โลหะอินเดียม: คำอธิบาย คุณสมบัติ และการใช้งาน

2024 ผู้เขียน: Howard Calhoun | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-17 10:42

อินเดียมธาตุมีคุณสมบัติที่มีประโยชน์มากมาย ซึ่งช่วยให้นำไปใช้ในการสำรวจอวกาศ วิศวกรรม อิเล็กทรอนิกส์ อุตสาหกรรมนิวเคลียร์ และอุตสาหกรรมอื่นๆ อย่างไรก็ตาม เป็นการยากมากที่จะพบมันในธรรมชาติและแยกมันออกจากสารอื่นๆ ด้วยเหตุนี้จึงถูกระบุว่าเป็นองค์ประกอบที่หายาก คุณสมบัติของอินเดียมคืออะไร? เป็นโลหะหรืออโลหะ? มาดูคุณสมบัติทั้งหมดของมันกัน

ประวัติการค้นพบองค์ประกอบ

อินเดียมถูกค้นพบครั้งแรกเมื่อ 154 ปีที่แล้ว ส่วนหนึ่งเกิดขึ้นโดยบังเอิญเพราะผู้ค้นพบกำลังมองหาองค์ประกอบที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง ในปี 1863 นักเคมี Theodor Richter และ Ferdinand Reich ได้พยายามตรวจหาแทลเลียมในแร่ sphalerite (สังกะสีผสม) ซึ่งเป็นโลหะชนิดใหม่ในขณะนั้นที่ยังไม่มีการศึกษา

สำหรับการค้นหาพวกเขาใช้การวิเคราะห์สเปกตรัมของ Kirchhoff และ Bunsen สาระสำคัญของวิธีการนี้คือเมื่อถูกความร้อนจนถึงอุณหภูมิสูง อะตอมขององค์ประกอบจะเริ่มเปล่งแสงที่สอดคล้องกับช่วงความถี่เฉพาะ ด้วยสเปกตรัมของแสงนี้ คุณสามารถค้นหาว่าธาตุชนิดใดอยู่ตรงหน้าคุณ

แทลเลียมควรมีสีเขียวสดใส แต่นักวิทยาศาสตร์กลับพบแสงสีน้ำเงินแทน ไม่มีองค์ประกอบใดที่มีสเปกตรัมเช่นนี้ และนักเคมีก็ตระหนักว่าพวกเขาโชคดี เนื่องจากลักษณะเฉพาะของร่มเงา พวกเขาจึงตั้งชื่อสิ่งที่พบตามสีคราม ดังนั้นโลหะชนิดใหม่ที่เรียกว่าอินเดียมจึงถูกค้นพบ และตอนนี้มีรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับคุณสมบัติต่างๆ

โลหะนี้คืออะไร

อินเดียมเป็นโลหะสีเงินอ่อนและเป็นมันเงามาก ชวนให้นึกถึงสังกะสี ในระบบธาตุ อยู่ในกลุ่มที่สาม ยืนที่หมายเลข 49 และเขียนแทนด้วยสัญลักษณ์ In.

มีอยู่ในธรรมชาติเป็นไอโซโทปสองไอโซโทป: In¹¹³ และ In¹¹⁵ หลังเป็นเรื่องธรรมดามากขึ้น แต่มีกัมมันตภาพรังสี โลหะอินเดียม 115 มีระยะเวลาเท่าใด มันสลายตัวใน 6·10^{14 ปี กลายเป็นดีบุก นอกจากนี้ยังมีไอโซโทปเทียมประมาณ 20 ชนิดที่สลายตัวเร็วกว่ามาก อายุขัยยาวนานที่สุดมีครึ่งชีวิต 49 วัน}

อินเดียมละลายที่อุณหภูมิ +156.5 °C และเดือดที่ +2072 °C มันให้ยืมตัวเองได้อย่างง่ายดายในการปลอมและผลกระทบทางกลอื่น ๆ และสามารถนำมาใช้ในเครื่องประดับได้เป็นอย่างดี อย่างไรก็ตาม เนื่องจากมีความนุ่มนวลสูง จึงเปลี่ยนรูปได้อย่างรวดเร็ว โลหะสามารถงอได้ง่าย กรีดด้วยมีด และแม้แต่รอยขีดข่วนด้วยเล็บมือ

