Индијум

група хемијских елемената">IIIA групе са атомским бројем 49. У периодном систему налази се у 5. периоди. Име потиче од грчког назива за боју индиго. Индијум је један веома ретк, сребрно-бели и меки тешки метал. Индијум је заступљен у земљиној кори у количини од 0,049 ppm (енгл. parts per million). Његова распрострањеност у Земљиној кори може се мерити распрострањеношћу сребра.

Индијум

Општа својства
Име, симбол	индијум, In
Изглед	сребрнасто сјајно сив
У периодном систему
Водоник Хелијум Литијум Берилијум Бор Угљеник Азот Кисеоник Флуор Неон Натријум Магнезијум Алуминијум Силицијум Фосфор Сумпор Хлор Аргон Калијум Калцијум Скандијум Титанијум Ванадијум Хром Манган Гвожђе Кобалт Никл Бакар Цинк Галијум Германијум Арсен Селен Бром Криптон Рубидијум Стронцијум Итријум Цирконијум Ниобијум Молибден Технецијум Рутенијум Родијум Паладијум Сребро Кадмијум Индијум Калај Антимон Телур Јод Ксенон Цезијум Баријум Лантан Церијум Празеодијум Неодијум Прометијум Самаријум Европијум Гадолинијум Тербијум Диспрозијум Холмијум Ербијум Тулијум Итербијум Лутецијум Хафнијум Тантал Волфрам Ренијум Осмијум Иридијум Платина Злато Жива Талијум Олово Бизмут Полонијум Астат Радон Францијум Радијум Актинијум Торијум Протактинијум Уранијум Нептунијум Плутонијум Америцијум Киријум Берклијум Калифорнијум Ајнштајнијум Фермијум Мендељевијум Нобелијум Лоренцијум Радерфордијум Дубнијум Сиборгијум Боријум Хасијум Мајтнеријум Дармштатијум Рендгенијум Коперницијум Нихонијум Флеровијум Московијум Ливерморијум Тенесин Оганесон Ga ↑ In ↓ Tl кадмијум ← индијум → калај ‍
Атомски број (Z)	49
Група, периода	група 13 (борова група), периода 5
Блок	p-блок
Категорија	постпрелазни метал
Рел. ат. маса (Ar)	114,818(1)
Ел. конфигурација
по љускама	2, 8, 18, 18, 3
Физичка својства
Тачка топљења	429,7485 K ​(156,5985 °‍C, ​313,8773 °F)
Тачка кључања	2345 K ​(2072 °‍C, ​3762 °F)
Густина при с.т.	7,31 g/cm3
течно ст., на т.т.	7,02 g/cm3
Тројна тачка	429,7445 K, ​~1 kPa
Топлота фузије	3,281 kJ/mol
Топлота испаравања	231,8 kJ/mol
Мол. топл. капацитет	26,74 J/(mol·K)
Напон паре P (Pa) 100 101 102 на T (K) 1196 1325 1485 P (Pa) 103 104 105 на T (K) 1690 1962 2340
Атомска својства
Електронегативност	1,78
Енергије јонизације	1: 558,3 kJ/mol 2: 1820,7 kJ/mol 3: 2704 kJ/mol
Атомски радијус	167 pm
Ковалентни радијус	142±5 pm
Валсов радијус	193 pm
Спектралне линије
Остало
Кристална структура	​телоцентрирана тетрагонална
Брзина звука танак штап	1215 m/s (на 20 °‍C)
Топл. ширење	32,1 µm/(m·K) (на 25 °‍C)
Топл. водљивост	81,8 W/(m·K)
Електрична отпорност	83,7 nΩ·m (на 20 °‍C)
Магнетни распоред	дијамагнетичан
Магнетна сусцептибилност (χmol)	−64,0·10−6 cm3/mol (298 K)
Јангов модул	11 GPa
Мосова тврдоћа	1,2
Бринелова тврдоћа	8,8–10,0 MPa
CAS број	7440-74-6
Историја
Откриће	Фердинанд Рајх и Хиронимус Теодор Рихтер (1863)
Прва изолација	Хиронимус Теодор Рихтер (1864)
Главни изотопи
изотоп расп. пж. (t1/2) ТР ПР 111In syn 2,8 d ε 111Cd 113In 4,28% стабилни 115In 95,72% 4,41×1014 y β− 115Sn
референце • Википодаци

