Metali ya Indidium: maelezo, sifa na matumizi

2024 Mwandishi: Howard Calhoun | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2023-12-17 10:41

Kipengele cha indium kina sifa nyingi muhimu, shukrani ambacho kinaweza kutumika katika uchunguzi wa anga, uhandisi, vifaa vya elektroniki, tasnia ya nyuklia na tasnia zingine. Walakini, ni ngumu sana kuipata katika maumbile na kuitenganisha na vitu vingine. Kwa sababu ya hili, imeorodheshwa kama kipengele adimu. Je, ni sifa gani za indium? Je, ni ya chuma au isiyo ya chuma? Hebu tujue kuhusu vipengele vyake vyote.

Historia ya uvumbuzi wa kipengele

Indium iligunduliwa kwa mara ya kwanza miaka 154 pekee iliyopita. Kwa sehemu, hii ilitokea kwa bahati, kwa sababu wagunduzi wake walikuwa wakitafuta kipengele tofauti kabisa. Mnamo mwaka wa 1863, wanakemia Theodor Richter na Ferdinand Reich walijaribu kugundua thallium katika madini ya sphalerite (zinki blende), chuma kipya wakati huo ambacho kilikuwa bado hakijachunguzwa.

Kwa utafutaji wao walitumia uchanganuzi wa kuvutia wa Kirchhoff na Bunsen. Kiini cha njia ni kwamba inapokanzwa kwa joto la juu, atomi za vipengele huanza kutoa mwanga unaofanana na aina maalum ya mzunguko. Kwa wigo wa mwanga huu, unaweza kujua ni aina gani ya kipengele kilicho mbele yako.

Thallium inapaswa kuwa na rangi ya kijani kibichi, lakini wanasayansi wamepata mwanga wa buluu badala yake. Hakuna kipengele kinachojulikana kilikuwa na wigo kama huo, na wanakemia waligundua hilowalikuwa na bahati. Kwa sababu ya upekee wa kivuli, walitaja kupatikana kwao baada ya rangi ya indigo. Na kwa hivyo chuma kipya, indium, kiligunduliwa. Na sasa kwa undani zaidi kuhusu vipengele.

Chuma hiki ni nini?

Indium ni metali nyepesi ya fedha na inayong'aa sana, inayofanana na zinki. Katika mfumo wa Periodic, ni ya kundi la tatu, inasimama katika nambari 49 na inaonyeshwa kwa ishara In.

Ipo katika asili kama isotopu mbili: Katika¹¹³ na Katika¹¹⁵. Mwisho ni wa kawaida zaidi, lakini ni mionzi. Je, ni kipindi gani cha indium ya chuma 115? Huoza baada ya miaka 6·10^{14, na kubadilika kuwa bati. Pia kuna isotopu 20 za bandia ambazo huoza haraka sana. Aliyeishi muda mrefu zaidi kati yao ana nusu ya maisha ya siku 49.}

Indidium huyeyuka kwa +156.5 °C na inachemka kwa +2072 °C. Inajikopesha kwa urahisi kwa kughushi na athari zingine za kiufundi na inaweza kutumika katika vito vya mapambo. Walakini, kwa sababu ya upole wake wa hali ya juu, huharibika haraka. Chuma kinaweza kukunjwa kwa urahisi, kukatwa kwa kisu na hata kuchanwa kwa ukucha.

Sifa za kemikali

Kulingana na sifa za kemikali, inafanana na galliamu au alumini. Haiwezi kuunda vifungo vikali vinavyoendelea na chuma chochote. Haifanyiki kabisa na suluhu za alkali. Kwa joto fulani, humenyuka na iodini, seleniamu, sulfuri na dioksidi yake, humenyuka na klorini na bromini. Vyuma ambavyo vinaizunguka kwenye Jedwali la Kipindi huyeyuka kwa urahisi katika indium, ambayo ni:thalliamu, bati, galliamu, risasi, bismuth, zebaki, cadmium.

Baadhi ya ukweli wa kuvutia kuhusu madini ya India:

• Hata kwa kukaa kwa muda mrefu hewani, haififia. Hili halifanyiki wakati chuma kinayeyushwa pia.
• Ukianza kupinda indium, itatoa sauti maalum, sawa na kishindo au mkunjo. Inaonekana kutokana na mgeuko wa kimiani kioo cha maada.
• Indimu huwaka kwa +800 °C, mwaliko ni bluu-violet, au indigo.
• Hiki ndicho chuma laini zaidi unaweza kushika kwa mikono yako. Lithiamu pekee ndiyo inayoizidi, lakini inafanya kazi sana na mara moja huweka oksidi hewani, na kutengeneza alkali yenye sumu.
• Aloi ya indium iliyo na gallium ni fusible sana na inakuwa kioevu tayari saa +16 °C.

