnijum Siborgijum Borijum Hasijum Majtnerijum Darmštatijum Rendgenijum Kopernicijum Nihonijum Flerovijum Moskovijum Livermorijum Tenesin Oganeson
Ga
↑
In
↓
Tl
kadmijum ← indijum → kalaj ‍
Atomski broj (Z)49
Grupa, periodagrupa 13 (borova grupa), perioda 5
Blokp-blok
Kategorija  postprelazni metal
Rel. at. masa (Ar)114,818(1)[1]
El. konfiguracija
po ljuskama
2, 8, 18, 18, 3
Fizička svojstva
Tačka topljenja429,7485 K ​(156,5985 °‍C, ​313,8773 °F)
Tačka ključanja2345 K ​(2072 °‍C, ​3762 °F)
Gustina pri s.t.7,31 g/cm3
tečno st., na t.t.7,02 g/cm3
Trojna tačka429,7445 K, ​~1 kPa[2]
Toplota fuzije3,281 kJ/mol
Toplota isparavanja231,8 kJ/mol
Mol. topl. kapacitet26,74 J/(mol·K)
Napon pare
P (Pa) 100 101 102
na T (K) 1196 1325 1485
P (Pa) 103 104 105
na T (K) 1690 1962 2340
Atomska svojstva
Elektronegativnost1,78
Energije jonizacije1: 558,3 kJ/mol
2: 1820,7 kJ/mol
3: 2704 kJ/mol
Atomski radijus167 pm
Kovalentni radijus142±5 pm
Valsov radijus193 pm
Linije boje u spektralnom rasponu
Spektralne linije
Ostalo
Kristalna struktura ​telocentrirana tetragonalna
Telocentrirana tetragonalna kristalna struktura za indijum
Brzina zvuka tanak štap1215 m/s (na 20 °‍C)
Topl. širenje32,1 µm/(m·K) (na 25 °‍C)
Topl. vodljivost81,8 W/(m·K)
Električna otpornost83,7 nΩ·m (na 20 °‍C)
Magnetni rasporeddijamagnetičan[3]
Magnetna susceptibilnost (χmol)−64,0·10−6 cm3/mol (298 K)[4]
Jangov modul11 GPa
Mosova tvrdoća1,2
Brinelova tvrdoća8,8–10,0 MPa
CAS broj7440-74-6
Istorija
OtkrićeFerdinand Rajh i Hironimus Teodor Rihter (1863)
Prva izolacijaHironimus Teodor Rihter (1864)
Glavni izotopi
izotop rasp. pž. (t1/2) TR PR
111In syn 2,8 d ε 111Cd
113In 4,28% stabilni
115In 95,72% 4,41×1014 y β− 115Sn
reference • Vikipodaci

Indijum (In, lat. indicum) metal je IIIA grupe sa atomskim brojem 49. U periodnom sistemu nalazi se u 5. periodi. Ime potiče od grčkog naziva za boju indigo. Indijum je jedan veoma retk, srebrno-beli i meki teški metal. Indijum je zastupljen u zemljinoj kori u količini od 0,049 ppm (engl. parts per million).[5][6] Njegova rasprostranjenost u Zemljinoj kori može se meriti rasprostranjenošću srebra.

Za ljudski organizam, indijum nije esencijalan element, ali isto tako vrlo malo je poznato njegovih toksičnih osobina.[7] Metal se danas u najvećoj meri prerađuje u indijum-kalaj-oksid, koji služi kao transparentni provodnik za ravne računarske i TV ekrane i ekrane osetljive na dodir. Od početka 21. veka porasla je potražnja za indijumom, što je dovelo i do povećanja njegove cene na tržištu kao i diskusija o skorom nestanku njegovih zaliha u svetu.[8]

Istorija[uredi | uredi izvor]

Indijum

Indijum su 1863. otkrila dvojica nemačkih hemičara Ferdinand Rajh i Teodor Rihter na Tehničkom univerzitetu bergakademija Frajberg. Ispitivali su jedan uzorak sfalerita pronađen u blizini na prisustvo talijuma u njemu. Pri tome su na apsorpcijskom spektru, umesto očekivanih linija talijuma, uočili dotad nepoznate indigo-plave spektralne linije, te tako zaključili da se radi o nekom nepoznatom elementu. Prema njima, novi element je i dobio svoje ime. Nedugo nakon toga, dobijen je i metalni indijum redukcijom indijum-oksida sa vodonikom. Veća količina indijuma prvi put je prikazana na svetskoj izložbi „Ekspo” 1867. u Parizu.[9]

