Indium metal: mô tả, tính chất và ứng dụng

2024 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 10:44

Nguyên tố indium có nhiều đặc tính hữu ích, nhờ đó nó có thể được sử dụng trong khám phá không gian, kỹ thuật, điện tử, công nghiệp hạt nhân và các ngành công nghiệp khác. Tuy nhiên, rất khó để tìm thấy nó trong tự nhiên và tách nó ra khỏi các chất khác. Bởi vì điều này, nó được liệt kê là một nguyên tố hiếm. Các tính chất của indium là gì? Nó là kim loại hay phi kim loại? Hãy cùng tìm hiểu về tất cả các tính năng của nó.

Lịch sử khám phá phần tử

Indium lần đầu tiên được phát hiện chỉ cách đây 154 năm. Một phần, điều này xảy ra một cách tình cờ, bởi vì những người khám phá ra nó đang tìm kiếm một nguyên tố hoàn toàn khác. Năm 1863, các nhà hóa học Theodor Richter và Ferdinand Reich đã cố gắng phát hiện ra thallium trong khoáng vật sphalerit (kẽm blende), một kim loại mới vào thời điểm đó vẫn chưa được nghiên cứu.

Để tìm kiếm, họ đã sử dụng phân tích quang phổ của Kirchhoff và Bunsen. Thực chất của phương pháp là khi nung đến nhiệt độ cao, nguyên tử của các nguyên tố bắt đầu phát ra ánh sáng tương ứng với một dải tần số cụ thể. Bằng quang phổ của ánh sáng này, bạn có thể tìm ra loại nguyên tố trước mặt mình.

Thallium nên có màu xanh lục tươi sáng, nhưng các nhà khoa học đã phát hiện ra màu xanh lam thay vào đó. Không có nguyên tố nào đã biết có quang phổ như vậy, và các nhà hóa học nhận ra rằnghọ đã may mắn. Do đặc thù của bóng râm, họ đã đặt tên tìm kiếm của mình theo màu chàm. Và do đó, một kim loại mới, indium, đã được phát hiện. Và bây giờ là chi tiết hơn về các tính năng.

Đây là kim loại gì?

Indium là một kim loại màu bạc nhẹ và rất sáng bóng, gợi nhớ đến kẽm. Trong hệ thống tuần hoàn, nó thuộc nhóm thứ ba, đứng ở vị trí số 49 và được biểu thị bằng ký hiệu In.

Nó tồn tại trong tự nhiên dưới dạng hai đồng vị: Trong¹¹³và Trong¹¹⁵. Loại thứ hai phổ biến hơn, nhưng có tính phóng xạ. Giai đoạn 115 của kim loại indium là gì? Nó phân hủy trong 6 · 10^{14năm, biến thành thiếc. Ngoài ra còn có khoảng 20 đồng vị nhân tạo phân hủy nhanh hơn nhiều. Loài sống lâu nhất trong số chúng có chu kỳ bán rã là 49 ngày.}

Indium nóng chảy ở +156,5 ° C và sôi ở +2072 ° C. Nó dễ dàng cho phép rèn và các hiệu ứng cơ học khác và cũng có thể được sử dụng trong đồ trang sức. Tuy nhiên, do có độ mềm cao nên nó nhanh chóng bị biến dạng. Kim loại có thể dễ dàng uốn cong, cắt bằng dao và thậm chí dùng móng tay cào.

Tính chất hóa học

Về tính chất hóa học, nó tương tự như gali hoặc nhôm. Nó không thể tạo liên kết rắn liên tục với bất kỳ kim loại nào. Nó hoàn toàn không phản ứng với các dung dịch kiềm. Ở nhiệt độ nhất định, nó phản ứng với iốt, selen, lưu huỳnh và điôxít của nó, phản ứng với clo và brom. Các kim loại bao quanh nó trong Bảng tuần hoàn dễ dàng hòa tan trong indium, cụ thể là:thallium, thiếc, gali, chì, bitmut, thủy ngân, cadmium.

Một số sự thật thú vị về kim loại của Ấn Độ:

• Dù để lâu ngoài không khí vẫn không bị phai màu. Điều này không xảy ra khi kim loại bị nung chảy.
• Nếu bạn bắt đầu uốn indium, nó sẽ tạo ra âm thanh đặc trưng, tương tự như tiếng cọt kẹt hoặc lạo xạo. Nó xuất hiện từ sự biến dạng của mạng tinh thể của vật chất.
• Indi cháy ở nhiệt độ +800 ° C, ngọn lửa có màu xanh tím, hoặc màu chàm.
• Đây là kim loại mềm nhất mà bạn có thể cầm trên tay. Chỉ có Liti vượt qua nó, nhưng nó quá hoạt động và ngay lập tức bị oxy hóa trong không khí, tạo thành một chất kiềm độc.
• Hợp kim của indium với gali rất dễ nóng chảy và trở thành chất lỏng ở nhiệt độ +16 ° C.

