ინდიუმის მეტალი: აღწერა, თვისებები და აპლიკაციები

2024 ავტორი: Howard Calhoun | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2023-12-17 10:32

ელემენტს ინდიუმს აქვს მრავალი სასარგებლო თვისება, რომლის წყალობითაც მისი გამოყენება შესაძლებელია კოსმოსის ძიებაში, ინჟინერიაში, ელექტრონიკაში, ბირთვულ ინდუსტრიაში და სხვა ინდუსტრიებში. თუმცა ბუნებაში მისი პოვნა და სხვა ნივთიერებებისგან გამოყოფა უკიდურესად რთულია. ამის გამო ის იშვიათ ელემენტად არის ჩამოთვლილი. რა თვისებები აქვს ინდიუმს? მეტალია თუ არალითონი? მოდით გავიგოთ მისი ყველა მახასიათებლის შესახებ.

ელემენტის აღმოჩენის ისტორია

ინდიუმი პირველად მხოლოდ 154 წლის წინ აღმოაჩინეს. ნაწილობრივ ეს შემთხვევით მოხდა, რადგან მისი აღმომჩენები სულ სხვა ელემენტს ეძებდნენ. 1863 წელს ქიმიკოსებმა თეოდორ რიხტერმა და ფერდინანდ რაიხმა სცადეს აღმოეჩინათ ტალიუმი მინერალურ სფალერიტში (თუთიის ნაზავი), იმ დროისთვის ახალი მეტალი, რომელიც ჯერ კიდევ არ იყო შესწავლილი.

საძიებლად მათ გამოიყენეს კირხჰოფისა და ბუნსენის სპექტრალური ანალიზი. მეთოდის არსი იმაში მდგომარეობს, რომ მაღალ ტემპერატურაზე გაცხელებისას ელემენტების ატომები იწყებენ შუქის გამოყოფას, რომელიც შეესაბამება კონკრეტული სიხშირის დიაპაზონს. ამ ბზინვის სპექტრის მიხედვით, თქვენ შეგიძლიათ გაიგოთ, რა სახის ელემენტია თქვენს წინაშე.

თალიუმს უნდა ჰქონდეს ნათელი მწვანე ფერი, მაგრამ მეცნიერებმა მის ნაცვლად ლურჯი ბზინვარება აღმოაჩინეს. არცერთ ცნობილ ელემენტს არ გააჩნდა ასეთი სპექტრი და ქიმიკოსები ამას მიხვდნენმათ გაუმართლათ. ჩრდილის თავისებურებიდან გამომდინარე, მათ თავიანთ აღმოჩენას ინდიგო ფერის სახელი დაარქვეს. ასე რომ, ახალი ლითონი, ინდიუმი, აღმოაჩინეს. ახლა კი უფრო დეტალურად ფუნქციების შესახებ.

რა არის ეს მეტალი?

ინდიუმი არის მსუბუქი ვერცხლისფერი და ძალიან მბზინავი ლითონი, რომელიც მოგვაგონებს თუთიას. პერიოდულ სისტემაში ის მიეკუთვნება მესამე ჯგუფს, დგას 49 ნომერზე და აღინიშნება სიმბოლო In..

ის ბუნებაში არსებობს ორი იზოტოპის სახით: ¹¹³ და ¹¹⁵-ში. ეს უკანასკნელი უფრო ხშირია, მაგრამ რადიოაქტიურია. რა პერიოდია ლითონის ინდიუმი 115? ის იშლება 6·10^{14 წელიწადში, გადაიქცევა თუნუქად. ასევე არსებობს დაახლოებით 20 ხელოვნური იზოტოპი, რომლებიც ბევრად უფრო სწრაფად იშლება. მათ შორის ყველაზე დიდხანს ცოცხლობს ნახევარგამოყოფის პერიოდი 49 დღე.}

ინდიუმი დნება +156,5 °C-ზე და ადუღდება +2072 °C-ზე. ის ადვილად ექვემდებარება გაყალბებას და სხვა მექანიკურ ეფექტებს და შეიძლება გამოყენებულ იქნას სამკაულებში. თუმცა მაღალი რბილობის გამო სწრაფად დეფორმირდება. ლითონი ადვილად იღუნება, დანით იჭრება და ფრჩხილითაც კი იხეხება.

