INDIJS: ATKLĀJUMS, STRUKTŪRA, ĪPAŠĪBAS, IZOTOPI, LIETOJUMI, RISKI - ĶĪMIJA - 2025

Indija ir metāls, kas pieder pie periodiskās tabulas 13. grupas un ir ķīmiskais simbols. Tā atomu skaits ir 49, ₄₉ in, un dabā tas sastopams kā divi izotopi: ¹¹³ In un ¹¹⁵ In, pēdējais ir visbagātākais. Indija atomi ir atrodami uz Zemes kā cinka un svina minerālu piemaisījumi.

Tas ir īpašs metāls, jo tas ir mīkstākais, uz kuru var pieskarties, bez daudziem veselības riskiem; atšķirībā no litija un rubīdija, kas, reaģējot ar to mitrumu, briesmīgi dedzinātu ādu. Indija gabalu var sagriezt ar nazi un ar pirkstu spēku salauzt, izdalot raksturīgu kraukšķīgumu.

Metāliskā indija gabals. Avots: Ķīmisko elementu Hi-Res attēli

Ikvienam, kurš dzird šo metāla nosaukumu, noteikti ienāks prātā Indija, bet tā nosaukums cēlies no indigo krāsas, kas tiek novērota, veicot liesmas testu. Šajā ziņā tas ir diezgan līdzīgs kālijam, sadedzinot tā metālu vai tā savienojumus ar ļoti raksturīgu liesmu, caur kuru indijs pirmo reizi tika atklāts sphalerīta minerālos.

Indijam ir daudz ķīmisku īpašību ar alumīniju un galliju, kas raksturīgi lielākajai daļai tā savienojumu ar oksidācijas numuru +3 (In ³⁺ ). Tas lieliski apvieno ar galliju veidojošiem sakausējumiem ar zemu kušanas temperatūru, no kuriem viens ir galinstāns.

Indija pielietojums ir balstīts uz materiālu pārklāšanu ar to sakausējumiem, padarot tos elektriski vadošus un elastīgus. Indiānis pārklāj dažas glāzes, lai tām piešķirtu lielāku spīdumu, aizstājot sudrabu. Tehnoloģiju pasaulē indiāņi ir sastopami LCD un skārienekrānos.

Atklājums

1863. gadā vācu ķīmiķis Ferdinands Reihs meklēja tallija elementa pēdas cinka minerālos caur tā emisijas spektra zaļo līniju; īpaši sfalerīta (ZnS) paraugi no Saksijas. Pēc minerālu apdedzināšanas, to sēra satura noņemšanas, sagremošanas sālsskābē un cinka hlorīda destilēšanas, viņš ieguva salmu krāsas nogulsnes.

Saskaroties ar atklājumu, Reihs nolēma veikt spektroskopisku analīzi; bet tāpēc, ka viņam nebija labu acu, lai novērotu krāsas, viņš vērsās pie sava kolēģa Hieronymus Teodora Rihtera pēc palīdzības šajā uzdevumā. Rihters bija tas, kurš novēroja zilganu spektrālo līniju, kas nesakrita ar neviena cita elementa spektru.

Diviem vācu ķīmiķiem priekšā bija jauns elements, kurš saņēma indiāņu vārdu, jo liesmas indigo krāsa bija tā sadedzināšanas laikā; savukārt šīs krāsas nosaukums cēlies no latīņu vārda indicum, kas nozīmē Indiju.

Gadu vēlāk, 1864. gadā, satraukti un pēc ilgstošas ​​izgulsnēšanas un attīrīšanas sērijas viņi izolēja metāliskā indija paraugu, elektrolizējot tā izšķīdinātos sāļus ūdenī.

Indijas struktūra

Indija atomi, iekšā, saplūst, izmantojot to valences elektronus, lai izveidotu metālisku saiti. Tādējādi tie galu galā ir izvietoti uz ķermeni orientētā kristālā ar izkropļotu tetragonālo struktūru. Mijiedarbība starp kaimiņos esošajiem kristāla iekšējiem atomiem ir salīdzinoši vāja, kas izskaidro, kāpēc indijam ir zema kušanas temperatūra (156 ºC).

No otras puses, arī spēki, kas apvieno divus vai vairākus indija kristālus, nav spēcīgi, pretējā gadījumā tie nepārvietotos viens pret otru, piešķirot metālam raksturīgo maigumu.

