Indium is en cheemsch Element, dat as Swoormetall to de Eerdmetallen tellt warrt. Dat Element hett de Atomtall 49 un dat Atomteken In. De Klöör vun Indium is sülverwitt bit grau. De Männigkeit vun Indium in de Eerdköst is vergliekbor mit de vun Sülver. För den Lief is dat Metall essentiell, jüst so is aver ok keen giftige Wirkung bekannt[1]. Technisch kann Indium för vele Anwennen insett warrn, man dat teemlich rore Vörkamen sett dor Grenzen. Vundaag warrt dat Metall vör allen to Indiumtinnoxid verarbeit, dat as transparenten Leider för Flachbildschirmen un Touchscreens bruukt warrt. Siet de Johrdusendwenn is de Nafraag bannig stegen, un dormit ok de Pries för Indium.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Allgemeen | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Naam, Teken, Atomtall | Indium, In, 49 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| Cheemsch Serie | Metall | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| Klöör | sülver-grau | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| Atommass | 114,818 u | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| Elektronenkonfiguratschoon | [Kr] 4d10 5s2 5p1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| Elektronen je Schaal | 2,8,18,18,3 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| Physikaalsche Egenschoppen | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Phaas | Faststoff | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| Dicht | 7,31 g·cm−3 (bi RT) | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| Smöltpunkt | 429,7485 K (157 °C) | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| Kaakpunkt | 2273 K (2.000°C) | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| Atomare Egenschoppen | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Kristallstruktur | tetragonal | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ionisatschoonsenergien | 1.: 558,3 kJ/mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| 2.: 1820,7 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 3.: 2704 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Atomradius | 155 pm | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| Annere Egenschoppen | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Isotopen (Utwahl) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||
Indium is 1863 vun de düütschen Chemiker Ferdinand Reich un Theodor Richter an de Bargakademie Freiberg opdeckt worrn. De beiden Wetenschopplers harrn Proven vun Sphalerit na Thallium ünnersöcht. Dorbi hebbt se in’t Absorpschoonsspektrum ansteed vun de verwachten Thallium-Lien en bit dorhen nich bekannte indigoblaue Lien funnen, de to dat unbekannte Element höör. Na disse Spektrallien hett dat Element denn ok sien Naam kregen. Korte Tiet later künnen se toeerst Indiumchlorid un -oxid, un dör Redukschoon mit Waterstoff denn ok dat elementare Metall dorstellen. En gröttere Mengde Indium weer to’n eersten mol op de Weltutstellen 1867 in Paris wiest[2].
Na sien eerste Anwennen vun 1933 an as Bestanddeel vun Legeren in Tähngold, weer Indium mit den Tweeten Weltkrieg veel insett. De USA hebbt dat Metall bruukt to’n Beschichten vun de stark belasten Lagers vun jemehr Flegers. Na den Krieg weer Indium vör allen in de Elektroindustrie to’n Löden oder as Bestanddeel vun Legeren insett, de bi siete Temperaturen smölt. Mit tonehmen Bedüden vun de Karnenergie weer Indium mehr un mehr ok in Kontrollstääv vun Karnreakters bruukt. Dordör steeg de Indiumpries bit 1980 to’n eersten mol bannig an. Na den Reakterunfall in’t Karnkraftwerk Three Mile Island güng de Nafraag aver wedder torüch[3].
Vun 1987 an weern twee ne’e Indiumlegeren utklamüstert: de Halfleider Indiumphosphid un dat dürsichtige Indiumtinnoxid, dat in dünne Schichten leiden deit. Sünners dat tweete weer technisch intressant för’t Entwickeln vun Fletigkristallbildschirmen. Wegen de groten Nafraag warrt de gröttste Deel vun’t Indium siet 1992 as Indiumtinnoxid verarbeit[3].
Indium is en roor Element, dat mit en Andeel vun 0,05 ppm in de Eerdköst vörkummt[4], also vergliekbor mit Sülver oder Quecksülver. Gediegen Indium is bit hüüt blots eenmol in’t ööstliche Sibirien opdeckt worrn[5]. Indiummineralen sünd ok blots wenige bekannt. Vör allen sünd dat sulfidische Mineralen as Indit FeIn2S4 un Roquésit CuInS2.[6] Man, de sünd so roor, dat se för’t Winnen vun Indium keen Rull speelt. De grötteren Vörkamen vun Indium finnt sik in Zinkierzen, sünners in Sphalerit.
