אינדיום: גילוי, מבנה, תכונות, איזוטופים, שימושים, סיכונים - כִּימִיָה - 2025

אינדיום הוא מתכת השייכים לקבוצה 13 של הטבלה המחזורית ויש לו הסמל הכימי. המספר האטומי שלו הוא 49, ₄₉ אינץ ', והוא מתרחש בטבע כשני איזוטופים: ¹¹³ אינץ' ו ¹¹⁵ אינץ ' , כשהאחרון הוא השופע ביותר. אטומי אינדיום נמצאים על כדור הארץ כזיהום במינרלים באבץ ומעופרת.

זוהי מתכת מסוימת, מכיוון שהיא הרכה ביותר שאפשר לגעת בה ללא סיכונים בריאותיים רבים; שלא כמו ליתיום ורובידיום, מה שישרוף מאוד את העור כשהוא מגיב עם הלחות שלהם. ניתן לחתוך חתיכת אינדיום בסכין ולשבר אותו בכוח האצבעות, תוך פליטת קראנץ 'ייחודי.

חתיכת אינדיום מתכתי. מקור: תמונות Hi-Res של אלמנטים כימיים

מי שישמע את שם המתכת הזה בוודאי יעלה על דעתו בהודו, אך שמה נובע מצבע האינדיגו שנצפה כאשר מבחן הלהבה מבוצע. במובן זה הוא די דומה לאשלגן, בוער את המתכת שלו או את תרכובותיו עם להבה מאוד אופיינית, דרכה התגלה לראשונה אינדיום במינרלים ספלריטיים.

אינדיום חולק איכויות כימיות רבות עם אלומיניום וגליום, המופיעים ברוב התרכובות שלו עם מספר חמצון של +3 (ב- ³⁺ ). הוא משלב מצוין עם סגסוגות הנוצרות גליום עם נקודות התכה נמוכות, אחת מהן היא גלינסטאן.

יישומי האינדיום מבוססים על ציפוי חומרים בסגסוגות שלהם, מה שהופך אותם למוליכים חשמליים וגמישים. ההודי מכסה כמה משקפיים כדי להעניק להם ברק רב יותר, ומחליף כסף. בעולם הטכנולוגיה ההודי נמצא במסכי LCD ומסכי מגע.

תַגלִית

בשנת 1863 חיפש הכימאי הגרמני פרדיננד רייך עקבות של היסוד תאליום, דרך הקו הירוק של ספקטרום הפליטה שלו, במינרלים של אבץ; ספציפית דוגמאות של ספלתייט (ZnS) מרחוב סקסוניה. לאחר צליית המינרלים, הסרת תכולת הגופרית שלהם, עיכולם בחומצה הידרוכלורית, וזיקוק כלוריד האבץ, השיג משקע בצבע קש.

מול הגילוי, הוחלט ברייך לבצע ניתוח ספקטרוסקופי; אך מכיוון שלא היו לו עיניים טובות לצפייה בצבעים, הוא פנה לעמיתו הירונימוס תאודור ריכטר לעזרה במשימה זו. ריכטר היה זה שצפה בקו ספקטרלי כחלחל, שלא עלה בקנה אחד עם הספקטרום של אף אלמנט אחר.

שני הכימאים הגרמנים עמדו מול אלמנט חדש, שקיבל את שמו של האינדיאני בגלל צבע האינדיגו של הלהבה כשנשרף תרכובותיו; ובתורו שמו של צבע זה נובע מהמילה הלטינית indicum שפירושה הודו.

שנה לאחר מכן, בשנת 1864, בהתרגשות ואחרי סדרה ממושכת של משקעים וטיהור, הם בידדו דגימה של אינדיום מתכתי על ידי אלקטרוליזה של המלחים המומסים שלה במים.

מבנה ההודי

אטומי אינדיום, בתוך, מתלכדים בעזרת אלקטרונים הערכיים שלהם כדי ליצור קשר מתכתי. כך, בסופו של דבר הם מסודרים בקריסטל מרוכז בגוף עם מבנה טטרגון מעוות. האינטראקציות בין אטומי ה- In-In השכנים בגביש הם חלשים יחסית, מה שמסביר מדוע לאינדיום יש נקודת התכה נמוכה (156 מעלות צלזיוס).

מצד שני, גם הכוחות המאחדים שני גבישי אינדיום או יותר אינם חזקים, אחרת הם לא היו נעים זה על גבי זה, נותנים למתכת את הרכות האופיינית לה.