ქიმიური თვისებები

მისი ქიმიური თვისებებით იგი გალიუმის ან ალუმინის მსგავსია. მას არ შეუძლია შექმნას უწყვეტი მყარი ბმები რომელიმე მეტალთან. ის საერთოდ არ რეაგირებს ტუტე ხსნარებთან. გარკვეულ ტემპერატურაზე ის რეაგირებს იოდთან, სელენთან, გოგირდთან და მის დიოქსიდთან, რეაგირებს ქლორთან და ბრომთან. ლითონები, რომლებიც მას აკრავს პერიოდულ სისტემაში, ადვილად იხსნება ინდიუმში, კერძოდ:ტალიუმი, კალა, გალიუმი, ტყვია, ბისმუტი, ვერცხლისწყალი, კადმიუმი.

რამდენიმე საინტერესო ფაქტი ინდოეთის ლითონის შესახებ:

• ჰაერში ხანგრძლივად ყოფნის შემთხვევაშიც კი არ ქრება. ეს არ ხდება არც ლითონის დნობისას.
• თუ ინდიუმის მოხრას დაიწყებთ, ის გამოსცემს დამახასიათებელ ხმას, რომელიც ჰგავს ხრაშუნს ან კრუნჩხვას. ის ჩნდება მატერიის ბროლის ბადის დეფორმაციის შედეგად.
• ინდიუმი იწვის +800 °C-ზე, ალი არის ლურჯი-იისფერი, ან ინდიგო.
• ეს არის ყველაზე რბილი ლითონი, რომელიც შეგიძლიათ ხელში დაიჭიროთ. მას მხოლოდ ლითიუმი აჭარბებს, მაგრამ ის ზედმეტად აქტიურია და მაშინვე იჟანგება ჰაერში და წარმოქმნის შხამიან ტუტეს.
• ინდიუმის შენადნობი გალიუმთან ძალიან დნებადია და ხდება თხევადი უკვე +16 °C-ზე.

შეიცავს ბუნებაში

მეტალის ინდიუმი არ ქმნის დამოუკიდებელ საბადოებს. ის ძალზედ გაფანტულია და ძალზე იშვიათია ნუგბარის სახით. ინდიუმის საკუთარი მინერალებია საკურანიტი, როკეზიტი, პატრუკიტი და ჯალინდიტი. თუმცა, მათი იშვიათობა ხელს უშლის მათ გამოყენებას ინდუსტრიაში.

ინდიუმის მცირე რაოდენობა გვხვდება ზღვისა და წვიმის წყალში, ზეთში და ასევე ნახშირის ფერფლში. იონური რადიუსების მსგავსების გამო, ინდიუმს შეუძლია ინტეგრირება მოახდინოს რკინის, მაგნიუმის, თუთიის, ტყვიის, მაგნიუმის, კალის და ა.შ. ბროლის ბადეში.

როგორც წესი, მინერალებში ინდიუმის შემცველობა არ აღემატება 0,05-1%-ს. ლითონის უმეტესობა გვხვდება სფალერიტსა და მარმარიტში. ჩვეულებრივ ისკონცენტრაცია უფრო მაღალია, რაც უფრო მეტია თუთია, რკინა და სხვა ლითონები უკვე ნახსენები.

მეტალის ფასი

ინდიუმი იზოლირებული იქნა მისი სუფთა სახით აღმოჩენიდან რამდენიმე წლის შემდეგ. ამ პროცესის სირთულიდან გამომდინარე, ერთი გრამი ინდიუმი მაშინ შეფასდა დაახლოებით 700 დოლარად. და მიუხედავად იმისა, რომ მისი მოპოვების მეთოდები მნიშვნელოვნად გაუმჯობესდა საუკუნენახევრის განმავლობაში, ის მაინც იშვიათად და ძვირად ითვლება.