De theoreetschen Reserven warrt op 16.000 t schätzt. Weertschopplich afboet warrn künnt dorvun villicht 11.000 t[7]. De gröttsten Lagersteden leegt in Kanada, China un Peru. Ierzen, de Indium bargt, gifft dat aver ok in Australien, Bolivien, Japan, Russland, Süüdafrika, de USA, Afghanistan un in eenige europääsche Länner. In Düütschland gifft dat Vörkamen in de Ierzbargen un an’n Rammelsbarg in’n Harz[2].
.jpg)
Indium warrt meist blots as Nevenprodukt bi de Produkschoon vun Zink un Blie wunnen. Weertschopplich lohnt sik dat Winnen, wenn sik an sünnere Steden vun’n Produkschoonsafloop Indium anriekern deit. Dat sünd to’n Bispeel Flaagstoff, de bi’t Rösten vun Zinksulfid anfallt, oder Rüchstännen, de bi’t Nattverfohren vun de Zinkprodukschoon bi de Elektrolyys entstaht[8]. Disse Rüchstännen warrt mit Swevelsüür oder Soltsüür ümsett un so in en Lösen bröcht. De Kunzentratschoon in de Süür is aver bannig siet un mutt eerst mol anriekert warrn. Dat passeert dör Extrakschoon mit Tributylphosphat oder dör Utfällen as Indiumphosphat.
Dat egentlich Winnen vun Indium warrt elektrolytisch maakt. Dorto warrt en Lösen vun Indium(III)-chlorid in Soltsüür nahmen. Mit Hülp vun Quecksülverelektroden warrt de to elementar Indium ümsett. Bi de Elektrolyys mutt Acht geven warrn, dat keen Thallium mehr in de Lösen is, vunwegen dat de Standardpotentialen vun de beiden Elementen teemlich gliek is.[8]
Dör egente Verfohren as dat Zonensmöltverfohren[9] oder mehrmolige Elektrolyys vun Indium(I)-chlorid-Soltsmölten[8] kann dat Produkt wieter reinigt warrn. Op disse Wies warrt Indium mit en Reinheit vun över 99,99% wunnen.
De Minenprodukschoon vun Indium leeg 2006 twüschen 500[10] un 580 Tunnen.[7] Wegen de lütten natüürlichen Reserven bi gliektietig hoge Nafraag tellt Indium vundaag to de knappsten Rohstoffen op de Eer. De Sekundärprodukschoon dör Recycling is grötter as de Primärprodukschoon un leeg in’t Johr 2008 bi 800 Tunnen.[10]
In China warrt Indium eerst siet korte Tiet in grote Mengden produzeert. 1994 leeg de Mengde noch bi 10 tref>Indium bei usgs mineral resources (1996) (PDF-Datei; 12 kB)</ref>. In’t Johr 2005 hett sik de Andeel vun China an de Weltprodukschoon op 60 % vergröttert. In annere Länner is dat weniger stegen, oder deelwies ok torüchgahn, wenn Vörkamen toenn gahn sünd. Liekers is de Nafraag na Indium duller anstegen as de Prosukschoon, so dat de Pries vun 97 Dollar 2002 op 827 Dollar för’t Kilogramm in 2005 anstegen is.[7] Recycling vun Indium lööpt vör allen över’t Wedderverweerten vun Rüchstännen ut de Sputters[7]. Dat eenzige Land, in dat opstunns Indium in gröttere Mengden torüchwunnen warrt, is Japan.
Indium kann in de meisten Anwennen ok dör annere Stoffen uttuuscht warrn. Man, faken warrt de Egenschoppen vun dat Produkt dordör slechter oder ok de Weertschopplichkeit vun de Produkschoon. To’n Bispeel kann Galliumarsenid an de Steed vun Indiumphosphid bruukt warrn un ok för Indiumtinnoxid gifft dat Uttuuschstoffen, de aver en slechtere Gööd hebbt.
Physikaalsch
Indium is en Metall mit en sieten Smöltpunkt vun 156,60 °C[11]. Ünner de elementaren Metallen hebbt blots Quecksülver, Gallium un de meisten Alkalimetallen noch sietere Smöltpunkten. Fletig is dat Metall denn över en groot Temperaturrebeet vun ruchweg 2000 K. Feltig Indium lett op Glas duersom en dünnen Film torüch (Benetten). De glieke Egenschop hett ok Gallium.