נכסים

מראה חיצוני

זוהי מתכת כסופה רכה להפליא. ניתן לקרוע אותו בלחץ ציפורניים, לחתוך אותו בעזרת סכין או לשרוט אותו בקווים מבריקים על דף נייר. אפשר אפילו ללעוס אותו ולעוות אותו בעזרת השיניים, כל עוד הוא משטח. באופן דומה, הוא בעל רקיע רב גמישות, בעל תכונות פלסטיות.

כאשר ההודי מחומם עם קצה מכה, הוא מפטיר להבה בצבע אינדיגו, אפילו בהירה וצבעונית יותר מזו של אשלגן.

מסה מולארית

114.81 גרם / מול

נקודת המסה

156.60 מעלות צלזיוס

נקודת רתיחה

2072 מעלות צלזיוס

כמו גליום, גם אינדיום טווח טמפרטורות רחב בין נקודת ההיתוך לנקודת הרתיחה שלו. זה משקף את העובדה כי אינטראקציות בתוך הנוזל חזקות יותר מאלו השולטות בזכוכית; ולכן קל יותר לקבל טיפת אינדיום מאשר אדי.

צְפִיפוּת

בטמפרטורת החדר: 7.31 גרם / ס"מ ³

ממש בנקודת ההתכה: 7.02 גרם / ס"מ ³

אלקטרונגטיביות

1.78 בסולם פאולינג

אנרגיות יינון

ראשית: 558.3 ​​ק''ג / מול

שני: 1820.7 ק"ג / מול

שלישית: 2704 ק"ג / מול

מוליכות תרמית

81.8 W / (m K)

התנגדות חשמלית

83.7 ננומטר

קשיות של מוהס

1,2. זה רק מעט יותר קשה מאבקת טלק (אל תבלבלו את הקשיחות עם הקשיחות).

תגובתיות

אינדיום מתמוסס בחומצות ליצירת מלחים, אך אינו מתמוסס בתמיסות אלקליות, אפילו לא בעזרת אשלגן הידרוקסיד חם. מגיב במגע ישיר עם גופרית, חמצן והלוגנים.

אינדיום אמפוטרי יחסית, אך הוא מתנהג יותר כמו בסיס מאשר חומצה, כאשר הפתרונות שלו מימיים הם בסיסיים מעט. ב- (OH) ₃ נפתר מחדש עם תוספת של יותר אלקליות, מה שמוליד את התאים המורכבים, In (OH) ₄ ^- , כמו שקורה עם אלומינטים.

תצורה אלקטרונית

תצורת האלקטרונים של האינדיום היא כדלקמן:

4d ¹⁰ 5s ² 5p ¹

מבין שלש עשרה האלקטרונים האלה, שלושת האחרונים של 5s ו- 5p אורביטלים הם אלקטרונים ערכיות. בשלושת האלקטרונים הללו אטומי האינדיום קובעים את הקשר המתכתי שלהם, וכך גם האלומיניום והגליום, ויוצרים קשרים קוולנטיים עם אטומים אחרים.

מספרי חמצון

האמור לעיל משמש להבנה בבת אחת כי אינדיום מסוגל לאבד את שלושת האלקטרונים הערכיים שלו, או להשיג חמישה כדי להפוך איזואלקטרוניים לסינון הגז האצילי.

אם במתחם אנו מניחים שהוא איבד את שלושת האלקטרונים שלו, הוא יישאר כקטיון המשולש ב- ³⁺ (באנלוגיה ל- Al ³⁺ ו- Ga ³⁺ ), ולכן, מספר החמצון שלו יהיה +3. מרבית תרכובות האינדיום הן ב (III).

בין מספרי החמצון האחרים שנמצאו לאינדיום יש לנו: -5 (ב ^5- ), -2 (ב ^2- ), -1 (ב ^- ), +1 (ב ⁺ ) ו +2 (ב ²⁺ ).

כמה דוגמאות לתרכובות In (I) הן: InF, InCl, InBr, InI ו- In ₂ O. כולם תרכובות נדירות יחסית, ואילו אלה של In (III) הם אלה השולטים ביותר: In (OH) ₃ , In ₂ O ₃ , כולל ₃ , INF ₃ , וכו '

ב (I) תרכובות הן חומרי צמצום עוצמתיים, בהם In ⁺ תורם שני אלקטרונים למינים אחרים כדי להפוך ל- ³⁺ .

איזוטופים

אינדיום מתרחש בטבע כשני איזוטופים: ¹¹³ אינץ ' ו ^-115 אינץ' , ששפעם היבשתי הוא 4.28% ו -95.72%, בהתאמה. לכן, על כדור הארץ יש לנו הרבה יותר ¹¹⁵ אטומים ממה שיש לנו ^{113 פנימה} . ¹¹⁵ בשינה יש וחצי - חיים של 4.41 × 10 ¹⁴ שנים כל כך גדול שזה כמעט נחשב יציב, למרות היותו רדיואיזוטופיים.