Nakon što je prvi put upotrebljen kao sastojak legure u stomatološkom zlatu 1933, veća upotreba indijuma započela je sa Drugim svetskim ratom. Sjedinjene Američke Države koristile su ga kao sredstvo za površinsku zaštitu ležajeva u avionima, koji su bili izloženi velikim naprezanjima. Nakon Drugog svjetskog rata, indijum se prvenstveno koristio u elektroničkoj industriji, kao materijal za lemljenje te u lakotopivim legurama. Osim toga, njegova upotreba u kontrolnim šipkama u nuklearnim reaktorima postala je važna sve većom upotrebom nuklearne energije. Ovo je do 1980. dovelo i do prvog snažnog rasta cena indijuma. Međutim nakon nuklearne nesreće u elektrani Tri milje, potražnja i cena indijuma su značajno opale.[10]

Od 1987. razvijena su dva nova jedinjenja indijuma, poluprovodnik indijum fosfid i indijum kalaj oksid koji je providan i, u tankim slojevima, dobar provodnik. Naročito je indijum-kalaj-oksid je razvojem ekrana na bazi tečnog kristala postao tehnički veoma zanimljiv. Zbog velike potražnje od 1992. najveći deo indijuma se prerađuje upravo u indijum-kalaj-oksid.[10]

Osobine[uredi | uredi izvor]

Fizičke[uredi | uredi izvor]

Elementarna ćelija indijuma sa koordinacionom okolinom centralnog atoma indijuma
Koordinacioni poliedar atoma indijuma sastavljen iz 4 + 8 = 12 susednih atoma u obliku nepravilnog kubnog oktaedra
Kristalografski podaci[11]
Kristalni sistem tetragonalni
Prostorna grupa I4/mmm
Parametre mreže
(elementarne ćelije) 		a = (b) = 325 pm
c = 495 pm
Broj (Z)
formulskih jedinica 		Z = 2

Indijum je srebreno-beli metal, sa vrlo niskom tačkom topljenja od 156,60 °C.[12] Nižu tačku topljenja od indijuma među čistim (nelegiranim) metalima imaju još samo živa, galijum i većina alkalnih metala. Indijum je u tečnom stanju u veoma velikom temperaturnom rasponu od gotovo 2000 °C. Tečni indijum na staklu trajno ostavlja tanki sloj (film), koji se veže na staklo. Sličnu osobinu ima i galijum.

Metal posjeduje veoma veliku duktilnost i veoma malu tvrdoću (po Mosovoj skali: 1,2).[13] Prema tome, indijum, poput natrijuma, moguće je rezati običnim nožem. Istovremeno, indijum na papiru ostavlja uočljiv trag. Ispod kritične temperature od 3,41 K, indijum je superprovodnik.[14] Posebnost indijuma, koju deli sa kalajem, je karakterističan zvuk koji se može čuti pri savijanju indijuma (kalajni vrisak).

U normalnim uslovima okoline, poznata je samo jedna kristalna modifikacija indijuma, koja se kristalizuje u tetragonalnom kristalnom sistemu u I4/mmm te se tako kristalizuje u tetragonalno-unutrašnje centriranu rešetku sa parametrima rešetke a = 325 pm i c = 495 pm kao i dve formulske jedinice u elementarnoj ćeliji. Atom indijuma u kristalnoj strukturi je okružen sa 12 ostalih atoma, pri čemu četiri potiču iz susednih elementarnih ćelija i imaju manji razmak (325 pm, crvene veze na slici) od osam atoma koji su naslonjeni na vrhovima elementarnih ćelija atoma (337 pm, zelene veze na slici).