Bito hett dat Metall en hoge Duktilität, dat heet, dat dat banig week is (Mohshard 1,2)[12]. Jüst so as Natrium kaan een dorüm ok Indium mit en Mess snieden. Op Papeer lett Indium en sichtboren Streek torüch. Ünner en Sprungtemperatur vun 3,41 K warrt Indium to’n Supraleider[13]. En Sünnerheit, de Indium tosamen mit Tinn hett, sünd de tyypschen Luden, de bi’t Verbögen vun Indium to hören sünd („Tinngebölk“)
Ünner Normalbedingen is vun Indium blots een kristalline Madifikatschoon bekannt, de in’t tetragonale Kristallsystem in de Ruumgrupp un dormit in den binnenzentreert Gidder mit de Gidderparameters a = 325 pm un c = 495 pm un twee Formeleenheiten in de Elementartzell kristalliseert. In de Kristallstruktur warrt een Indiumatom vun twölf annere Atomen ümgeven, wobi veer ut de Naver-Elementarzellen kamt un en lütteren Afstand (325 pm; rode Binnen) hebbt as de acht op de Ecken vun de Elementarzell (337 pm; gröne Binnen). As Koordinatschoonspolyeder gifft sik dör de Koordinatschoonstall 4 + 8 = 12 en tarrten Kuboktaeder. De Kristallstruktur kann dorüm as en tetragonal tarrt kuubsch-dichteste Kugelpackung beschreven warrn.
In Hoochdruckexperimenten is en wietere Modifikatschoon funnen worrn, de över 45 GPa bestännig is un in’t orthorhombische Kristallsystem in de Ruumgrupp Fmmm kristalliseert[14].
Cheemsch
De cheemschen Egenschoppen vun Indium sünd goot mit de Navers in de cheemschen Grupp Galliumn un Thallium to verglieken. Se sünd all nich-eddel, so dat Indium bi hoge Temperaturen mit vele Nichmetallen reageren kann. An de Luft is Indium bi Ruumtemperatur bestännig, vunwegen dat sik en dichte Oxidschicht utbillt, de de Material för en wietere Oxidatschoon dör Passiveren schuult. De Reakschoon to Indium(III)-oxid löpt eerst bi hoge Temperaturen af.
Vun Mineralsüren as Salpetersüür oder Swevelsüür warrt Indium angrepen. In hitt Water, Basen un de de meisten orgaanschen Süren dorgegen lööst sik dat Metall nich. Ok Soltwater grippt nich an. Bi Ruumtemperatur is Indium dat Metall, dat sik an’n besten in Quecksülver lösen deit[8].
Bekannte Isotopen vun Indium gifft dat 38. Dorto kamt noch mol 45 Karnisomeren vun 97In bit 135In[15]. Natüürlich kamt dorvun aver blots twee Isotopen vör, 113In (64 Neutronen) mit 4,29 % un 115In (66 Neutronen) mit 95,71 %[15] Andeel an de natürlichen Verdeelen. Dat fakenste is 115In, wat swack radioaktiv is. De bestännigsten künstlichen Isotopen sünd 111In un 114mIn mit Halfweertstieten vun en poor Daag. 113mIn hett en Halfweertstiet vun blot en poor Stünnen. De Isotopen 111In un 113mIn warrt in de Nuklearmedizin insett[16].
En mööglichen cheemschen Nawies is dat Utfällen vun Indiumionen mit Hülp vun [[8-Hydroxychinolin] ut etigsurer Lösen[17]. Normalerwies warrt Indium aver nich cheemsch nawiest, man tomeist mit egente spektroskoopsche Verfohren. Licht to finnen is Indium över sien tyypsche Spektrallienen bi 451,14 nm un 410,18 nm[2]. Disse Lienen leegt in’t blaue Rebeet, so dat sik en tyypsche blaue Flammenklöör utbillt. För en naue quantitative Bestimmen warrt de Röntgenfluoreszenzanalyys un de Massenspektrometrie insett.
Metall
Indium kann veelsietig insett warrn, wat in de Praxis aver nich passeert, vunwegen dat dat root un düür is. De gröttste Andeel vun’t Indium warrt nich as Metall bruukt, manto en Reeg vun Verbinnen verarbeit. So is alleen för de Produkschoon vun Indiumtinnoxid in’t Johr 2000 65 % vun de Samtprodukschoon vun’t Indium verbruukt worrn. Wietere Verbinnen ut Indium sünd ünner annern Indiumphosphid un Indiumarsenid.
