Indija metāls: apraksts, īpašības un pielietojums

2024 Autors: Howard Calhoun | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-17 10:35

Elementam indijam ir daudz noderīgu īpašību, pateicoties kurām to var izmantot kosmosa izpētē, inženierzinātnēs, elektronikā, kodolrūpniecībā un citās nozarēs. Tomēr ir ārkārtīgi grūti to atrast dabā un atdalīt no citām vielām. Šī iemesla dēļ tas ir iekļauts kā rets elements. Kādas ir indija īpašības? Vai tas ir metāls vai nemetāls? Uzzināsim par visām tā funkcijām.

Elementu atklāšanas vēsture

Indijs pirmo reizi tika atklāts tikai pirms 154 gadiem. Daļēji tas notika nejauši, jo tā atklājēji meklēja pavisam citu elementu. 1863. gadā ķīmiķi Teodors Rihters un Ferdinands Reihs mēģināja atklāt talliju minerālā sfalerītā (cinka maisījumā), kas tolaik bija jauns metāls, kas vēl bija jāizpēta.

Savai meklēšanai viņi izmantoja Kirhhofa un Bunsena spektrālo analīzi. Metodes būtība ir tāda, ka, uzkarsējot līdz augstām temperatūrām, elementu atomi sāk izstarot noteiktam frekvenču diapazonam atbilstošu gaismu. Pēc šī mirdzuma spektra jūs varat uzzināt, kāda veida elements atrodas jūsu priekšā.

Tallijam vajadzētu būt spilgti zaļai krāsai, taču tā vietā zinātnieki ir atraduši zilu mirdzumu. Nevienam zināmam elementam nebija šāda spektra, un ķīmiķi to saprataviņiem paveicās. Ēnas īpatnību dēļ viņi savu atradumu nosaukuši indigo krāsas vārdā. Un tā tika atklāts jauns metāls, indijs. Un tagad sīkāk par funkcijām.

Kas tas par metālu?

Indijs ir viegli sudrabains un ļoti spīdīgs metāls, kas atgādina cinku. Periodiskajā sistēmā tas pieder pie trešās grupas, atrodas pie 49. numura un tiek apzīmēts ar simbolu In.

Dabā tas pastāv kā divi izotopi: In¹¹³ un In¹¹⁵. Pēdējais ir biežāk sastopams, bet ir radioaktīvs. Kāds ir metāla indija 115 periods? Tas sadalās 6·10^{14 gados, pārvēršoties alvā. Ir arī aptuveni 20 mākslīgie izotopi, kas sadalās daudz ātrāk. Visilgāk dzīvojošajam pussabrukšanas periodam ir 49 dienas.}

Indijs kūst +156,5 °C un vārās +2072 °C. Tas ir viegli lietojams kalšanai un citiem mehāniskiem efektiem, un to var izmantot rotaslietās. Tomēr tā augstā maiguma dēļ tas ātri deformējas. Metālu var viegli saliekt, sagriezt ar nazi un pat saskrāpēt ar nagu.

Ķīmiskās īpašības

Pēc ķīmiskajām īpašībām tas ir līdzīgs gallijam vai alumīnijam. Tas nevar veidot nepārtrauktas cietas saites ar jebkuru metālu. Tas vispār nereaģē ar sārmu šķīdumiem. Noteiktās temperatūrās tas reaģē ar jodu, selēnu, sēru un tā dioksīdu, reaģē ar hloru un bromu. Metāli, kas to ieskauj periodiskajā tabulā, viegli izšķīst indijā, proti:tallijs, alva, gallijs, svins, bismuts, dzīvsudrabs, kadmijs.

Daži interesanti fakti par Indijas metālu:

• Pat ilgstoši atrodoties gaisā, tas neizbalē. Tas nenotiek arī tad, kad metāls ir izkusis.
• Ja sākat locīt indiju, tas radīs raksturīgu skaņu, kas līdzinās čīkstēšanai vai krakšķēšanai. Tas izriet no matērijas kristāliskā režģa deformācijas.
• Indijs deg +800 °C, liesma ir zili violeta vai indigo.
• Šis ir mīkstākais metāls, ko varat turēt rokās. To pārspēj tikai litijs, bet tas ir pārāk aktīvs un gaisā uzreiz oksidējas, veidojot indīgu sārmu.
• Indija sakausējums ar galliju ir ļoti kausējams un kļūst šķidrs jau pie +16 °C.