დღეს მისი საშუალო ფასი კილოგრამზე 600-800 დოლარია და გასაკვირია, რომ წარმოების მატებასთან ერთად დიდად არ ეცემა. ლითონის სისუფთავე ჩვეულებრივ მითითებულია მის მარკირებაში: IN-2, IN-1, IN-0, IN-00, IN-000, IN-00000. რაც მეტი ნული, მით უკეთესი და ძვირია. მაგალითად, IN-000 კლასის ინდიუმი შეიძლება შეფასდეს დაახლოებით $2,000 კილოგრამზე.

ინდიუმის ლითონის მაღალი ღირებულება აიხსნება მისი დაბალი შემცველობითა და მაღალი მოთხოვნით. წელიწადში 600-800 ტონა მოიპოვება, რაც აბსოლუტურად არ ფარავს მის ყველა საჭიროებას. უნიკალური თვისებების გამო, ის ბევრად უკეთესი და გამძლეა, ვიდრე სხვა, იაფი ლითონები. იმისათვის, რომ არ დაკარგოს ასეთი ღირებული მასალა, ბევრ ქვეყანაში მას ხელახლა იყენებენ.

სად ვრცელდება

მეტალის ინდიუმი ზრდის შენადნობის დატენიანებას და კოროზიის წინააღმდეგობას. ისინი დაფარულია ტყვიის-ვერცხლის საკისრებით, რომლებიც გამოიყენება საავიაციო და საავტომობილო ტექნოლოგიაში. მას ასევე შეუძლია შეამციროს სხვა ლითონების დნობის წერტილი. ასე რომ, მისი ნარევი კალის, ტყვიის, კადმიუმის და ბისმუტის დნება46,5°C-ზე, რაც შესაფერისს ხდის ხანძრის სიგნალიზაციას.

ინდიუმის კალის ოქსიდი გამოიყენება ნახევარგამტარებისა და სხვადასხვა შედუღებისთვის. გარდა ამისა, იგი გამოიყენება კომპიუტერის მონიტორების, ტელევიზორის ეკრანებისა და ტაბლეტების დასამზადებლად. ვერცხლის შენადნობი ან ცალკე, გამოიყენება ასტრონომიული სარკეებისთვის და მანქანის ფარების სარკეებისთვის.

შესანიშნავია ფოტოცელტების, ფოსფორების, თერმოელექტრული მასალების, ბეჭდების შესაქმნელად კოსმოსურ ტექნოლოგიაში. ინდიუმი კარგად შთანთქავს ნეიტრონებს და შეიძლება გამოყენებულ იქნას ბირთვულ რეაქტორებში.

არაფერია ცნობილი ამ ელემენტის ბიოლოგიური როლის შესახებ ჩვენს ორგანიზმში, მაგრამ მას მედიცინაშიც იყენებდნენ. იგი გამოიყენება როგორც რადიოაქტიური პრეპარატი ღვიძლის, ტვინის და ფილტვების დიაგნოსტიკაში სიმსივნეების და სხვა დაავადებების გამოსავლენად.

მოპოვების მეთოდები

ინდიუმის ლითონის ძირითადი რაოდენობა მოპოვებულია თუთიისა და კალის საბადოებიდან. იგი მიიღება პოლიმეტალის, კალის, ტყვია-თუთიის მადნების გადამუშავების ნარჩენებისგან. ინდიუმის გამოყოფა და გაწმენდა რამდენიმე ეტაპად მიმდინარეობს.

პირველ რიგში, იგი გროვდება ხსნარის მჟავიანობის დონის კორექტირებით. შედეგად მიღებული "შავი ლითონი" შემდეგ უნდა გაიწმინდოს. ეს კეთდება ზონის დნობის გადამუშავებით ან სხვა გზებით.

დღეს კანადა ინდოეთის ერთ-ერთი მთავარი მწარმოებელია. გარდა ამისა, დიდი მოცულობის ლითონს მოიპოვებენ აშშ, ჩინეთი, იაპონია და სამხრეთ კორეა. თუმცა აქციებიეს ელემენტი ძალიან შეზღუდულია, მოსალოდნელია, რომ ისინი ამოიწურება რამდენიმე ათწლეულში.