
Indium
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Indium | |||||||||||||||||||
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49 Em | |||||||||||||||||||
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Aparência | |||||||||||||||||||
cinzento prateado brilhante ![]() | |||||||||||||||||||
Propriedades gerais | |||||||||||||||||||
Nome, sÃmbolo, número | Ãndio, Em, 49 | ||||||||||||||||||
Pronúncia | / ɪ n d Eu ə m / IN -dee-əm | ||||||||||||||||||
Categoria Metallic | metais de transição pós- | ||||||||||||||||||
Grupo, perÃodo, bloco | 13, 5, p | ||||||||||||||||||
Peso atômico padrão | 114,818 | ||||||||||||||||||
Configuração eletrônica | [ Kr ] 4d 10 5s 2 5p 1 2, 8, 18, 18, 3 ![]() | ||||||||||||||||||
História | |||||||||||||||||||
Descoberta | Ferdinand Reich e Hieronymous Theodor Richter (1863) | ||||||||||||||||||
Primeiro isolamento | Hieronymous Theodor Richter (1867) | ||||||||||||||||||
Propriedades fÃsicas | |||||||||||||||||||
Fase | sólido | ||||||||||||||||||
Densidade (perto RT) | 7,31 g cm -3 · | ||||||||||||||||||
LÃquido densidade no pf | 7,02 g cm -3 · | ||||||||||||||||||
Ponto de fusão | 429.7485 K , 156.5985 ° C, 313.8773 ° F | ||||||||||||||||||
Ponto de ebulição | 2345 K, 2072 ° C, 3762 ° F | ||||||||||||||||||
Calor de fusão | 3.281 kJ mol -1 · | ||||||||||||||||||
Calor de vaporização | 231,8 kJ · mol -1 | ||||||||||||||||||
Capacidade calorÃfica molar | 26,74 J · · mol -1 K -1 | ||||||||||||||||||
Pressão de vapor | |||||||||||||||||||
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Propriedades atômicas | |||||||||||||||||||
Estados de oxidação | 3, 2, 1 ( óxido anfotérico) | ||||||||||||||||||
Eletronegatividade | 1,78 (escala de Pauling) | ||||||||||||||||||
Energias de ionização | 1º: 558,3 kJ · mol -1 | ||||||||||||||||||
2: 1820,7 kJ · mol -1 | |||||||||||||||||||
3: 2704 kJ · mol -1 | |||||||||||||||||||
Raio atômico | 167 pm | ||||||||||||||||||
O raio de covalência | 142 ± 17:00 | ||||||||||||||||||
Van der Waals raio | 193 pm | ||||||||||||||||||
Miscelânea | |||||||||||||||||||
A estrutura de cristal | tetragonal ![]() | ||||||||||||||||||
Ordenamento magnético | diamagnetic | ||||||||||||||||||
Resistividade elétrica | (20 ° C) 83,7 Nco · m | ||||||||||||||||||
Condutividade térmica | 81,8 W · m -1 · K -1 | ||||||||||||||||||
Expansão térmica | (25 ° C) de 32,1 pM · · K -1 m -1 | ||||||||||||||||||
Velocidade do som (haste fina) | (20 ° C) 1.215 m · s -1 | ||||||||||||||||||
O módulo de Young | 11 GPa | ||||||||||||||||||
Dureza de Mohs | 1.2 | ||||||||||||||||||
Dureza Brinell | 8,83 MPa | ||||||||||||||||||
Número de registo CAS | 7440-74-6 | ||||||||||||||||||
A maioria dos isótopos estáveis | |||||||||||||||||||
Ver artigo principal: Isótopos de Ãndio | |||||||||||||||||||
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Ã?ndio é um elemento quÃmico com o sÃmbolo em e número atômico 49. Este raro, muito macio, maleável e fácil fusÃvel de metal de pós-transição é quimicamente similar ao de gálio e tálio , e mostra propriedades intermediárias entre estes dois. O Ãndio foi descoberto em 1863 e nomeado para o indigo linha azul no seu espectro que foi a primeira indicação de sua existência em minérios de zinco, como um elemento novo e desconhecido. O metal foi isolado pela primeira vez no ano seguinte. Minérios de zinco continuam a ser a principal fonte de Ãndio, onde ele é encontrado em forma de composto. Muito raramente o elemento pode ser encontrado como grãos de natal (gratuito) metal, mas estes não são de importância comercial.
