İNDIYUM: KEŞIF, YAPI, ÖZELLIKLER, IZOTOPLAR, KULLANIMLAR, RISKLER - KIMYA - 2025

İndiyum periyodik sistemin İnci grubunun 13 ait bir metaldir ve de kimyasal bir simge vardır. Atom numarası 49, ₄₉ In'dir ve doğada iki izotop olarak oluşur: ¹¹³ In ve ¹¹⁵ In, ikincisi en bol olanıdır. İndiyum atomları, Dünya'da çinko ve kurşun minerallerinde safsızlık olarak bulunur.

Pek çok sağlık riski olmadan dokunulabilecek en yumuşak metal olduğu için özel bir metaldir; Lityum ve rubidyumun aksine, nemleriyle reaksiyona girdiğinde cildi korkunç derecede yakan. Bir parça indiyum bir bıçakla kesilebilir ve parmakların kuvvetiyle kırılarak belirgin bir çatırtı yayılabilir.

Metalik indiyum parçası. Kaynak: Kimyasal Elementlerin Yüksek Çözünürlüklü Görüntüleri

Bu metal ismini duyan herkesin aklına mutlaka Hindistan gelecektir, ancak ismini alev testi yapılırken görülen indigo renginden almıştır. Bu anlamda potasyuma oldukça benziyor, metalini veya bileşiklerini çok karakteristik bir alevle yakıyor, sfalerit minerallerinde indiyum ilk kez tespit edildi.

İndiyum, bileşiklerinin çoğunda +3 ( ³⁺ ) oksidasyon sayısı ile oluşan alüminyum ve galyum ile birçok kimyasal niteliği paylaşır . Düşük erime noktalarına sahip galyum oluşturan alaşımlarla mükemmel bir şekilde birleşir, bunlardan biri galinstan'dır.

Indiyum uygulamaları, malzemelerin alaşımları ile kaplanmasına dayanır, bu da onları elektriksel olarak iletken ve esnek hale getirir. Kızılderili, gümüş yerine daha fazla parlaklık vermek için bazı camları kapatır. Teknoloji dünyasında, Hintli LCD ve dokunmatik ekranlarda bulunur.

keşif

1863'te Alman kimyager Ferdinand Reich, çinko minerallerinde emisyon spektrumunun yeşil çizgisi boyunca talyum elementinin izlerini arıyordu; özellikle Saksonya çevresinden sfalerit (ZnS) örnekleri. Mineralleri kavurduktan, kükürt içeriğini giderdikten, hidroklorik asitte sindirdikten ve çinko klorürü damıtarak saman renginde bir çökelti elde etti.

Bu keşifle karşı karşıya kalan Reich, spektroskopik bir analiz yapmaya karar verdi; ancak renkleri gözlemlemek için iyi gözleri olmadığı için, bu görevde yardım etmesi için meslektaşı Hieronymus Theodor Richter'e başvurdu. Richter, başka herhangi bir elementin spektrumuyla çakışmayan mavimsi bir spektral çizgi gözlemleyen kişiydi.

İki Alman kimyager, alevin bileşikleri yandığında çivit mavisi renginden dolayı Hint denen yeni bir elementle karşılaştılar; ve buna karşılık, bu rengin adı Latince, Hindistan anlamına gelen indicum kelimesinden türemiştir.

Bir yıl sonra, 1864'te, heyecanlandı ve uzun bir çökeltme ve saflaştırma serisinin ardından, suda çözünmüş tuzlarının elektroliziyle bir metal indiyum numunesini izole ettiler.

Kızılderili Yapısı

Indiyum atomları, In, metalik bir bağ kurmak için değerlik elektronlarını kullanarak birleşirler. Böylece, çarpık dörtgen bir yapıya sahip vücut merkezli bir kristalde düzenlenirler. Kristaldeki komşu In-In atomları arasındaki etkileşimler nispeten zayıftır, bu da indiyumun neden düşük bir erime noktasına (156ºC) sahip olduğunu açıklar.

Öte yandan, iki veya daha fazla indiyum kristalini birleştiren kuvvetler de güçlü değildir, aksi takdirde birbirlerinin üzerine hareket etmezler ve metale karakteristik yumuşaklığını verir.

Özellikleri

Fiziksel görünüş

Oldukça yumuşak bir gümüş metaldir. Tırnak baskısıyla yırtılabilir, bıçakla kesilebilir veya bir kağıt yaprağına parlak çizgilerle çizilebilir. Hatta yassılaştırıldığı sürece çiğnemek ve dişlerinizle deforme etmek bile mümkündür. Aynı şekilde çok sünek ve yumuşaktır, plastik özelliklere sahiptir.