Ievietots dabā

Metāla indijs neveido neatkarīgas nogulsnes. Tas ir ļoti izkaisīts un ārkārtīgi reti sastopams tīrradņu veidā. Indija minerāli ir sakuranīts, roksīts, patrukīts un jalindīts. Tomēr to retums neļauj tos izmantot rūpniecībā.

Neliels daudzums indija ir atrodams jūras un lietus ūdenī, eļļā, kā arī ogļu pelnos. Jonu rādiusu līdzības dēļ indijs spēj integrēties dzelzs, magnija, cinka, svina, magnija, alvas uc kristāliskos režģos. Tādēļ kopā ar tiem dažkārt tiek atrasts arī neliels tā daudzums.

Parasti indija saturs minerālvielās nepārsniedz 0,05-1%. Lielākā daļa metāla atrodas sfalerītā un marmarītā. Parasti tākoncentrācija ir lielāka, jo vairāk cinka, dzelzs un citu metālu jau minēts.

Metāla cena

Indijs tika izolēts tīrā veidā tikai dažus gadus pēc atklāšanas. Šī procesa sarežģītības dēļ viens grams indija tika novērtēts aptuveni 700 USD vērtībā. Un, lai gan pusotra gadsimta laikā tās iegūšanas metodes ir ievērojami uzlabojušās, tā joprojām tiek uzskatīta par retu un dārgu.

Šodien tā vidējā cena ir 600-800 dolāri par kilogramu un, pārsteidzošā kārtā, līdz ar ražošanas pieaugumu īpaši nekrītas. Metāla tīrību parasti norāda tā marķējumā: IN-2, IN-1, IN-0, IN-00, IN-000, IN-00000. Jo vairāk nulles, jo labāk un dārgāk. Piemēram, IN-000 kategorijas indija vērtība var būt aptuveni USD 2000 par kilogramu.

Indija metāla augstās izmaksas ir izskaidrojamas ar tā zemo saturu dabā un lielo pieprasījumu. Gadā tiek iegūtas 600-800 tonnas, kas absolūti nenosedz visas vajadzības pēc tā. Pateicoties savām unikālajām īpašībām, tas izrādās daudz labāks un izturīgāks par citiem, lētākiem metāliem. Lai nepazaudētu tik vērtīgu materiālu, daudzās valstīs to izmanto atkārtoti.

Kur pieteikties

Metāla indija palielina sakausējuma mitrināmību un izturību pret koroziju. Tie ir pārklāti ar svina-sudraba gultņiem, kurus izmanto aviācijas un automobiļu tehnoloģijās. Tas spēj arī pazemināt citu metālu kušanas temperatūru. Tātad, tā maisījums ar alvu, svinu, kadmiju un bismutu kūst46,5°C, padarot to piemērotu ugunsgrēka signalizācijai.

Indija alvas oksīdu izmanto pusvadītājiem un dažādiem lodmetāliem. Turklāt to izmanto datoru monitoru, TV ekrānu un planšetdatoru ražošanai. Sakausēts ar sudrabu vai atsevišķi, to izmanto astronomiskajiem spoguļiem un automašīnu priekšējo lukturu spoguļiem.

Tas ir lieliski piemērots fotoelementu, fosfora, termoelektrisko materiālu, blīvējumu izveidei kosmosa tehnoloģijās. Indijs labi absorbē neitronus, un to var izmantot kodolreaktoros.

Nekas nav zināms par šī elementa bioloģisko lomu mūsu organismā, taču tas ir izmantots arī medicīnā. To lieto kā radioaktīvu medikamentu aknu, smadzeņu un plaušu diagnostikā, lai atklātu audzējus un citas slimības.

Iegūšanas metodes

Galvenais indija metāla daudzums tiek iegūts no cinka un alvas nogulsnēm. To iegūst no polimetāla, alvas, svina-cinka rūdu pārstrādes atkritumiem. Indija atdalīšana un attīrīšana tiek veikta vairākos posmos.

Pirmkārt, tas tiek nogulsnēts, regulējot šķīduma skābuma līmeni. Pēc tam iegūtais "melnais metāls" ir jānotīra. To veic, rafinējot zonā kausēšanu vai citos veidos.

Šodien Kanāda ir viens no galvenajiem Indijas ražotājiem. Papildus tam lielus metāla apjomus iegūst ASV, Ķīna, Japāna un Dienvidkoreja. Tomēr krājumišī elementa daudzums ir ļoti ierobežots, sagaidāms, ka tie beigsies dažu desmitgažu laikā.