Aplicação corrente primária do Ãndio é formar eletrodos transparentes de óxido de Ãndio e estanho (ITO) em ecrãs de cristais lÃquidos e touchscreens, e este uso determina em grande parte a sua produção global de mineração. É amplamente utilizado em filmes finos para formar camadas lubrificadas (durante a Segunda Guerra Mundial foi amplamente utilizado para rolamentos revestimento em alta performance da aeronave ). É também usado para fazer ligas de baixo ponto de fusão particular, e é um componente em algumas soldas sem chumbo.
Ã?ndio não é conhecido para ser utilizado por qualquer organismo. De um modo semelhante, os sais de alumÃnio, Ãndio (III), iões pode ser tóxica para o rim, quando administrado por injecção, mas os compostos de Ãndio orais não têm a toxicidade crónica de sais de metais pesados, provavelmente devido à má absorção em condições básicas. Radioativo Ãndio-111 (em quantidades muito pequenas, numa base quÃmica) é usado em exames de medicina nuclear, como uma radiofármaco para seguir o movimento de proteÃnas marcadas e células brancas do sangue no corpo.
CaracterÃsticas
FÃsico


Ã?ndio é um muito suave, silvery- branco, relativamente rara pobre de metal com um brilhante brilho. Quando é dobrado, Ãndio emite um estridente " cry ". Tal como gálio , Ãndio é capaz de vidro molhado. Ã?ndio tem um baixo ponto de fusão , 156,60 ° C (313,88 ° F); ela é mais elevada do que a do seu homólogo mais leve, gálio , mas menor do que a do seu homólogo mais pesado, tálio . O seu ponto de ebulição é, no entanto, moderada, sendo 2072 ° C (3762 ° F), que é mais elevada do que a de tálio, mas menor do que a de gálio, que mostra os pontos de fusão oposição à tendência. A densidade de Ãndio, 7,31 g · cm -3, também é maior do que a de gálio, mas menor do que a de tálio.
Um átomo de Ãndio tem 49 elétrons, que tem uma configuração eletrônica do [ Kr ] 4d 10 5s 2 5p 1. Nos seus compostos, Ãndio mais geralmente perde as suas três elétrons da camada externa, tornando-se Ãndio (III), iões, Em 3+, mas em alguns casos, a par de 5s-electrões pode ficar dentro do átomo, Ãndio assim oxidado apenas para Ãndio (I), Em +. Isso acontece devido à efeito par inerte, que ocorre devido a estabilização de 5s-orbital devido a efeitos relativistas, que são mais fortes mais perto da parte inferior da tabela periódica . tálio mostra um efeito ainda mais forte, fazendo a oxidação de tálio (I) mais provável do que a tálio ( III), fazendo com que o mais provável é um estado de oxidação .
Um certo número de potenciais de eléctrodo padrão, dependendo da reacção em estudo, são relatados por Ãndio:
-0,40 | Em 2+ + e - | Em ↔ + |
-0,49 | Em 3+ + e- - | ↔ Em 2+ |
-0,443 | Em 3+ 2 + e - | Em ↔ + |
-0,3382 | Em 3+ + 3 e - | Em ↔ |
-0.14 | Em + + e - | Em ↔ |
QuÃmico
Ã?ndio é um de metal de pós-transição e quimicamente, é o elemento intermediário entre o seu grupo 13 vizinhos gálio e tálio . Ela mostra dois principais estados de oxidação, que são um e três, com último sendo mais estável, ao passo que o único estado de oxidação comum de gálio é 3 e tálio mostra mais provável do que 3 + 1, com tálio (III) ser um moderadamente forte agente de oxidação, enquanto Ãndio (III) é estável e Ãndio (I) é um poderoso agente redutor.