คุณสมบัติทางเคมี

ในแง่ของคุณสมบัติทางเคมี จะคล้ายกับแกลเลียมหรืออะลูมิเนียม ไม่สามารถสร้างพันธะแข็งต่อเนื่องกับโลหะใดๆ ได้ ไม่ทำปฏิกิริยากับสารละลายอัลคาไลเลย ที่อุณหภูมิหนึ่ง มันทำปฏิกิริยากับไอโอดีน ซีลีเนียม กำมะถัน และไดออกไซด์ ทำปฏิกิริยากับคลอรีนและโบรมีน โลหะที่อยู่ในตารางธาตุจะละลายได้ง่ายในอินเดียม ได้แก่แทลเลียม ดีบุก แกลเลียม ตะกั่ว บิสมัท ปรอท แคดเมียม

ข้อเท็จจริงที่น่าสนใจเกี่ยวกับโลหะของอินเดีย:

• ถึงแม้จะอยู่กลางอากาศนานก็ไม่จางหาย สิ่งนี้จะไม่เกิดขึ้นเมื่อโลหะหลอมเหลวเช่นกัน
• ถ้าคุณเริ่มงออินเดียม มันจะทำให้เกิดเสียงที่มีลักษณะเฉพาะคล้ายกับเสียงดังเอี๊ยดหรือกระทืบ ปรากฏจากการเสียรูปของผลึกขัดแตะของสสาร
• อินเดียมไหม้ที่อุณหภูมิ +800 °C เปลวไฟเป็นสีน้ำเงินอมม่วงหรือคราม
• นี่คือโลหะที่เบาที่สุดที่คุณถือได้ มีเพียงลิเธียมเท่านั้นที่แซงหน้ามัน แต่มีการใช้งานมากเกินไปและออกซิไดซ์ในอากาศทันที ก่อตัวเป็นด่างที่เป็นพิษ
• โลหะผสมของอินเดียมกับแกลเลียมหลอมละลายได้มากและกลายเป็นของเหลวที่อุณหภูมิ +16 °C

มีอยู่ในธรรมชาติ

โลหะอินเดียมไม่ก่อให้เกิดเงินฝากอิสระ มันกระจัดกระจายและหายากมากในรูปแบบของนักเก็ต แร่ธาตุของอินเดียมประกอบด้วย sakuranite, roquesite, patrukite และ jalindite อย่างไรก็ตาม ความหายากของพวกมันทำให้ไม่สามารถใช้ในอุตสาหกรรมได้

อินเดียมจำนวนเล็กน้อยพบได้ในทะเลและน้ำฝน ในน้ำมัน และในเถ้าถ่านด้วย เนื่องจากความคล้ายคลึงของรัศมีไอออนิก อินเดียมจึงสามารถรวมเข้ากับตะแกรงผลึกของเหล็ก แมกนีเซียม สังกะสี ตะกั่ว แมกนีเซียม ดีบุก เป็นต้น ด้วยเหตุนี้จึงพบสารเหล่านี้ในปริมาณเล็กน้อยในบางครั้ง

ตามกฎแล้วเนื้อหาของอินเดียมในแร่ธาตุไม่เกิน 0.05-1% โลหะส่วนใหญ่พบในสฟาเลไรต์และมาร์มารี มักจะความเข้มข้นจะสูงขึ้น สังกะสี เหล็ก และโลหะอื่น ๆ ที่กล่าวถึงแล้ว

ราคาเหล็ก

อินเดียมถูกโดดเดี่ยวในรูปแบบที่บริสุทธิ์เพียงไม่กี่ปีหลังจากการค้นพบ เนื่องจากความซับซ้อนของกระบวนการนี้ อินเดียมหนึ่งกรัมจึงมีมูลค่าประมาณ 700 ดอลลาร์ และถึงแม้ว่าวิธีการได้มาซึ่งได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญตลอดครึ่งศตวรรษ แต่ก็ยังถือว่าหายากและมีราคาแพง

