Indžio metalas: aprašymas, savybės ir pritaikymas

2024 Autorius: Howard Calhoun | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-17 10:34

Elementas indis turi daug naudingų savybių, dėl kurių jį galima naudoti kosmoso tyrinėjimų, inžinerijos, elektronikos, branduolinės pramonės ir kitose pramonės šakose. Tačiau gamtoje jį rasti ir atskirti nuo kitų medžiagų itin sunku. Dėl šios priežasties jis įtrauktas į retų elementų sąrašą. Kokios yra indžio savybės? Ar tai metalas ar nemetalas? Sužinokite apie visas jo funkcijas.

Elemento atradimo istorija

Indis pirmą kartą buvo atrastas tik prieš 154 metus. Iš dalies tai atsitiko atsitiktinai, nes jo atradėjai ieškojo visiškai kitokio elemento. 1863 m. chemikai Theodoras Richteris ir Ferdinandas Reichas bandė aptikti talį mineraliniame sfalerite (cinko mišinyje), tuo metu naujame metale, kuris dar turėjo būti ištirtas.

Ieškodami jie naudojo Kirchhoffo ir Bunseno spektrinę analizę. Metodo esmė ta, kad kaitinant iki aukštos temperatūros elementų atomai pradeda skleisti šviesą, atitinkančią tam tikrą dažnių diapazoną. Pagal šio švytėjimo spektrą galite sužinoti, koks elementas yra priešais jus.

Talis turėtų būti ryškiai žalios spalvos, tačiau mokslininkai rado mėlyną švytėjimą. Nė vienas žinomas elementas neturėjo tokio spektro, ir chemikai tai supratojiems pasisekė. Dėl atspalvio ypatumų jie savo radinį pavadino indigo spalvos vardu. Taigi buvo atrastas naujas metalas indis. O dabar daugiau apie funkcijas.

Kas tai per metalas?

Indis yra šviesiai sidabrinis ir labai blizgus metalas, primenantis cinką. Periodinėje sistemoje jis priklauso trečiajai grupei, yra 49 ir žymimas simboliu In.

Gamtoje jis egzistuoja kaip du izotopai: In¹¹³ ir In¹¹⁵. Pastarasis yra dažnesnis, tačiau radioaktyvus. Koks yra metalo indžio 115 periodas? Jis suyra per 6·10^{14 metų, virsdamas alavu. Taip pat yra apie 20 dirbtinių izotopų, kurie suyra daug greičiau. Ilgiausiai gyvenančio iš jų pusinės eliminacijos laikas yra 49 dienos.}

Indis lydosi +156,5 °C temperatūroje ir verda +2072 °C temperatūroje. Jis lengvai tinka kalimui ir kitiems mechaniniams poveikiams ir gali būti naudojamas papuošaluose. Tačiau dėl didelio minkštumo jis greitai deformuojasi. Metalą galima lengvai lenkti, pjauti peiliu ir net subraižyti nagu.

Cheminės savybės

Savo cheminėmis savybėmis jis panašus į galią arba aliuminį. Jis negali sudaryti ištisinių kietų jungčių su jokiu metalu. Jis visiškai nereaguoja su šarminiais tirpalais. Tam tikroje temperatūroje jis reaguoja su jodu, selenu, siera ir jos dioksidu, reaguoja su chloru ir bromu. Periodinėje lentelėje jį supantys metalai lengvai ištirpsta indyje, būtent:talis, alavas, galis, švinas, bismutas, gyvsidabris, kadmis.

Keli įdomūs faktai apie Indijos metalą:

• Net ilgai būnant ore, jis neišnyksta. Taip neįvyksta ir lydant metalą.
• Jei pradėsite lenkti indį, jis skleis būdingą garsą, panašų į girgždėjimą ar traškėjimą. Tai matyti iš medžiagos kristalinės gardelės deformacijos.
• Indis dega +800 °C temperatūroje, liepsna mėlynai violetinė arba indigo spalvos.
• Tai minkštiausias metalas, kurį galite laikyti rankose. Jį pranoksta tik litis, bet jis per daug aktyvus ir iš karto oksiduojasi ore, sudarydamas nuodingą šarmą.
• Indžio ir galio lydinys yra labai tirpus ir tampa skystas jau esant +16 °C.