O Ãndio não reagem com a água, mas ele é oxidado por agentes oxidantes fortes, tais como átomos de halogénio ou ácido oxálico, para dar compostos de Ãndio (III). Ele não reage com o boro , silÃcio ou de carbono , e os correspondentes boreto, silicide ou carboneto não são conhecidos. Do mesmo modo, a reacção entre o Ãndio e de hidrogénio não foi observada, mas ambos de Ãndio (I) e Ãndio (III) hidretos são conhecidos.
Indium óxido (III) é formado em temperaturas quentes durante a reação entre Ãndio e oxigênio, com chama azul. É anfotérico, ou seja, ele pode reagir com ambos os ácidos e bases. A sua reacção com água resulta em insolúvel de hidróxido de Ãndio (III), que também é anfotérico, reagir com álcalis para dar indates (III) e com ácidos para dar Ãndio (III), sais:
- Na (OH) 3 + 2 NaOH → 2 Na [2 ino] + H2O
- Na (OH) 3 + 3 HCl → InCl 3 + 3 H2O
A hidrólise de indate de sódio (III) dá ácido indic fraco, Hino 2. Fora do Ãndio comum sais (III), cloreto, sulfato e nitrato são solúveis. Em soluções de água, Em 3+ e [ino 2] - Ãons são hidrolisados para dar InOH 2+ e Hino 2 devido ao carácter geralmente amphoteric Ãons de Ãndio (III). Ã?ndio compostos (III) não são bem solúvel, de forma semelhante à de tálio (III) compostos de; no entanto, Ãndio (III), sais de ácidos fortes, tais como cloreto, sulfato e nitrato são solúveis, a hidrólise em soluções de água. O Em 3+ é incolor em solução por causa da ausência de electrões desemparelhados e nas d- f-conchas de electrões.
Ã?ndio (I) compostos não são tão comuns quanto as Ãndio (III); única cloreto, brometo, iodeto, e sulfureto de ciclopentadienilo são bem caracterizado. Ã?ndio (I) sulfureto é o produto de reacção entre o Ãndio e enxofre ou Ãndio e sulfureto de hidrogénio, e podem ser recebidos com 700-1000 ° C. Ã?ndio (I), óxido de pó preto é recebida a 850 ° C durante a reacção entre o Ãndio e o dióxido de carbono ou durante a decomposição de óxido de Ãndio (III) a 1200 ° C. Cyclopentadienylindium (I), que foi o primeiro composto de organoindium (I) citada, é constituÃda por cadeias de polÃmero de ziguezague de átomos alternados de Ãndio e complexos de ciclopentadienilo.
Menos freqüentemente, Ãndio mostra intermediário estado de oxidação +2, que se situa entre os mais comuns, principalmente em halogenetos, em 2 x 4 e [Na 2 X 6] 2-. Vários outros compostos são conhecidos por combinar Ãndio (I) e Ãndio (III), tal como Em I 6 (III Cl Em 6) Cl 3, 5 Na I (Em III Br 4) 2 (III Em Br 6), Em I Em III Br 4.
Isótopos
Indium ocorre naturalmente na Terra apenas em dois nuclidos primordiais, Ãndio-113 e Ãndio-115. Fora deste dois, Ãndio-115 torna-se 95,7% de todo o Ãndio, mas é radioativo, deteriorando a estanho-115 através decaimento beta com meia-vida de 4,41 × 10 14 anos, quatro ordens de magnitude maior do que a idade do universo e cerca de 50.000 vezes mais do que a natural, tório . Esta situação é incomum entre os elementos quÃmicos estáveis; única de Ãndio, telúrio , e rénio têm sido mostrados para ter mais isótopos-abundantes que são radioactivos. O isótopo natural, menos comum de Ãndio, Ãndio-113, é estável.
Ã?ndio tem 39 isótopos conhecidos, que variam em massa entre 97 e 135. Apenas uma delas é estável e tem uma meia-vida superior a 14 anos 10; o mais estável outro isótopo é Ãndio Ãndio-111, que tem uma meia-vida de aproximadamente 2,8 dias. Todos os outros isótopos tem uma meia-vida mais curta do que 5 horas. Ã?ndio também tem 47 meta estados, dos quais Ãndio-114m1 é o mais estável, sendo mais estável do que o estado fundamental de qualquer isótopo Ãndio, exceto para os primordiais.
