معدن الإنديوم: الوصف والخصائص والتطبيقات

2024 مؤلف: Howard Calhoun | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-17 10:18

يحتوي عنصر الإنديوم على العديد من الخصائص المفيدة ، والتي بفضلها يمكن استخدامه في استكشاف الفضاء والهندسة والإلكترونيات والصناعة النووية وغيرها من الصناعات. ومع ذلك ، من الصعب للغاية العثور عليها في الطبيعة وفصلها عن المواد الأخرى. لهذا السبب ، تم إدراجه كعنصر نادر. ما هي خصائص الإنديوم؟ هل هو معدن أم غير معدني؟ دعنا نتعرف على جميع ميزاته.

تاريخ اكتشاف العنصر

تم اكتشاف الإنديوم لأول مرة منذ 154 عامًا فقط. حدث هذا جزئيًا عن طريق الصدفة ، لأن مكتشفيه كانوا يبحثون عن عنصر مختلف تمامًا. في عام 1863 ، حاول الكيميائيون ثيودور ريختر وفرديناند رايش اكتشاف الثاليوم في معدن السفاليريت المعدني (مزيج الزنك) ، وهو معدن جديد في ذلك الوقت لم تتم دراسته بعد.

لبحثهم استخدموا التحليل الطيفي لـ Kirchhoff و Bunsen. جوهر الطريقة هو أنه عند تسخينها إلى درجات حرارة عالية ، تبدأ ذرات العناصر في إصدار ضوء يتوافق مع نطاق تردد معين. من خلال طيف هذا التوهج ، يمكنك معرفة نوع العنصر الموجود أمامك.

يجب أن يكون للثاليوم لون أخضر فاتح ، لكن العلماء وجدوا توهجًا أزرق بدلاً من ذلك. لا يوجد عنصر معروف له مثل هذا الطيف ، وأدرك الكيميائيون ذلككانوا محظوظين. نظرًا لخصائص الظل ، فقد أطلقوا على اكتشافهم اسم اللون النيلي. وهكذا تم اكتشاف معدن جديد ، الإنديوم. والآن بمزيد من التفاصيل حول الميزات

ما هذا المعدن؟

الإنديوم معدن فضي فاتح ولامع للغاية ، يذكرنا بالزنك. في النظام الدوري ، ينتمي إلى المجموعة الثالثة ، ويقف في الرقم 49 ويشار إليه بالرمز In.

موجود في الطبيعة كنظيريين: في¹¹³وفي¹¹⁵. هذا الأخير أكثر شيوعًا ، لكنه مشع. ما هي فترة معدن الإنديوم 115؟ يتحلل في 6 · 10^{14سنوات ، ويتحول إلى قصدير. هناك أيضًا حوالي 20 نظيرًا صناعيًا تتحلل بشكل أسرع. الأطول عمرا بينهم يبلغ نصف عمر 49 يوما.}

الإنديوم يذوب عند +156.5 درجة مئوية ويغلي عند +2072 درجة مئوية. يفسح المجال بسهولة للتزوير والتأثيرات الميكانيكية الأخرى ويمكن استخدامه في المجوهرات. ومع ذلك ، بسبب نعومته العالية ، فإنه يتشوه بسرعة. يمكن ثني المعدن بسهولة ، وقطعه بسكين وحتى خدشه بظفر الإصبع.

الخصائص الكيميائية

من حيث خصائصه الكيميائية ، فهو يشبه الغاليوم أو الألومنيوم. لا يمكن أن تشكل روابط صلبة مستمرة مع أي معدن. لا يتفاعل على الإطلاق مع المحاليل القلوية. عند درجات حرارة معينة ، يتفاعل مع اليود والسيلينيوم والكبريت وثاني أكسيده ، ويتفاعل مع الكلور والبروم. المعادن التي تحيط به في الجدول الدوري تذوب بسهولة في الإنديوم ، وهي:الثاليوم ، القصدير ، الغاليوم ، الرصاص ، البزموت ، الزئبق ، الكادميوم.

بعض الحقائق المثيرة للاهتمام حول معدن الهند:

• حتى مع البقاء في الهواء لفترة طويلة ، فإنه لا يتلاشى. هذا لا يحدث أيضا عندما يذوب المعدن
• إذا بدأت في ثني الإنديوم ، فسيصدر صوتًا مميزًا يشبه صريرًا أو أزمة. يظهر من تشوه الشبكة البلورية للمادة
• الإنديوم يحترق عند +800 درجة مئوية ، اللهب أزرق بنفسجي ، أو نيلي.
• هذا هو أنعم معدن يمكنك حمله بين يديك. الليثيوم هو الوحيد الذي يتفوق عليه ، لكنه نشط للغاية ويتأكسد في الهواء على الفور ، مكونًا قلويًا سامًا.
• سبيكة الإنديوم مع الغاليوم قابلة للانصهار للغاية وتصبح سائلة بالفعل عند +16 درجة مئوية.