Gamtoje

Metalinis indis nesudaro savarankiškų nuosėdų. Labai išsibarsčiusi ir itin reta grynuolių pavidalu. Indžio mineralai yra sakuranitas, roksitas, patrukit ir jalinditas. Tačiau dėl jų retumo jų negalima naudoti pramonėje.

Nedidelis indžio kiekis randamas jūros ir lietaus vandenyje, naftoje, taip pat anglies pelenuose. Dėl joninių spindulių panašumo indis gali integruotis į geležies, magnio, cinko, švino, magnio, alavo ir kt. kristalines gardeles. Dėl šios priežasties kartu su jais kartais randamas ir nedidelis jo kiekis.

Paprastai indžio kiekis mineraluose neviršija 0,05–1%. Daugiausia metalo yra sfalerite ir marmarite. Paprastai taikoncentracija didesnė, tuo daugiau cinko, geležies ir kitų jau minėtų metalų.

Metalo kaina

Indis buvo išskirtas gryna forma praėjus vos keleriems metams po atradimo. Dėl šio proceso sudėtingumo vienas gramas indžio buvo įvertintas maždaug 700 USD. Ir nors per pusantro šimtmečio jo gavimo būdai gerokai patobulėjo, jis vis dar laikomas retu ir brangiu.

Šiandien jo vidutinė kaina yra 600–800 dolerių už kilogramą ir, stebėtinai, ji nedaug krenta didėjant gamybai. Metalo grynumas paprastai nurodomas jo žymėjime: IN-2, IN-1, IN-0, IN-00, IN-000, IN-00000. Kuo daugiau nulių, tuo jis geresnis ir brangesnis. Pavyzdžiui, IN-000 klasės indis gali būti įvertintas maždaug 2 000 USD už kilogramą.

Didelė indžio metalo kaina paaiškinama mažu jo kiekiu gamtoje ir didele paklausa. Per metus išgaunama 600-800 tonų, o tai absoliučiai nepatenkina visų tam reikalingų poreikių. Dėl savo unikalių savybių jis pasirodo daug geresnis ir patvaresnis nei kiti, pigesni metalai. Kad neprarastumėte tokios vertingos medžiagos, daugelyje šalių ji naudojama pakartotinai.

Kur taikoma

Metalinis indis padidina lydinio drėgmę ir atsparumą korozijai. Jie padengti švino-sidabriniais guoliais, kurie naudojami aviacijos ir automobilių technikoje. Jis taip pat gali sumažinti kitų metalų lydymosi temperatūrą. Taigi, jo mišinys su alavu, švinu, kadmiu ir bismutu išsilydo46,5 °C temperatūroje, todėl tinka gaisro signalizacijai.

Indžio alavo oksidas naudojamas puslaidininkiams ir įvairiems lydmetaliams gaminti. Be to, jis naudojamas kompiuterių monitorių, televizorių ekranų ir planšetinių kompiuterių gamybai. Legiruotas su sidabru arba vienas, naudojamas astronominiams veidrodžiams ir automobilių priekinių žibintų veidrodėliams.

Puikiai tinka kurti fotoelementus, fosforą, termoelektrines medžiagas, sandariklius kosmoso technologijose. Indis gerai sugeria neutronus ir gali būti naudojamas branduoliniuose reaktoriuose.

Nieko nežinoma apie šio elemento biologinį vaidmenį mūsų organizme, tačiau jis taip pat buvo naudojamas medicinoje. Jis naudojamas kaip radioaktyvus vaistas diagnozuojant kepenis, smegenis ir plaučius, siekiant nustatyti navikus ir kitas ligas.

Gavimo būdai

Pagrindinis indžio metalo kiekis išgaunamas iš cinko ir alavo nuosėdų. Jis gaunamas iš polimetalo, alavo, švino-cinko rūdos perdirbimo atliekų. Indžio atskyrimas ir gryninimas atliekamas keliais etapais.

Pirma, jis nusodinamas reguliuojant tirpalo rūgštingumo lygį. Tada susidariusį „juodąjį metalą“reikia išvalyti. Tai atliekama lydymosi zonoje arba kitais būdais.

Šiandien Kanada yra viena iš pagrindinių Indijos gamintojų. Be jo, didelius metalo kiekius kasa JAV, Kinija, Japonija, Pietų Korėja. Tačiau atsargosšio elemento yra labai riboti, tikimasi, kad jie baigsis per kelis dešimtmečius.