Criação e ocorrência

Ã?ndio é criado através da longa duração, (até milhares de anos), s processo em estrelas de baixa massa médio (que variam em massa entre 0,6 e 10 massas de Sun ). Quando um átomo de prata-109, que compreende cerca de metade de toda a prata na existência, pega um nêutron, é submetido a um decaimento beta para se tornar cádmio-110. Capturando mais nêutrons, torna-se cádmio-115, que decai para Ãndio-115 através de outro decaimento beta. Isto explica por que o isótopo radioactivo predomina em abundância em comparação com o estável.
Ã?ndio é Elemento mais abundante 61 na crosta da Terra em cerca de 49 ppb, tornando Ãndio aproximadamente tão abundante como o mercúrio . Menos de 10 minerais de Ãndio são conhecidos, tal como dzhalindite (Na (OH 3)) e indite (Fein 2 S 4), mas nenhum deles ocorre em depósitos significativos.
Com base no conteúdo de Ãndio em estoques de minério de zinco, há uma base de incidência mundial de cerca de 6.000 toneladas de Ãndio economicamente viável. No entanto, o Ãndio Corporation, a maior processador de Ãndio, afirma que, com base no aumento do rendimento de recuperação durante a extracção, a recuperação a partir de uma ampla gama de metais de base (incluindo estanho, de cobre e de outros depósitos polimetálicos) e novos investimentos de mineração, o longo fornecimento -termo de Ãndio é sustentável, confiável e suficiente para atender à crescente demandas futuras.
Esta conclusão pode ser razoável considerar que a prata, que é um terço tão abundante como Ãndio na crosta da Terra, está atualmente extraÃdo em aproximadamente 18.300 toneladas por ano, o que é 40 vezes maior do que as taxas de mineração Ãndio atuais.
História
Em 1863, os quÃmicos alemães Ferdinand Reich e Hieronymous Theodor Richter estavam testando minérios das minas ao redor Freiberg, Saxony. Eles dissolveu o minerais pirita , arsenopyrite, galena e sphalerite em ácido clorÃdrico e cru destilada cloreto de zinco . Como era conhecido que os minérios a partir dessa região, por vezes, contêm tálio eles procuraram por linhas de emissão verdes com espectroscopia. As linhas verdes estavam ausentes, mas uma linha azul estava presente no espectro. Uma vez que não era conhecido elemento com uma emissão azul brilhante concluÃram que um novo elemento estava presente nos minerais. Eles nomearam o elemento com a linha azul Ãndio espectral, a partir do Ãndigo cor visto no seu espectro. Richter passou a isolar o metal em 1864. No Feira Mundial de 1867 um lingote de 0,5 kg (1,1 lb) foi apresentado.
Em 1924, Ãndio verificou-se ter uma capacidade valiosa para estabilizar metais não ferrosos, que foi o primeiro uso significativo para o elemento. Demorou até 1936 para o US Bureau of Mines para a lista de Ãndio como uma mercadoria, e até mesmo no inÃcio da década de 1950 eram conhecidos apenas aplicações muito limitadas para Ãndio, a mais importante das quais foi tomada diodos e rolamentos de revestimento para motores de aeronaves durante emissores de luz II Guerra Mundial . O inÃcio da produção de semicondutores contendo Ãndio iniciados em 1952. O desenvolvimento e uso generalizado de barras de controle nuclear contendo Ãndio aumento da demanda durante os anos 1970, eo uso de óxido de Ãndio e estanho em telas de cristal lÃquido aumentou e tornou-se a principal aplicação até 1992 .
Produção
A falta de depósitos minerais de Ãndio e o facto de Ãndio é enriquecida em sulfÃdico chumbo , estanho , cobre , ferro e predominantemente em zinco depósitos, torna a produção de zinco a principal fonte de Ãndio. O Ãndio é lixiviado a partir de escórias e de produção de pó de zinco. A purificação adicional é realizada por electrólise . O processo exacto varia com a composição exacta da escória e poeira.