Īpašības

Ārējais izskats

Tas ir ārkārtīgi mīksts sudraba metāls. To var saplēst ar nagu spiedienu, sagriezt ar nazi vai ieskrāpēt spīdīgās līnijās uz papīra lapas. To ir iespējams pat sakošļāt un deformēt ar zobiem, ja vien tas ir saplacināts. Tāpat tas ir ļoti kaļams un kaļams, tam piemīt plastiskas īpašības.

Kad indiānis tiek uzkarsēts ar pūtēju, tas izdala indigo krāsas liesmu, kas ir pat spilgtāka un krāsaināka nekā kālija.

Molārā masa

114,81 g / mol

Kušanas punkts

156,60 ºC

Vārīšanās punkts

2072 ° C.

Tāpat kā gallijam, arī indijam ir plašs temperatūras diapazons starp tā kušanas un viršanas temperatūru. Tas atspoguļo faktu, ka šķidruma iekšējā mijiedarbība ir spēcīgāka nekā tā, kas dominē stiklā; un tāpēc indija pilienu ir vieglāk iegūt nekā tā tvaikus.

Blīvums

Istabas temperatūrā: 7,31 g / cm ³

Tieši kušanas temperatūrā: 7,02 g / cm ³

Elektronegativitāte

1,78 pēc Pingainga skalas

Jonizācijas enerģijas

Pirmais: 558,3 kJ / mol

Otrais: 1820,7 kJ / mol

Trešais: 2704 kJ / mol

Siltumvadītspēja

81,8 W / (m K)

Elektriskā pretestība

83,7 nΩm

Mosa cietība

1,2. Tas ir tikai nedaudz cietāks par talka pulveri (nejauciet stingrību ar stingrību).

Reaģētspēja

Indijs izšķīst skābēs, veidojot sāļus, bet nešķīst sārmainā šķīdumā, pat ne ar karstu kālija hidroksīdu. Reaģē tiešā saskarē ar sēru, skābekli un halogēniem.

Indijs ir salīdzinoši amfotērisks, taču tas uzvedas vairāk kā bāze nekā skābe, tā ūdens šķīdumi ir nedaudz bāziski. In (OH) ₃ tiek atkārtoti izšķīdināts, pievienojot vairāk sārmu, veidojot sarežģītus rādītājus, In (OH) ₄ ^- , kā tas notiek ar alumīniem.

Elektroniskā konfigurācija

Indija elektronu konfigurācija ir šāda:

4d ¹⁰ 5s ² 5p ¹

No šiem trīspadsmit elektroniem pēdējie trīs no 5 un 5 p orbitāļiem ir valences elektroni. Ar šiem trim elektroniem indija atomi izveido savu metālisko saiti, tāpat kā alumīnijs un gallijs, un veido kovalento saikni ar citiem atomiem.

Oksidācijas skaitļi

Iepriekš minētais kalpo, lai uzreiz saprastu, ka indijs spēj zaudēt trīs valences elektronus vai iegūt piecus, lai kļūtu par cēlgāzes ksenona izoelektroniskiem.

Ja savienojumā mēs pieņemsim, ka tas ir zaudējis trīs elektronus, tas paliks kā trīsvērtīgais katjons ³⁺ (pēc analoģijas ar Al ³⁺ un Ga ³⁺ ), un tāpēc tā oksidācijas skaitlis būs +3. Lielākā daļa indija savienojumu ir (III).

Starp citu oksidācijas numuri down indija mums ir: -5 (In ^5- ), -2 (In ^2- ), -1 (In ^- ), +1 (In ⁺ ) un +2 (In ²⁺ ).

Daži no (I) savienojumu piemēriem ir: InF, InCl, InBr, InI un In ₂ O. Visi no tiem ir samērā reti savienojumi, savukārt pārsvarā ir savienojumi, kas ietilpst (III): In (OH) ₃ , ₂ O. ₃ , InCl ₃ , InF ₃ utt.

(I) savienojumi ir spēcīgi reducētāji, kuros In ⁺ ziedo divus elektronus citām sugām, lai kļūtu par ³⁺ .

Izotopi

Indijs dabā sastopams kā divi izotopi: ¹¹³ In un ¹¹⁵ In, kuru sauszemes sastopamība ir attiecīgi 4,28% un 95,72%. Tāpēc uz Zemes mums ir daudz vairāk ¹¹⁵ atomu, nekā mums ir ¹¹³ collu. ¹¹⁵ In ir puse - dzīve 4.41 × 10 ¹⁴ gadiem, tik liels, ka tas ir gandrīz stabils, neskatoties uz to radioizotopu.