Kızılderili bir kaynak makinesi ile ısıtıldığında, potasyumunkinden bile daha parlak ve daha renkli olan çivit mavisi bir alev yayar.

Molar kütle

114,81 g / mol

Erime noktası

156,60ºC

Kaynama noktası

2072 ° C

Galyum gibi, indiyum da erime noktası ile kaynama noktası arasında geniş bir sıcaklık aralığına sahiptir. Bu, sıvıdaki In-In etkileşimlerinin camda baskın olanlardan daha güçlü olduğu gerçeğini yansıtır; ve bu nedenle bir damla indiyum elde edilmesi buharlarından daha kolaydır.

Yoğunluk

Oda sıcaklığında: 7,31 g / cm ³

Tam erime noktasında: 7.02 g / cm ³

Elektronegativite

Pauling ölçeğinde 1.78

İyonlaşma enerjileri

İlk: 558,3 kJ / mol

İkinci: 1820,7 kJ / mol

Üçüncü: 2704 kJ / mol

Termal iletkenlik

81,8 W / (m · K)

Elektriksel direnç

83,7 nΩm

Mohs sertliği

1,2. Talk pudrasından sadece biraz daha serttir (tokluk ile tokluğu karıştırmayın).

Reaktivite

İndiyum, tuz oluşturmak için asitlerde çözünür, ancak sıcak potasyum hidroksitle bile alkali solüsyonlarda çözünmez. Kükürt, oksijen ve halojenlerle doğrudan temas halinde reaksiyona girer.

İndiyum nispeten amfoteriktir, ancak bir asitten çok bir baz gibi davranır, sulu çözeltileri biraz baziktir. (OH) _3'te , alüminatlarda olduğu gibi , kompleks indislere (In (OH) ₄ ^- ) yol açan, daha fazla alkalinin eklenmesiyle yeniden çözülür .

Elektronik konfigürasyon

Indiyumun elektron konfigürasyonu aşağıdaki gibidir:

4d ¹⁰ 5s ² 5p ¹

Bu on üç elektrondan 5s ve 5p orbitallerinin son üçü değerlik elektronlarıdır. Bu üç elektronla indiyum atomları, alüminyum ve galyum gibi metalik bağlarını kurar ve diğer atomlarla kovalent bağlar oluşturur.

Oksidasyon numaraları

Yukarıda bahsedilen, indiyumun üç değerlik elektronunu kaybedebileceğini veya soy gaz ksenonuna izoelektronik olmak için beş kazanabileceğini hemen ima etmeye hizmet eder.

Bir bileşik biz onun üç elektron kaybetmiş olduğunu varsayarsak, bu ise üç değerlikli katyon olarak kalacaktır ³⁺ (Al 'e benzer şekilde ³⁺ ve Ga ³⁺ dolayısıyla onun oksidasyon sayısı +3 olacak ve). Indiyum bileşiklerinin çoğu In (III) 'dür.

Indiyum için bulunan diğer yükseltgenme sayıları arasında şunlar vardır: -5 (In ^5- ), -2 (In ^2- ), -1 (In ^- ), +1 (In ⁺ ) ve +2 (In ²⁺ ).

In (I) bileşiklerinin bazı örnekleri şunlardır: InF, InCl, InBr, InI ve In ₂ O. Hepsi nispeten nadir bileşikler iken, In (III) bileşikler baskın olanlardır: In (OH) ₃ , In ₂ O ₃ , InCl ₃ , InF ₃ vb.

(I) 'de bileşikler güçlü indirgeyici maddelerdir ve burada In ⁺ , diğer türlere In ³⁺ olmak için iki elektron verir .

izotopları

İndiyum, doğada iki izotop olarak bulunur: karasal bollukları sırasıyla% 4.28 ve% 95.72 olan ¹¹³ In ve ¹¹⁵ In. Bu nedenle, Dünya'da ¹¹³ In'e sahip olduğumuzdan çok daha fazla ¹¹⁵ atomumuz var . ¹¹⁵ yılında bir buçuk vardır - 4,41 × 10 ömrü ¹⁴ bir radyoizotop olmasına rağmen neredeyse stabil sayılır bu harika böylece yıllar.

Şu anda, hepsi radyoaktif ve oldukça kararsız olan toplam 37 yapay indiyum izotopu yaratıldı. Hepsinden en kararlı olanı ¹¹¹ In'dir ve 2,8 günlük yarılanma ömrü vardır.