Ã?ndio é produzido principalmente a partir de resÃduos gerados durante zinco processamento de minério, mas também é encontrada em ferro , chumbo e cobre minérios. A China é um dos principais produtores de Ãndio. O Teck Cominco refinaria em Trail, British Columbia, é um grande produtor única fonte de Ãndio, com produção de 32,5 toneladas em 2005, 41,8 toneladas em 2004 e 36,1 toneladas em 2003. Propriedade do Sul American Silver Corporação Malku Khota na BolÃvia é um grande recurso de Ãndio com um recurso indicado de 1.481 toneladas e recursos inferidos de 935 toneladas. Mount Pleasant Mina de Adex Mining Inc. em New Brunswick, Canadá, detém alguns dos totais conhecida recursos Ãndio do mundo.
A quantidade de Ãndio consumido é em grande parte uma função do nÃvel mundial Produção de LCD. A produção mundial é atualmente de 475 toneladas por ano de mineração e de mais de 650 toneladas por ano de reciclagem. A demanda tem aumentado rapidamente nos últimos anos com a popularidade de monitores de computador LCD e aparelhos de televisão, que hoje respondem por 50% do consumo de Ãndio. O aumento da eficiência de produção e reciclagem (especialmente no Japão ) manter um equilÃbrio entre a oferta ea procura. De acordo com UNEP, taxa de reciclagem de fim de vida de Ãndio é inferior a 1%. A demanda aumentou à medida que o metal é usado em LCDs e televisões, e da oferta diminuiu quando um número de chineses de mineração preocupações parou extrair Ãndio de seus zinco rejeitos. Em 2002, o preço era de US $ 94 por quilo. As recentes mudanças na oferta e demanda resultaram em preços elevados e flutuantes de Ãndio, que 2006-2009 variaram de US $ 382 / kg para US $ 918 / kg.
Estimou-se que há menos de 20 anos de suprimentos restantes Ãndio, com base nas taxas actuais de extracção, o que demonstra a necessidade de adicional de reciclagem .
Aplicações


A primeira aplicação em grande escala para Ãndio era como um revestimento para rolamentos de alta performance de aeronaves motores durante a Segunda Guerra Mundial . Depois disso, a produção aumentada gradualmente à medida que novas utilizações foram encontrados em ligas de fusÃveis, soldas, e eletrônica . Na década de 1950, foram utilizadas pequenas contas dele para os emissores e colecionadores de PNP transistores de junção liga. Na década de 1980 médio e tardio, o desenvolvimento de fosfeto de Ãndio semicondutores e de óxido de Ãndio-estanho de pelÃculas finas para ecrãs de cristais lÃquidos (LCD) despertou muito interesse. Em 1992, a aplicação de pelÃcula fina havia se tornado o maior uso final.
Eletrônica
- Óxido de Ãndio (In 2 O 3) e óxido de Ãndio e estanho (ITO) são usados como um transparente revestimento condutor aplicado ao vidro substratos na tomada de painéis eletroluminescentes.
- Alguns compostos de Ãndio, tais como antimonide Ãndio, fosforeto de Ãndio, e nitreto de Ãndio são semicondutores com propriedades úteis.
- Ã?ndio é usado na sÃntese do semicondutor seleneto de cobre, Ãndio gálio (CIGS), que é usado para o fabrico de filme fino células solares.
- Usado em diodos emissores de luz (LEDs) e diodos laser baseado em compostos semicondutores, tais como InGaN, InGaP que são fabricados por metalorgânicos Fase Vapor Epitaxy ( Tecnologia MOVPE).
- Ultrapura metalorganics de Ãndio incluem alta pureza trimethylindium (TMI), que é utilizado como um precursor no III-V semicondutores compostos, ao mesmo tempo que também é utilizado como o semicondutor dopante na II-VI semicondutores compostos.
- Um dos muitos substitutos de mercúrio em pilhas alcalinas de zinco para evitar a corrosão e liberação de gás hidrogênio.
Metais e ligas


- Quantidades muito pequenas usadas em liga de alumÃnio ânodos de proteção (para aplicações de água salgada) para evitar passivação do alumÃnio.