วันนี้ราคาเฉลี่ยอยู่ที่ 600-800 ดอลลาร์ต่อกิโลกรัม และน่าประหลาดใจที่ราคาไม่ได้ลดลงมากนักด้วยการผลิตที่เพิ่มขึ้น ความบริสุทธิ์ของโลหะมักจะระบุไว้ในเครื่องหมาย: IN-2, IN-1, IN-0, IN-00, IN-000, IN-00000 ยิ่งเลขศูนย์มากยิ่งดีและแพงขึ้นเท่านั้น ตัวอย่างเช่น อินเดียมเกรด IN-000 มีมูลค่าประมาณ 2,000 ดอลลาร์ต่อกิโลกรัม

โลหะอินเดียมที่มีราคาสูงนั้นอธิบายได้จากเนื้อหาที่ต่ำตามธรรมชาติและมีความต้องการสูง มีการขุด 600-800 ตันต่อปีซึ่งไม่ครอบคลุมความต้องการทั้งหมดอย่างแน่นอน เนื่องจากคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์ จึงมีความทนทานกว่าโลหะอื่นๆ ที่มีราคาถูกกว่ามาก เพื่อไม่ให้สูญเสียวัสดุล้ำค่าเช่นนี้ ในหลายประเทศจึงนำกลับมาใช้ใหม่

สมัครที่ไหน

โลหะอินเดียมเพิ่มความเปียกและการต้านทานการกัดกร่อนของโลหะผสม เคลือบด้วยตลับลูกปืนตะกั่ว-เงิน ซึ่งใช้ในเทคโนโลยีการบินและยานยนต์ นอกจากนี้ยังสามารถลดจุดหลอมเหลวของโลหะอื่นๆ ได้อีกด้วย ดังนั้นส่วนผสมของดีบุก ตะกั่ว แคดเมียมและบิสมัทจึงละลายอุณหภูมิ 46.5°C เหมาะสำหรับสัญญาณเตือนไฟไหม้

อินเดียมทินออกไซด์ใช้สำหรับเซมิคอนดักเตอร์และบัดกรีต่างๆ นอกจากนี้ยังใช้สำหรับการผลิตจอคอมพิวเตอร์ หน้าจอทีวี และแท็บเล็ต โลหะผสมเงินหรือเพียงอย่างเดียว ใช้สำหรับกระจกดาราศาสตร์และกระจกไฟหน้ารถ

เหมาะสำหรับสร้างโฟโตเซลล์ สารเรืองแสง วัสดุเทอร์โมอิเล็กทริก ซีลในเทคโนโลยีอวกาศ อินเดียมดูดซับนิวตรอนได้ดีและสามารถนำมาใช้ในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ได้

ไม่มีใครรู้เกี่ยวกับบทบาททางชีวภาพของธาตุนี้ในร่างกายของเรา แต่มันยังถูกนำมาใช้ในการแพทย์อีกด้วย ใช้เป็นยากัมมันตภาพรังสีในการวินิจฉัยตับ สมอง และปอด เพื่อตรวจหาเนื้องอกและโรคอื่นๆ

วิธีการรับ

โลหะอินเดียมส่วนใหญ่ขุดจากสังกะสีและดีบุก ได้มาจากของเสียจากการแปรรูปแร่โพลิเมทัลลิก ดีบุก ตะกั่ว-สังกะสี การแยกและทำให้บริสุทธิ์ของอินเดียมดำเนินการในหลายขั้นตอน

ขั้นแรก ตกตะกอนโดยการปรับระดับความเป็นกรดของสารละลาย จำเป็นต้องทำความสะอาด "โลหะสีดำ" ที่เป็นผลลัพธ์ ทำได้โดยการกลั่นโซนละลายหรือวิธีอื่น

วันนี้ แคนาดาเป็นหนึ่งในผู้ผลิตหลักของอินเดีย นอกจากนั้น โลหะจำนวนมากยังถูกขุดโดยสหรัฐอเมริกา จีน ญี่ปุ่น และเกาหลีใต้ อย่างไรก็ตาม หุ้นขององค์ประกอบนี้มีจำกัดมาก คาดว่าพวกเขาจะหมดภายในไม่กี่ทศวรรษ