Indijum
 | |||||||||||||||||||||
| Opšta svojstva | |||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Ime, simbol | indijum, In | ||||||||||||||||||||
| Izgled | srebrnasto sjajno siv | ||||||||||||||||||||
| U periodnome sistemu | |||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||
| Atomski broj (Z) | 49 | ||||||||||||||||||||
| Grupa, perioda | grupa 13 (borova grupa), perioda 5 | ||||||||||||||||||||
| Blok | p-blok | ||||||||||||||||||||
| Kategorija | postprelazni metal | ||||||||||||||||||||
| Rel. at. masa (Ar) | 114,818(1)[1] | ||||||||||||||||||||
| El. konfiguracija | |||||||||||||||||||||
po ljuskama | 2, 8, 18, 18, 3 | ||||||||||||||||||||
| Fizička svojstva | |||||||||||||||||||||
| Tačka topljenja | 429,7485 K (156,5985 °C, 313,8773 °F) | ||||||||||||||||||||
| Tačka ključanja | 2345 K (2072 °C, 3762 °F) | ||||||||||||||||||||
| Gustina pri s.t. | 7,31 g/cm3 | ||||||||||||||||||||
| tečno st., na t.t. | 7,02 g/cm3 | ||||||||||||||||||||
| Trojna tačka | 429,7445 K, ~1 kPa[2] | ||||||||||||||||||||
| Toplota fuzije | 3,281 kJ/mol | ||||||||||||||||||||
| Toplota isparavanja | 231,8 kJ/mol | ||||||||||||||||||||
| Mol. topl. kapacitet | 26,74 J/(mol·K) | ||||||||||||||||||||
Napon pare
| |||||||||||||||||||||
| Atomska svojstva | |||||||||||||||||||||
| Elektronegativnost | 1,78 | ||||||||||||||||||||
| Energije jonizacije | 1: 558,3 kJ/mol 2: 1820,7 kJ/mol 3: 2704 kJ/mol | ||||||||||||||||||||
| Atomski radijus | 167 pm | ||||||||||||||||||||
| Kovalentni radijus | 142±5 pm | ||||||||||||||||||||
| Valsov radijus | 193 pm | ||||||||||||||||||||
 | |||||||||||||||||||||
| Ostalo | |||||||||||||||||||||
| Kristalna struktura | telocentrirana tetragonalna | ||||||||||||||||||||
| Brzina zvuka tanak štap | 1215 m/s (na 20 °C) | ||||||||||||||||||||
| Topl. širenje | 32,1 µm/(m·K) (na 25 °C) | ||||||||||||||||||||
| Topl. vodljivost | 81,8 W/(m·K) | ||||||||||||||||||||
| Elektrootpornost | 83,7 nΩ·m (na 20 °C) | ||||||||||||||||||||
| Magnetni raspored | dijamagnetičan[3] | ||||||||||||||||||||
| Magnetna susceptibilnost (χmol) | −64,0·10−6 cm3/mol (298 K)[4] | ||||||||||||||||||||
| Jangov modul | 11 GPa | ||||||||||||||||||||
| Mosova tvrdoća | 1,2 | ||||||||||||||||||||
| Brinelova tvrdoća | 8,8–10,0 MPa | ||||||||||||||||||||
| CAS broj | 7440-74-6 | ||||||||||||||||||||
| Istorija | |||||||||||||||||||||
| Otkriće | Ferdinand Rajh i Hironimus Teodor Rihter (1863) | ||||||||||||||||||||
| Prva izolacija | Hironimus Teodor Rihter (1864) | ||||||||||||||||||||
| Glavni izotopi | |||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||
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 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]
| 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]- ^ 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.
- ^ 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.
- ^ 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.
- ^ Weast, Robert (1984). CRC, Handbook of Chemistry and Physics. Boca Raton, Florida: Chemical Rubber Company Publishing. str. E110. ISBN 0-8493-0464-4.
- ^ Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3. izd.). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-175553-6.
- ^ Parkes, G.D. & Phil, D. (1973). Melorova moderna neorganska hemija. Beograd: Naučna knjiga.
- ^ 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.
- ^ Die stofflichen Grenzen des Wachstums. Pressespiegel Physik der Uni Augsburg, pristupljeno 26. oktobra 2015.
- ^ a b Ulrich Schwarz-Schampera; Peter M. Herzig (2002). Indium: Geology, mineralogy, and economics. Berlin, New York: Springer. ISBN 3-540-43135-7.
- ^ a b Mineral Commodity Profile: Indium der usgs mineral resources (engl.; PDF).
- ^ 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.
- ^ 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
- ^ Harry H. Binder (1999). Lexikon der chemischen Elemente. S. Hirzel Verlag. ISBN 3-7776-0736-3.
- ^ Fizičke osobine indija na stranici www.webelements.com.
- ^ K. Takemura, H. Fujihaza: High-pressure structural phase transition in indium. u: Physical Review, Serie 3. B – Condensed Matter. 47, 1993, str. 8465–8470.
- ^ Wilhelm Morawiez (1964). Herstellung von hochreinem Indium durch Amalgam–Elektrolyse. u: Chemie Ingenieur Technik – CIT., 36, 4.
- ^ 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.
- ^ 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.
- ^ 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.
- ^ K. H. Wedepohl: The composition of the continental crust. u: Geochimica et Cosmochimica Acta. 1995, 59, 7, 1217–1232.
- ^ indij na stranici www.mindat.org, pristupljeno 27. oktobra 2015.
- ^ Webmineral - Indium, Elementinformationen und Mineralliste.
- ^ Indium na stranici USGS mineral resources (2009) (PDF).
Literatura
[uredi | uredi izvor]- Greenwood, Norman N.; Earnshaw, A. (1984). Chemistry of the Elements. Oxford: Pergamon. ISBN 0-08-022057-6. doi:10.1002/crat.2170200510.
Spoljašnje veze
[uredi | uredi izvor]
- Indium at The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)
- Reducing Agents > Indium low valent
- NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards (Centers for Disease Control and Prevention)