Chứa trong tự nhiên

Indium kim loại không tạo cặn độc lập. Nó rất rải rác và cực kỳ hiếm ở dạng cốm. Các khoáng chất riêng của Indium bao gồm sakuranite, roquesite, patrukite và jalindite. Tuy nhiên, sự hiếm có của chúng khiến chúng không được sử dụng trong ngành công nghiệp.

Một lượng nhỏ indium được tìm thấy trong nước biển và nước mưa, trong dầu, và cả trong tro của than đá. Do sự giống nhau của bán kính ion, indium có thể tích hợp vào mạng tinh thể của sắt, magie, kẽm, chì, magie, thiếc, v.v. Do đó, một lượng nhỏ của nó đôi khi được tìm thấy cùng với chúng.

Theo quy định, hàm lượng indium trong khoáng chất không vượt quá 0,05-1%. Hầu hết kim loại được tìm thấy trong sphalerit và marmarite. Thường thì nónồng độ càng cao thì càng có nhiều kẽm, sắt và các kim loại khác đã được đề cập.

Giá kim loại

Indium được phân lập ở dạng tinh khiết chỉ vài năm sau khi được phát hiện. Do sự phức tạp của quá trình này, một gam indium khi đó được định giá khoảng 700 đô la. Và mặc dù các phương pháp để có được nó đã được cải thiện đáng kể trong thế kỷ rưỡi, nhưng nó vẫn được coi là hiếm và đắt.

Ngày nay, giá trung bình của nó là 600-800 đô la một kg và đáng ngạc nhiên là nó không giảm nhiều khi sản lượng của nó tăng lên. Độ tinh khiết của kim loại thường được ghi rõ trong nhãn hiệu của nó: IN-2, IN-1, IN-0, IN-00, IN-000, IN-00000. Càng nhiều số 0, nó càng tốt và đắt hơn. Ví dụ, indium cấp IN-000 có thể được định giá khoảng 2.000 đô la một kg.

Giá thành cao của kim loại indium được giải thích là do hàm lượng của nó trong tự nhiên thấp và nhu cầu cao. 600-800 tấn được khai thác mỗi năm, hoàn toàn không đáp ứng được tất cả các nhu cầu về nó. Do các đặc tính độc đáo của nó, nó trở nên tốt hơn và bền hơn nhiều so với các kim loại rẻ tiền khác. Để không làm mất đi một tài liệu quý giá như vậy, ở nhiều quốc gia, nó đã được tái sử dụng.

Nơi áp dụng

Indium kim loại làm tăng tính thấm ướt và chống ăn mòn của hợp kim. Chúng được phủ bằng bạc chì, được sử dụng trong công nghệ hàng không và ô tô. Nó cũng có khả năng làm giảm điểm nóng chảy của các kim loại khác. Vì vậy, hỗn hợp của nó với thiếc, chì, cadmium và bitmut tan chảyở 46,5 ° C, thích hợp để báo cháy.

Ôxít thiếc indium được sử dụng cho chất bán dẫn và các vật hàn khác nhau. Ngoài ra, nó còn được sử dụng để sản xuất màn hình máy tính, màn hình TV và máy tính bảng. Được hợp kim với bạc hoặc một mình, nó được sử dụng cho gương thiên văn và gương đèn pha ô tô.

Nó rất tuyệt vời để tạo ra tế bào quang điện, phốt pho, vật liệu nhiệt điện, con dấu trong công nghệ vũ trụ. Indium hấp thụ tốt neutron và có thể được sử dụng trong các lò phản ứng hạt nhân.

Chưa có gì biết về vai trò sinh học của nguyên tố này trong cơ thể chúng ta, nhưng nó cũng đã được sử dụng trong y học. Nó được sử dụng như một loại thuốc phóng xạ trong chẩn đoán gan, não và phổi để phát hiện khối u và các bệnh khác.

Phương pháp đạt được

Lượng kim loại indium chính được khai thác từ mỏ kẽm và thiếc. Nó thu được từ chất thải của quá trình chế biến quặng đa kim, thiếc, chì kẽm. Tách và tinh chế indium được thực hiện trong nhiều giai đoạn.

Đầu tiên, nó được kết tủa bằng cách điều chỉnh mức độ axit của dung dịch. "Kim loại đen" thu được sau đó cần được làm sạch. Điều này được thực hiện bằng cách tinh luyện nóng chảy vùng hoặc theo những cách khác.

Ngày nay, Canada là một trong những nhà sản xuất chính của Ấn Độ. Ngoài ra, khối lượng lớn kim loại được khai thác bởi Hoa Kỳ, Trung Quốc, Nhật Bản và Hàn Quốc. Tuy nhiên, cổ phiếuyếu tố này rất hạn chế, dự kiến rằng chúng sẽ hết trong vài thập kỷ.