Metallsche Warkstücken künnt dör galvaansch afscheedte Indiumövertöög schuult warrn. Se warrt dordör bestänniger gegen Korrosion dör orgaansche Süren oder Soltlösen, vör allen aver ok gegen Afriev. Indiumschuulschichten weern fröher veel för Lagers in Automobilen oder Flegers insett. Siet de Pries düütlich stegen is, is dat aver nich mehr weertschopplich. Mit Indium beschichte Böverflachen hebbt en hogen un gliekmatigen Reflekschoonsgrad över’t hele Spektrum un künnt dorüm goot as Spegels bruukt warrn.
De Smöltpunkt vun Indium is siet un kann bannig nau bestimmt warrn. Dorüm is dat een vun de Fixpunkten bi’t Opstellen vun de Temperaturskala[11]. Disse Egenoort warrt ok för’t Kalibreren in de dynaamschen Differenzkalorimetrie (DSC) anwennt[18].
Wegen sien hogen Infangdweersnitt för langsome as ok för gaue Neutronen is Indium ok goot egent as Material för Stüürstääv in Karnreakters. Wieter künnt Indiumfolien ok as Neutronendetekters insett warrn. Indium is gasdicht un lett sik ok bi siete Temperaturen goot formen. Dorüm warrt dat in so nöömte Indiumdichtungen in Kryostaten insett.
Wegen sien sünneren Egenschoppen speelt dat Metall ok en Rull bi’t Löden. To’n Bispeel verformt sik Indium bi’t Afköhlen kuum. Dat is vör allen bi’t Löden vun Halfleiders för Transisters wichtig. Butendem is Indium ok in de Laag nichmetallsche Stoffen as Glas un Keramik to verlöden[3].
Legeren
Indium kann mit vele annere Metallen legeert warrn. Vele vun disse Legeren – sünners mit de Metallen Wismut, Tinn, Cadmium un Blie – hebbt en sieten Smöltpunkt vun 50 bit 100 °C[19]. Dordör hebbt de Legeren tallrieke Anwennen as to’n Bispeel in Sprinkleranlagen, Thermostaten oder Sicherungen. Blie, dat dorför ok bruukt warrn kann, is giftig, Indium dorgegen is nich giftig. De Sinn vun disse Legeren liggt dorin, dat se bi hoge Temperaturen as dör Füür oder hoge Stroomstärken smölten doot. Dordör kann en Stroomkreis ünnerbroken oder en Sprinkler utlööst warrn. Legeren ut Indium un Gallium hebbt faken noch sietere Smöltpunkten un sünd in Hoochtemperatur-Thermometers binnen. Es sünnere Gallium-Indium-Tinn-Legeren is Galinstan, de bi Ruumtemperatur fletig is un as ungefährlichen Uttuuschstoff för Quecksülver oder Natrium-Kalium-Legeren deent. Annere Legeren, de Indium bargt, warrt in ünnerscheedliche Rebeden insett. In klinische Studien warrt Quecksülverlegeren mit Kopper un 5 oder 10 % Indium as Amalgamfüllsel utprobeert[20].
Dat Swoormetall billt en Reeg vun Verbinnen. Tomeist liggt dat Indium in de Oxidatschoonsstoop +III vör. De Oxidatschoonsstoop +I is unbestänniger un kümmt nich so faken vör. De Stoop +II gifft dat nich. Verbinnen, in de Indium formal in disse Stoop vörkummt, sünd in Wohrheit mischte Verbinnen ut een- un dreeweertig Indium.
Oxiden
Indium(III)-oxid is en gelen bestännigen Halfleider. Dat reine Oxid warrt nich veel verwennt. In de Technik warrt de gröttste Deel to Indiumtinnoxid verarbeit. Dorbi hannelt sik dat tomeist üm Indium(III)-oxid, dat mit en lütte Mengde Tinn(IV)-oxid doteert is. Dordör warrt de Verbinnen to en transparent un stroomleiden Oxid (TCO-Material). In disse Kombinatschoon vun Egenschoppen, de anners blots wenig Material opwiest, hett de Stoff en brede Mööglichkeit vun Anwennen – sünners as Leider in Fletigkristallbildschirmen (LCD), orgaansche Lüüchtdioden (OLED), Touchscreens oder Solarzellen. Bi annere Anwenne as beheizte Autoschieven un Solarzellen is dat düre Indiumoxid dör dat günstigere aluminumdoteerte Zinkoxid (AZO) uttuuscht worrn[21].