Uygulamalar

alaşımlar

Kızılderili galyumla çok iyi anlaşıyor. Her iki metal de düşük sıcaklıklarda eriyen, gümüş sıvılar gibi görünen ve birçok uygulamasında cıvanın yerini alan alaşımlar oluşturur. Benzer şekilde, indiyum da cıva içinde% 57 çözünürlüğe sahip olarak kolayca karışır.

İndiyum alaşımları, gümüşe ihtiyaç duymadan gümüş aynaları tasarlamak için kullanılır. Herhangi bir malzemenin yüzeyine döküldüğünde, cam, metal, kuvars ve seramik plakalar birleştirilebilecek şekilde bir yapışkan görevi görür.

elektronik

Kızılderili olmadan dokunmatik ekranlar asla var olamazdı. Kaynak: Pxhere.

İndiyum, germanyum ile de iyi geçinir, bu nedenle bileşikleri, LED'lerde germanyum nitrüre katkı maddesi olarak eklenir ve bu karışımlardan mavi, mor ve yeşil ışıklar üretir. Aynı zamanda transistörlerin, termistörlerin ve fotovoltaik hücrelerin bir parçasıdır.

Bileşenlerinden en önemlisi, bazı dalga boylarını yansıtmak için camlarda kaplama olarak kullanılan indiyum kalay oksittir. Bu, kaynak gözlüklerinde ve gökdelen camında kullanılmasına izin verir, böylece içleri ısınmaz.

Bu oksitle kaplanmış camlar iyi elektrik iletkenleridir; parmaklarımızdan gelen gibi. Ve bu nedenle, giderek daha fazla akıllı telefonun ortaya çıkması nedeniyle günümüzde daha da güncel bir faaliyet olan dokunmatik ekranların üretiminde kullanılıyor.

Riskler

Indium, In ³⁺ iyonları kayda değer miktarlarda ^{yayılmadığından} , ilk etapta çevre için herhangi bir risk oluşturmaz . Topraklar, bitkileri ve ne fauna ne de denizler üzerindeki etkisinin ne olacağına dair hiçbir bilgi yok.

Vücutta eser miktarlarda ³⁺ iyonlarının metabolizmada önemli bir role sahip olup olmadığı bilinmemektedir . Bununla birlikte, bileşikleri yutulduğunda, çeşitli organlara zararlıdır, bu nedenle oldukça toksik maddeler olarak kabul edilirler.

Aslında, bilgisayarlar ve akıllı telefonlar için ekranların üretimi için gerekli olan ITO (Indium Tin Oxide) partikülleri, çalışanların sağlığı üzerinde olumsuz bir etkiye sahip olabilir ve İndiyum akciğer denen hastalık.

Bu partiküllerin yutulması esas olarak soluma yoluyla ve cilt ve gözlerle temas yoluyla gerçekleşir.

Öte yandan, ince indiyum metal parçacıkları bir ısı kaynağına yakınsa yanmaya ve yangına neden olmaya eğilimlidir.

Referanslar

1. Shiver ve Atkins. (2008). İnorganik kimya . (Dördüncü baskı). Mc Graw Hill.
2. Vikipedi. (2020 yılında). İndiyum. En.wikipedia.org adresinden kurtarıldı
3. Doug Stewart. (2020 yılında). Indium Element Gerçekleri. Chemicool.com'dan kurtarıldı
4. Encyclopaedia Britannica'nın Editörleri. (20 Ocak 2020). İndiyum. Encyclopædia Britannica. Britannica.com'dan kurtarıldı
5. Habashi F. (2013) Indium, Physical and Chemical Properties. İçinde: Kretsinger RH, Uversky VN, Permyakov EA (eds) Metalloprotein Ansiklopedisi. Springer, New York, NY
6. Ulusal Biyoteknoloji Bilgi Merkezi. (2020 yılında). İndiyum. PubChem Veritabanı., CID = 5359967. Kaynak: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
7. Kimberly Uptmor. (2020 yılında). İndiyum Günlük Yaşamda Ne İçin Kullanılır? Ders çalışma. Study.com'dan kurtarıldı
8. Hines, CJ, Roberts, JL, Andrews, RN, Jackson, MV ve Deddens, JA (2013). Amerika Birleşik Devletleri'nde indiyum kullanımı ve mesleki maruziyet. Mesleki ve çevresel hijyen dergisi, 10 (12), 723–733. doi: 10.1080 / 15459624.2013.836279