За људски организам, индијум није есенцијалан елемент, али исто тако врло мало је познато његових токсичних особина. Метал се данас у највећој мери прерађује у индијум-калај-оксид, који служи као транспарентни проводник за равне рачунарске и ТВ екране и екране осетљиве на додир. Од почетка 21. века порасла је потражња за индијумом, што је довело и до повећања његове цене на тржишту као и дискусија о скором нестанку његових залиха у свету.

 

Индијум су 1863. открила двојица немачких хемичара Фердинанд Рајх и Теодор Рихтер на Техничком универзитету бергакадемија Фрајберг. Испитивали су један узорак сфалерита пронађен у близини на присуство талијума у њему. При томе су на апсорпцијском спектру, уместо очекиваних линија талијума, уочили дотад непознате индиго-плаве спектралне линије, те тако закључили да се ради о неком непознатом елементу. Према њима, нови елемент је и добио своје име. Недуго након тога, добијен је и метални индијум редукцијом индијум-оксида са водоником. Већа количина индијума први пут је приказана на светској изложби „Експо” 1867. у Паризу.

Након што је први пут употребљен као састојак легуре у стоматолошком злату 1933, већа употреба индијума започела је са Другим светским ратом. Сједињене Америчке Државе користиле су га као средство за површинску заштиту лежајева у авионима, који су били изложени великим напрезањима. Након Другог свјетског рата, индијум се првенствено користио у електроничкој индустрији, као материјал за лемљење те у лакотопивим легурама. Осим тога, његова употреба у контролним шипкама у нуклеарним реакторима постала је важна све већом употребом нуклеарне енергије. Ово је до 1980. довело и до првог снажног раста цена индијума. Међутим након нуклеарне несреће у електрани Три миље, потражња и цена индијума су значајно опале.

Од 1987. развијена су два нова једињења индијума, полупроводник индијум фосфид и индијум калај оксид који је провидан и, у танким слојевима, добар проводник. Нарочито је индијум-калај-оксид је развојем екрана на бази течног кристала постао технички веома занимљив. Због велике потражње од 1992. највећи део индијума се прерађује управо у индијум-калај-оксид.

Физичке

 

 

Индијум је сребрено-бели метал, са врло ниском тачком топљења од 156,60 °C. Нижу тачку топљења од индијума међу чистим (нелегираним) металима имају још само жива, галијум и већина алкалних метала. Индијум је у течном стању у веома великом температурном распону од готово 2000 °C. Течни индијум на стаклу трајно оставља танки слој (филм), који се веже на стакло. Сличну особину има и галијум.

Метал посједује веома велику дуктилност и веома малу тврдоћу (по Мосовој скали: 1,2). Према томе, индијум, попут натријума, могуће је резати обичним ножем. Истовремено, индијум на папиру оставља уочљив траг. Испод критичне температуре од 3,41 K, индијум је суперпроводник. Посебност индијума, коју дели са калајем, је карактеристичан звук који се може чути при савијању индијума (калајни врисак).

У нормалним условима околине, позната је само једна кристална модификација индијума, која се кристализује у тетрагоналном кристалном систему у I4/mmm те се тако кристализује у тетрагонално-унутрашње центрирану решетку са параметрима решетке a = 325 pm i c = 495 pm као и две формулске јединице у елементарној ћелији. Атом индијума у кристалној структури је окружен са 12 осталих атома, при чему четири потичу из суседних елементарних ћелија и имају мањи размак (325 pm, црвене везе на слици) од осам атома који су наслоњени на врховима елементарних ћелија атома (337 pm, зелене везе на слици).