Pašlaik pavisam ir izveidoti 37 indija mākslīgie izotopi, visi radioaktīvie un ļoti nestabilie. No visiem tiem stabilākais ir ¹¹¹ In, kura eliminācijas pusperiods ir 2,8 dienas.

Lietojumprogrammas

Sakausējumi

Indiānis ļoti labi tiek galā ar galliju. Abi metāli veido sakausējumus, kas kūst zemā temperatūrā, izskatās pēc sudraba šķidrumiem, ar kuriem dzīvsudrabs tiek aizstāts vairākos tā pielietojumos. Tāpat indijs arī viegli amalgamatē, un dzīvsudraba šķīdība ir 57%.

Indija sakausējumus izmanto, lai noformētu sudraba spoguļus, bez sudraba. Uzlejot uz jebkura materiāla virsmas, tas darbojas kā pielīmējošs elements, lai varētu savienot stikla, metāla, kvarca un keramikas plāksnes.

elektronika

Bez indiāņu skārienekrāni nekad nebūtu pastāvējuši. Avots: Pxhere.

Indijs arī labi iziet kopā ar germāniju, tāpēc tā savienojumi kā palīgvielas tiek pievienoti germānija nitrīdam gaismas diodēs, no šiem maisījumiem reproducējot zilo, purpursarkano un zaļo gaismu. Tas ir arī tranzistoru, termistoru un fotoelementu elements.

Vissvarīgākais no tā savienojumiem ir indija alvas oksīds, ko izmanto kā glāžu pārklājumu, lai atspoguļotu dažus viļņu garumus. Tas ļauj to izmantot aizsargbrilļu un debesskrāpju stikla metināšanā, lai tie iekšpusē nesasiltu.

Brilles, kas pārklātas ar šo oksīdu, ir labi elektrovadītāji; piemēram, kas nāk no mūsu pirkstiem. Un tāpēc tas ir paredzēts skārienekrānu ražošanai, kas šodien ir vēl aktuālāka, jo parādās arvien vairāk viedtālruņu.

Riski

Indijs, pirmkārt, nerada risku videi, jo tā In ³⁺ joni nav izkliedēti ievērojamā daudzumā. Nav informācijas par to, kāda būtu tā ietekme uz augsni, kas ietekmē augus, kā arī uz faunu vai jūrām.

Organismā nav zināms, vai In ³⁺ joniem ir būtiska loma metabolismā nelielos daudzumos. Tomēr, kad tā savienojumi tiek norīti, tie ir kaitīgi dažādiem orgāniem, tāpēc tos uzskata par ļoti toksiskām vielām.

Faktiski ITO (Indija alvas oksīda) daļiņas, kas ir būtiskas datoru un viedtālruņu ekrānu ražošanai, var negatīvi ietekmēt darbinieku veselību, izraisot viņiem slimība, ko sauc par indija plaušām.

Šo daļiņu norīšana notiek galvenokārt ieelpojot un nonākot saskarē caur ādu un acīm.

No otras puses, smalkām indija metāla daļiņām ir tendence uz degšanu un ugunsgrēku, ja tās atrodas siltuma avota tuvumā.

Atsauces

1. Šiveris un Atkins. (2008). Neorganiskā ķīmija. (Ceturtais izdevums). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2020). Indijs. Atgūts no: en.wikipedia.org
3. Dr Doug Stewart. (2020). Indija elementa fakti. Atgūts no: chemicool.com
4. Enciklopēdijas Britannica redaktori. (2020. gada 20. janvāris). Indijs. Encyclopædia Britannica. Atgūts no: britannica.com
5. Habashi F. (2013) Indija, fizikālās un ķīmiskās īpašības. In: Kretsinger RH, Uversky VN, Permyakov EA (red.) Metalloproteīnu enciklopēdija. Springers, Ņujorka, Ņujorka
6. Nacionālais biotehnoloģijas informācijas centrs. (2020). Indijs. PubChem datu bāze., CID = 5359967. Atgūts no: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
7. Kimberlijs Uptmors. (2020). Kāpēc indiju lieto ikdienas dzīvē? Pētījums. Atgūts no: study.com
8. Hines, CJ, Roberts, JL, Andrews, RN, Jackson, MV, & Deddens, JA (2013). Indija lietošana un pakļaušana aroda iedarbībai Amerikas Savienotajās Valstīs. Darba un vides higiēnas žurnāls, 10 (12), 723–733. doi: 10.1080 / 15459624.2013.836279