Kao koordinacioni poliedar iskazuje se nepravilni kubični oktaedar kroz koordinacioni broj 4 + 8 = 12. Kristalna struktura stoga se može opisati kao tetragonalna nepravilna, kubne najgušće kuglasto pakovanje. U eksperimentima sa visokim pritiscima, otkrivena je još jedna modifikacija indijuma, koja je stabilna pod pritiskom iznad 45 GPa a kristalizuje se u ortorompskom kristalnom sistemu u prostornu grupu Fmmm.[15]

Hemijske[uredi | uredi izvor]

Hemijske osobine indijuma dosta su slične onima kod njegovih komšija iz grupe, galijuma i talijuma. Tako je indijum, kao i druga dva elementa, neplemeniti metal, koji pri visokim temperaturama može reagovati sa mnogim nemetalima. Izložen vazduhu, na sobnoj temperaturi je stabilan, jer, poput aluminijuma, na njegovoj površini stvara se gusti sloj oksida koji putem pasivizacije štiti materijal od daljnje oksidacije. Tek pri višim temperaturama odvija se reakcija kojom nastaje indijum(III) oksid.

Iako indijum mogu napadati mineralne kiseline kao što je sumporna ili azotna kiselina, on nije rastvorljiv u vreloj vodi, bazama i većini organskih kiselina. Takođe ni slana (morska) voda ne napada indijum. Pri sobnoj temperaturi, indijum je najbolje rastvorljiv metal u živi.[16]

Izotopi[uredi | uredi izvor]

Poznato je 38 različitih izotopa indijuma i još 45 nuklearnih izomera počev od 97In do 135In.[17] U prirodi postoje samo dva izotopa, 113In sa 64 neutrona i zastupljenošću od 4,29% i 115In (66 neutrona) koji ima udeo od 95,71%[17] u prirodnoj izotopskoj smesi. Češći izotop, 115In, je blago radioaktivan. Raspada se vrlo sporo beta-raspadom, sa vremenom poluraspada od 4,41 · 1014 godina. Tako na primer kilogram indijuma ima aktivnost od 250 bekerela. Oba prirodna izotopa indijuma mogu se dokazati uz pomoć NMR spektroskopije. Najstabilniji veštački izotopi su 111In i 114mIn koji imaju vreme poluraspada od nekoliko dana, dok se polovina izotopa 113mIn raspadne za oko 1,5 sat. Izotopi 111In i 113mIn koriste se u medicinskoj dijagnostici za postupke dobijanja slika (poput scintigrafije i SPECT metodi).[18][19]

Rasprostranjenost[uredi | uredi izvor]

Indijum je relativno redak element, njegov udeo u kontinentalnoj Zemljinoj kori iznosi samo 0,05 ppm.[20] Uspoređen s drugim elementima, njegova količina se može meriti količinom srebra ili žive. U samorodnom obliku, tj. elementarnoj formi, indijum je do danas (stanje 2014) pronađen na samo nekoliko mesta na Zemlji. Kao tip lokaliteta pri tome vrede nalazišta ruda tantala kod Olovjanaje u ruskoj Zabajkalskoj regiji. Osim tamo, samorodni indijum se, između ostalog, može pronaći još u rudnom polju Perzanskoje u ukrajinskoj Žitomirskoj oblasti i u uzbekistanskoj provinciji Taškent u Čatkalskom gorju, a pronađen je i u probama tla sa Meseca.[21]

Minerali koji sadrže indijum su vrlo retki i do danas (prema podacima iz 2014. godine) poznato je samo 13 takvih minerala. To su uglavnom sulfidni minerali poput indita FeIn2S4, laforetita AgInS2 i rokvesita CuInS2, kao i u minerali koji se ubrajaju u minerale elemenata, kao što su prirodne legure damiaoit PtIn2 i jiksunit Pt3In.[22] Međutim, takvi oblici su veoma retki i za dobijanje indijuma ne igraju nikakvu ulogu.