محتواة في الطبيعة

معدن الإنديوم لا يشكل رواسب مستقلة. إنه مبعثر للغاية ونادر للغاية على شكل شذرات. تشمل معادن الإنديوم الخاصة: ساكورانيت ، وروكيسايت ، وباتروكيت ، وجاليندايت. ومع ذلك ، فإن ندرتها تمنع استخدامها في الصناعة.

تم العثور على كمية صغيرة من الإنديوم في مياه البحر والأمطار والنفط وكذلك في رماد الفحم. نظرًا للتشابه بين أنصاف الأقطار الأيونية ، فإن الإنديوم قادر على الاندماج في المشابك البلورية من الحديد والمغنيسيوم والزنك والرصاص والمغنيسيوم والقصدير وما إلى ذلك. ونتيجة لذلك ، توجد أحيانًا كمية صغيرة منه.

كقاعدة عامة ، محتوى الإنديوم في المعادن لا يتجاوز 0.05-1٪. تم العثور على معظم المعدن في sphalerite و marmarite. عادةكان التركيز أعلى ، كلما تم ذكر المزيد من الزنك والحديد والمعادن الأخرى.

سعر المعدن

تم عزل الإنديوم في شكله النقي بعد سنوات قليلة من الاكتشاف. نظرًا لتعقيد هذه العملية ، تم تقييم غرام واحد من الإنديوم بحوالي 700 دولار. وعلى الرغم من أن طرق الحصول عليها قد تحسنت بشكل ملحوظ على مدى قرن ونصف ، إلا أنها لا تزال تعتبر نادرة ومكلفة.

متوسط سعره اليوم هو 600-800 دولار للكيلوغرام ، والمثير للدهشة أنه لا ينخفض كثيراً مع زيادة إنتاجه. عادة ما يشار إلى نقاء المعدن في علاماته: IN-2 ، IN-1 ، IN-0 ، IN-00 ، IN-000 ، IN-00000. كلما زاد عدد الأصفار ، كان ذلك أفضل وأكثر تكلفة. على سبيل المثال ، يمكن تقدير قيمة الإنديوم من الدرجة IN-000 بحوالي 2000 دولار للكيلوغرام.

يرجع ارتفاع تكلفة معدن الإنديوم إلى انخفاض محتواه في الطبيعة وارتفاع الطلب عليه. يتم استخراج 600-800 طن سنويًا ، وهو ما لا يغطي على الإطلاق جميع الاحتياجات لها. نظرًا لخصائصه الفريدة ، فقد تبين أنه أفضل بكثير وأكثر متانة من المعادن الأخرى الأرخص ثمناً. حتى لا تفقد مثل هذه المواد القيمة ، يتم إعادة استخدامها في العديد من البلدان.

حيث تنطبق

معدن الإنديوم يزيد من قابلية البلل ومقاومة التآكل للسبيكة. إنها مطلية بمحامل من الفضة ، والتي تستخدم في تكنولوجيا الطيران والسيارات. كما أنها قادرة على خفض درجة انصهار المعادن الأخرى. لذلك يذوب خليطها مع القصدير والرصاص والكادميوم والبزموتعند 46.5 درجة مئوية ، مما يجعلها مناسبة لأجهزة إنذار الحريق.

يستخدم أكسيد القصدير الإنديوم لأشباه الموصلات والجنود المختلفين. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدامه لتصنيع شاشات الكمبيوتر وشاشات التلفزيون والأجهزة اللوحية. مخلوط بالفضة أو بمفرده ، يستعمل للمرايا الفلكية ومرايا المصابيح الأمامية للسيارة.

إنه ممتاز لإنشاء الخلايا الضوئية والفوسفور والمواد الكهروحرارية والأختام في تكنولوجيا الفضاء. يمتص الإنديوم النيوترونات جيدًا ويمكن استخدامه في المفاعلات النووية.

لا يوجد شيء معروف عن الدور البيولوجي لهذا العنصر في أجسامنا ، ولكن تم استخدامه أيضًا في الطب. يستخدم كدواء مشع في تشخيص الكبد والدماغ والرئتين للكشف عن الأورام والأمراض الأخرى.

طرق الحصول على

يتم استخراج الكمية الرئيسية من معدن الإنديوم من رواسب الزنك والقصدير. يتم الحصول عليها من النفايات الناتجة عن معالجة الخامات المتعددة الفلزات والقصدير والرصاص والزنك. يتم فصل وتنقية الإنديوم على عدة مراحل.

أولاً ، يتم ترسيبه عن طريق ضبط مستوى حموضة المحلول. ثم يحتاج "المعدن الأسود" الناتج إلى التنظيف. يتم ذلك عن طريق صهر المنطقة بالتكرير أو بطرق أخرى.

اليوم ، كندا هي واحدة من المنتجين الرئيسيين في الهند. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخراج كميات كبيرة من المعادن من قبل الولايات المتحدة والصين واليابان وكوريا الجنوبية. ومع ذلك ، الأسهممن هذا العنصر محدودة للغاية ، ومن المتوقع أن تنفد في غضون بضعة عقود.