Verbinnenhalfleider
Vele Indiumverbinnen sünd Verbinnenhalfleiders mit tyypsche Bandlücken. Dat gellt vör allen vör Verbinnen mit Elementen ut de 15. un 16. Hööftgrupp as Phosphor, Arsen oder Swevel. De mit Elementen vun der 15. Hööftgrupp warrt to de III-V-Verbinnenhalfleiders rekent, de mit Chalkogenen to de III-VI-Verbinnenhalfleiders. De Tall richt sik na de Tall vun Valenzelektronen in de beiden Bestanddeelen. Indiumnitrid, Indiumphosphid, Indiumarsenid un Indiumantimonid hebbt ünnerscheedliche Anwennen in verschedene Dioden, as LEDs, Fotodioden oder Laserdioden. De naue Anwennen hangt af vun de Bandlück de jüst bruukt warrt. Indium(III)-sulfid (In2S3) is en III-VI-Halfleider mit en Bandlück vun 2 eV, de ansteed vun Cadmiumsulfid in Solarzellen bruukt warrt[22].
Enige vun disse verbinnen speelt ok en Rull in de Nanotechnologie, sünners Indiumphosphid un Indiumarsenid. Indiumphosphid-Nanodröhd hebbt en stark anisotrope Photolumineszenz un künnt in hoochfienföhlige Photodetekters un optische Schalters insett warrn[23].
Butendem gifft dat ok Halfleider-Verbinnen mit mehr as blots twee Metallen. En Bispeel is Indiumgalliumarsenid (InxGa1-xAs) as en ternären Halfleider mit en lütteren Bandlück as dat Galliumarsenid. Kopperindiumdiselenid (CuInSe2) hett en hogen Absorpschoonsgrad för Licht un warrt dorüm in Dünnschicht-Solarzellen insett (CIGS-Solarzell).
Wietere Verbinnen
Mit de Halogenen billt Indium en Reeg vun Verbinnen. Se sünd Lewis-Süren un billt mit egente Elektronenpoordonaters Kumplexen. En wichtig Indiumhalogenid is Indium(III)-chlorid. Dat warrt ünner annern as Katalysater för de Redukschoon vun orgaansche Verbinnen bruukt[24] .
Dat gifft ok orgaansche Verbinnen vun Indium mit de allgemenen Formeln InR3 un InR. As vele metallorgaansche Verbinnen sünd se fienföhlig gegen Suerstoff un Water. Indiumorgaansche Verbinnen warrt as Doterenreagenz bi de Produkschoon vun Halfleiders nütt[25].
En Toxizität geiht vun dat Indiummetall nich ut. Liekers hett sik in Deerversöken mit Rötten un Kaninken wiest, dat Indiumionen embryotoxische un teratogene Effekten hebbt[26]. Bi Müüs sünd dorgegen keen Fehlbilln beobacht worrn[27][28][29][30]. Bi Indiumnitrat is en Giftigkeit för Leevwesen in’t Water (aquaatsche Toxizität) faststellt worrn[31].
Kumpakt Indiummetall brennt nich. In’n fien verdeelten Tostand as Pulver un Stoff kann dat aver – as vele Metallen – licht tünnern. Indium, dat brennt, dröff nich mit Water löscht warrn, vunwegen dat dorbi Waterstoff tostannen kummt, de exploderen kann. Bruukt warrn mööt dorför Metallbrandlöschers (Klass D).
- Ulrich Schwarz-Schampera, Peter M. Herzig: Indium: Geology, mineralogy, and economics. Springer, Berlin, New York 2002, ISBN 3-540-43135-7
- Arnold F. Holleman, Egon Wiberg; Nils Wiberg: Lehrbuch der anorganischen Chemie. 102. Oplaag, de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1
- Norman N. Greenwood, A. Earnshaw: Chemie der Elemente. 1. Oplaag, Verlag Chemie, Weinheim 1988, ISBN 3-527-26169-9
- Hans Breuer: dtv-Atlas Chemie 1. Allgemeine und anorganische Chemie. Dtv, ISBN 3-423-03217-0
- Harry H. Binder: Lexikon der chemischen Elemente - das Periodensystem in Fakten, Zahlen und Daten. Hirzel, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3
Wikiwand in your browser!
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