- Para a colagem de teste eléctrica ouro leva a supercondutores , Ãndio é usado como um adesivo de condução e aplicado sob um microscópio com uma pinça de precisão.
- Sob a forma de um fio que é utilizado como um selo de vácuo e um condutor de temperatura em criogenia e aplicações de ultra-alto vácuo. Por exemplo, na fabricação juntas que se deformam para preencher as lacunas.
- Utilizado como material de calibração para Calorimetria de varrimento diferencial.
- É um ingrediente na liga de gálio-Ãndio-estanho Galinstan, que é lÃquido à temperatura ambiente, embora não sendo tóxico como o mercúrio.
Outros usos
- Óxido de Ãndio-estanho é usado como um filtro de luz em lâmpadas de vapor de sódio de baixa pressão. A radiação infravermelha é reflectida de volta para a lâmpada, o que aumenta a temperatura no interior do tubo e, portanto, melhora o desempenho da lâmpada.
- Ponto de fusão de Ãndio de 429.7485 K (156.5985 ° C) é um ponto fixo definição na escala internacional de temperatura ITS-90.
- Secção transversal de captura de nêutrons de alta Ãndio para nêutrons térmicos torna adequado para uso em hastes de controle para reatores nucleares, tipicamente em uma liga contendo 80% de prata, 15% de Ãndio, e 5% de cádmio.
- Na engenharia nuclear, os (N, N ') reacções de 113 em 115 e Na são usados para determinar as magnitudes dos fluxos de neutrões.
- Ã?ndio também é usado como um material de interface térmica por entusiastas de computadores pessoais, na forma de folhas de chapa metálica pré-moldados montado entre a superfÃcie de transferência de calor de um microprocessador e os seus dissipador de calor. A aplicação de calor derrete parcialmente o papel alumÃnio e permite que o metal Ãndio para preencher eventuais lacunas e poços microscópicos entre as duas superfÃcies, remoção de quaisquer bolsas de ar de isolamento que de outra forma comprometer a eficiência de transferência de calor.
- 111 Em emite radiação gama e é usado em imaging Ãndio leucócitos, ou Ãndio, cintilografia, uma técnica de imagiologia médica que é particularmente útil em condições de diferenciação, tais como osteomielite de úlceras de decúbito para avaliação do percurso e duração do antibiótico terapia. Indium cintilografia leucocitária tem muitas aplicações, incluindo o desenvolvimento de drogas fase inicial, eo monitoramento da atividade de células brancas. Para o teste, o sangue é retirado do paciente, as células brancas removida, marcada com o 111 Em radioactivos, em seguida, re-injectado de novo no doente. Gamma imagem, então, revelar quaisquer áreas de on-going localização celular branco, como novo e desenvolver áreas de infecção.
Precauções e problemas de saúde
Ã?ndio puro em forma de metal é considerado pela maioria das fontes não-tóxico. Nos soldagem e semicondutores indústrias, onde a exposição Ãndio é relativamente alto, não houve relatos de quaisquer efeitos colaterais tóxicos. Compostos de Ãndio, como compostos de alumÃnio, complexo com hidroxilas para formar sais insolúveis em condições básicas, e são, portanto, não é bem absorvida a partir de alimentos, dando-lhes bastante baixo toxicty oral. Solúvel Ãndio (III) é tóxico, quando entregues parentericamente, no entanto, causando danos principalmente para o rim (ambas as partes interior e exterior), mas adicionalmente para o coração e fÃgado, e pode ser teratogênico. Outros compostos de Ãndio são tóxicos quando administrados fora do tracto gastrointestinal: por exemplo, anidro tricloreto de Ãndio (InCl3) e fosfeto de Ãndio (InP) são bastante tóxico quando entregues para os pulmões (o último é um suspeito cancerÃgeno). A exposição ocupacional a compostos de Ãndio foi associado com PAP, cristais de éster de colesterol e granulomas, fibrose pulmonar, enfisema e pneumotórax. Os dados disponÃveis sugerem a exposição a compostos de Ãndio provoca uma nova doença pulmonar que pode começar com o PAP e o progresso incluem a fibrose e enfisema, e, em alguns casos, a morte prematura