Као координациони полиедар исказује се неправилни кубични октаедар кроз координациони број 4 + 8 = 12. Кристална структура стога се може описати као тетрагонална неправилна, кубне најгушће кугласто паковање. У експериментима са високим притисцима, откривена је још једна модификација индијума, која је стабилна под притиском изнад 45 GPa а кристализује се у орторомпском кристалном систему у просторну групу Fmmm.

Хемијске

Хемијске особине индијума доста су сличне онима код његових комшија из групе, галијума и талијума. Тако је индијум, као и друга два елемента, неплеменити метал, који при високим температурама може реаговати са многим неметалима. Изложен ваздуху, на собној температури је стабилан, јер, попут алуминијума, на његовој површини ствара се густи слој оксида који путем пасивизације штити материјал од даљње оксидације. Тек при вишим температурама одвија се реакција којом настаје индијум(III) оксид.

Иако индијум могу нападати минералне киселине као што је сумпорна или азотна киселина, он није растворљив у врелој води, базама и већини органских киселина. Такође ни слана (морска) вода не напада индијум. При собној температури, индијум је најбоље растворљив метал у живи.

Изотопи

Познато је 38 различитих изотопа индијума и још 45 нуклеарних изомера почев од ⁹⁷In до ¹³⁵In. У природи постоје само два изотопа, ¹¹³In са 64 неутрона и заступљеношћу од 4,29% и ¹¹⁵In (66 неутрона) који има удео од 95,71% у природној изотопској смеси. Чешћи изотоп, ¹¹⁵In, је благо радиоактиван. Распада се врло споро бета-распадом, са временом полураспада од 4,41 · 10¹⁴ година. Тако на пример килограм индијума има активност од 250 бекерела. Оба природна изотопа индијума могу се доказати уз помоћ НМР спектроскопије. Најстабилнији вештачки изотопи су ¹¹¹In и ^114mIn који имају време полураспада од неколико дана, док се половина изотопа ^113mIn распадне за око 1,5 сат. Изотопи ¹¹¹In и ^113mIn користе се у медицинској дијагностици за поступке добијања слика (попут сцинтиграфије и SPECT методи).

Индијум је релативно редак елемент, његов удео у континенталној Земљиној кори износи само 0,05 ppm. Успоређен с другим елементима, његова количина се може мерити количином сребра или живе. У самородном облику, тј. елементарној форми, индијум је до данас (стање 2014) пронађен на само неколико места на Земљи. Као тип локалитета при томе вреде налазишта руда тантала код Оловјанаје у руској Забајкалској регији. Осим тамо, самородни индијум се, између осталог, може пронаћи још у рудном пољу Перзанскоје у украјинској Житомирској области и у узбекистанској провинцији Ташкент у Чаткалском горју, а пронађен је и у пробама тла са Месеца.

Минерали који садрже индијум су врло ретки и до данас (према подацима из 2014. године) познато је само 13 таквих минерала. То су углавном сулфидни минерали попут индита FeIn₂S₄, лафоретита AgInS₂ и роквесита CuInS₂, као и у минерали који се убрајају у минерале елемената, као што су природне легуре дамиаоит PtIn₂ i јиксунит Pt₃In. Међутим, такви облици су веома ретки и за добијање индијума не играју никакву улогу.

Највеће залихе индијума налазе се у рудама цинка, нарочито сфалерита. Теоретске резерве су процењене на око 16.000 тона, али је од тога економски исплативо око 11.000 тона. Највећа налазишта налазе се у Канади, Кини и Перуу. Руде са садржајем индијума пронађене су и у Аустралији, Боливији, Бразилу, Јапану, Русији, Јужноафричкој Републици, САЂу, Авганистану и неким европским државама. У Немачкој, на пример, пронађене су у Рудном горју, те на Рамелсбергу у горју Харц.