נכון לעכשיו, נוצרו בסך הכל 37 איזוטופים מלאכותיים של אינדיום, כולם רדיואקטיביים ולא יציבים ביותר. מבין כולם, היציבה ביותר היא ^{111 אינץ '} , שיש לה מחצית חיים של 2.8 יום.

יישומים

סגסוגות

ההודי מסתדר מצוין עם הגליום. שתי המתכות יוצרות סגסוגות הנמסות בטמפרטורות נמוכות, נראות כמו נוזלי כסף, איתן מוחלף כספית בכמה מהיישומים שלה. כמו כן, אינדיום משתלב בקלות, עם מסיסות של 57% בכספית.

סגסוגות אינדיום משמשות לעיצוב מראות כסף ללא צורך בכסף. כשמוזגים אותו על גבי משטח של חומר כלשהו, ​​הוא פועל כנדבק, כך שניתן לחבר לוחות זכוכית, מתכת, קוורץ וקרמיקה.

מכשירי חשמל

ללא ההודי, מסכי מגע לעולם לא היו קיימים. מקור: Pxhere.

אינדיום מסתדר היטב עם גרמניום, ולכן תרכובותיו מתווספות כתרופות לדימום גרמניום ניטריד בנורות LED, ומשחזקות אורות כחולים, סגולים וירוקים מהתערובות הללו. זה גם חלק מטרנזיסטורים, תרמיסטורים ותאים פוטו וולטאיים.

החשוב ביותר בתרכובות שלו הוא תחמוצת פח האינדיום, המשמשת כציפוי על כוסות כדי לשקף אורכי גל מסוימים. זה מאפשר להשתמש בו ב משקפי ריתוך, ובזכוכית גורד שחקים כדי שלא ייתחמם.

משקפיים המצופים בתחמוצת זו הם מוליכי חשמל טובים; כמו זה שמגיע מאצבעותינו. וזו הסיבה שהוא מיועד לייצור מסכי מגע, פעילות עדכנית עוד יותר כיום בגלל הופעתם של יותר ויותר סמארטפונים.

סיכונים

אינדיום אינו מייצג שום סיכון לסביבה מלכתחילה, מכיוון ויוני ה- ³⁺ שלה אינם מופצים בכמויות ניכרות. אין מידע לגבי השפעתו על קרקעות, השפעה על צמחים ואף לא על עולם החי או על הים.

בגוף לא ידוע האם ל- ³⁺ ליונים תפקיד חיוני במטבוליזם בכמויות עקבות. עם זאת, כאשר תרכובותיו נבלעות, הם מזיקים לאיברים שונים וזו הסיבה שהם נחשבים לחומרים רעילים ביותר.

למעשה, חלקיקי ITO (Indium Tin Oxide), החיוניים לייצור מסכים למחשבים וסמארטפונים, יכולים להשפיע לרעה על בריאות העובדים ולגרום להם מחלה הנקראת ריאות אינדיום.

בליעת חלקיקים אלה מתרחשת בעיקר בשאיפה ובמגע דרך העור והעיניים.

מצד שני, חלקיקי מתכת אינדיום עדינים מועדים לשריפה וגורמים לשריפות אם הם נמצאים בקרבת מקור חום.

הפניות

1. שיבר ואטקינס. (2008). כימיה אורגנית. (גרסה רביעית). מק גריי היל.
2. ויקיפדיה. (2020). אינדיום. התאושש מ: en.wikipedia.org
3. ד"ר דאג סטיוארט. (2020). עובדות אלמנט אינדיום. התאושש מ: chemicool.com
4. עורכי אנציקלופדיה בריטניקה. (20 בינואר, 2020). אינדיום. אנציקלופדיה בריטניקה. התאושש מ: britannica.com
5. Habashi F. (2013) אינדיום, תכונות פיזיקליות וכימיות. בתוך: Kretsinger RH, Uversky VN, Permyakov EA (eds) Encyclopedia of Metalloproteins. שפרינגר, ניו יורק, ניו יורק
6. המרכז הלאומי למידע ביוטכנולוגי. (2020). אינדיום. מאגר PubChem., CID = 5359967. התאושש מ: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
7. קימברלי אופטמור. (2020). לשם מה משתמשים אינדיום בחיי היומיום? לימוד. התאושש מ: study.com
8. Hines, CJ, Roberts, JL, Andrews, RN, Jackson, MV, & Deddens, JA (2013). שימוש וחשיפה תעסוקתית לאינדיום בארצות הברית. כתב העת להיגיינה תעסוקתית וסביבתית, 10 (12), 723–733. doi: 10.1080 / 15459624.2013.836279