Najveće zalihe indijuma nalaze se u rudama cinka, naročito sfalerita. Teoretske rezerve su procenjene na oko 16.000 tona, ali je od toga ekonomski isplativo oko 11.000 tona.[23] Najveća nalazišta nalaze se u Kanadi, Kini i Peruu. Rude sa sadržajem indijuma pronađene su i u Australiji, Boliviji, Brazilu, Japanu, Rusiji, Južnoafričkoj Republici, SAĐu, Avganistanu i nekim evropskim državama. U Nemačkoj, na primer, pronađene su u Rudnom gorju, te na Ramelsbergu u gorju Harc.[9]

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ Meija, J.; et al. (2016). „Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry. 88 (3): 265—291. doi:10.1515/pac-2015-0305. 
  2. ^ Mangum, B. W. (1989). „Determination of the Indium Freezing-point and Triple-point Temperatures”. Metrologia. 26 (4): 211. Bibcode:1989Metro..26..211M. doi:10.1088/0026-1394/26/4/001. 
  3. ^ Lide, D. R., ur. (2005). „Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds”. CRC Handbook of Chemistry and Physics (PDF) (86th izd.). Boca Raton (FL): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5. Arhivirano iz originala 03. 03. 2011. g. Pristupljeno 17. 01. 2021. 
  4. ^ Weast, Robert (1984). CRC, Handbook of Chemistry and Physics. Boca Raton, Florida: Chemical Rubber Company Publishing. str. E110. ISBN 0-8493-0464-4. 
  5. ^ Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3. izd.). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-175553-6. 
  6. ^ Parkes, G.D. & Phil, D. (1973). Melorova moderna neorganska hemija. Beograd: Naučna knjiga. 
  7. ^ Holleman A. F.; Wiberg E; Wiberg Nils (1985). „Cadmium”. Lehrbuch der Anorganischen Chemie (na jeziku: nemački) (102 izd.). Walter de Gruyter. str. 1056—1057. ISBN 978-3-11-007511-3. 
  8. ^ Die stofflichen Grenzen des Wachstums. Pressespiegel Physik der Uni Augsburg, pristupljeno 26. oktobra 2015.
  9. ^ a b Ulrich Schwarz-Schampera; Peter M. Herzig (2002). Indium: Geology, mineralogy, and economics. Berlin, New York: Springer. ISBN 3-540-43135-7. 
  10. ^ a b Mineral Commodity Profile: Indium der usgs mineral resources (engl.; PDF).
  11. ^ J. Graham, A. Moore, G. V. Raynor: The effect of temperature on the lattice spacings of indium. u: Journal of the Institute of Metals. 84, 1954, str. 86–87.
  12. ^ H. Preston-Thomas, The International Temperature Scale of 1990 Arhivirano 2012-07-11 na sajtu Wayback Machine (ITS-90) u: Metrologia, 1990, 27, 3–10
  13. ^ Harry H. Binder (1999). Lexikon der chemischen Elemente. S. Hirzel Verlag. ISBN 3-7776-0736-3. 
  14. ^ Fizičke osobine indija na stranici www.webelements.com.
  15. ^ K. Takemura, H. Fujihaza: High-pressure structural phase transition in indium. u: Physical Review, Serie 3. B – Condensed Matter. 47, 1993, str. 8465–8470.
  16. ^ Wilhelm Morawiez: Herstellung von hochreinem Indium durch Amalgam–Elektrolyse. u: Chemie Ingenieur Technik – CIT. 1964, 36, 4.
  17. ^ а б G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot, A. H. Wapstra: The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties Архивирано на сајту Wayback Machine (23. septembar 2008) (PDF). u: Nuclear Physics. vol. A 729, 2003, str. 3–128.
  18. ^ J. A. Burdine (1. 9. 1969). „Indium-113m radiopharmaceuticals for multipurpose imaging”. Radiology. 93 (3): 605—610. ISSN 0033-8419. PMID 5822736. doi:10.1148/93.3.605. 
  19. ^ M. L. Thakur (1977). „Gallium-67 and indium-111 radiopharmaceuticals”. The International journal of applied radiation and isotopes. 28 (1-2): 183—201. ISSN 0020-708X. PMID 67094. 
  20. ^ K. H. Wedepohl: The composition of the continental crust. u: Geochimica et Cosmochimica Acta. 1995, 59, 7, 1217–1232.
  21. ^ indij na stranici www.mindat.org, pristupljeno 27. oktobra 2015.
  22. ^ Webmineral - Indium, Elementinformationen und Mineralliste.
  23. ^ Indium na stranici USGS mineral resources (2009) (PDF).

Literatura[uredi | uredi izvor]

Spoljašnje veze[uredi | uredi izvor]

Indijum na Vikimedijinoj ostavi.
Preuzeto iz „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Индијум&oldid=27548710”