Iliyomo katika asili

Metal indium haiundi amana zinazojitegemea. Imetawanyika sana na nadra sana kwa namna ya nuggets. Madini ya Indium yenyewe ni pamoja na sakuranite, roquesite, patrukite, na jalindite. Hata hivyo, uchache wao huzuia kutumika viwandani.

Kiasi kidogo cha indium hupatikana kwenye maji ya bahari na mvua, kwenye mafuta, na pia kwenye majivu ya makaa ya mawe. Kwa sababu ya kufanana kwa radii ya ionic, indium ina uwezo wa kuunganishwa kwenye lati za fuwele za chuma, magnesiamu, zinki, risasi, magnesiamu, bati, nk. Kutokana na hili, kiasi kidogo chake wakati mwingine hupatikana pamoja nao.

Kama sheria, yaliyomo katika idium katika madini hayazidi 0.05-1%. Wengi wa chuma hupatikana katika sphalerite na marmarite. Kawaida niukolezi huwa juu, ndivyo zinki, chuma na metali zingine zimetajwa zaidi.

Bei ya chuma

Indium ilitengwa katika hali yake safi miaka michache tu baada ya ugunduzi huo. Kwa sababu ya ugumu wa mchakato huu, gramu moja ya indium ilikuwa na thamani ya karibu $ 700. Na ingawa mbinu za kuipata zimeboreshwa kwa kiasi kikubwa zaidi ya karne moja na nusu, bado inachukuliwa kuwa nadra na ya gharama kubwa.

Leo, bei yake ya wastani ni dola 600-800 kwa kilo na, cha kushangaza, haipungui sana kutokana na ongezeko la uzalishaji wake. Usafi wa chuma kawaida huonyeshwa katika kuashiria kwake: IN-2, IN-1, IN-0, IN-00, IN-000, IN-00000. Zero zaidi, ni bora na ghali zaidi. Kwa mfano, indium ya daraja la IN-000 inaweza kukadiriwa kuwa takriban $2,000 kwa kila kilo.

Gharama ya juu ya metali ya indium inaelezwa na maudhui yake ya chini katika asili na uhitaji wake mkubwa. Tani 600-800 huchimbwa kwa mwaka, ambayo haitoi mahitaji yake yote. Kutokana na mali yake ya kipekee, inageuka kuwa bora zaidi na ya kudumu zaidi kuliko metali nyingine, nafuu. Ili usipoteze nyenzo hiyo muhimu, katika nchi nyingi hutumiwa tena.

Inatumika wapi

Indimu ya chuma huongeza unyevu na ukinzani wa kutu wa aloi. Zimefunikwa na fani za risasi-fedha, ambazo hutumiwa katika teknolojia ya anga na magari. Pia ina uwezo wa kupunguza kiwango cha kuyeyuka kwa metali zingine. Kwa hivyo, mchanganyiko wake na bati, risasi, cadmium na bismuth huyeyukakwa 46.5°C, na kuifanya kufaa kwa kengele za moto.

Oksidi ya bati ya Indimu hutumika kwa semicondukta na viunzi mbalimbali. Aidha, hutumiwa kwa ajili ya utengenezaji wa wachunguzi wa kompyuta, skrini za TV na vidonge. Imeunganishwa kwa fedha au pekee, hutumika kwa vioo vya anga na vioo vya taa za gari.

Ni bora kwa kuunda seli za picha, fosforasi, nyenzo za umeme wa joto, sili katika teknolojia ya anga. Indium hufyonza nyutroni vizuri na inaweza kutumika katika vinu vya nyuklia.

Hakuna kinachojulikana kuhusu nafasi ya kibaolojia ya kipengele hiki katika miili yetu, lakini pia imekuwa ikitumika katika dawa. Hutumika kama dawa ya mionzi katika utambuzi wa ini, ubongo na mapafu ili kugundua uvimbe na magonjwa mengine.

Njia za kupata

Kiasi kikuu cha chuma cha indium huchimbwa kutoka kwa amana za zinki na bati. Inapatikana kutoka kwa taka kutoka kwa usindikaji wa ores polymetallic, bati, risasi-zinki. Utenganishaji na utakaso wa indium unafanywa katika hatua kadhaa.

Kwanza, huwashwa kwa kurekebisha kiwango cha asidi ya myeyusho. Matokeo ya "chuma nyeusi" basi inahitaji kusafishwa. Hii inafanywa kwa kuyeyusha eneo au kwa njia nyinginezo.

Leo, Kanada ni mojawapo ya wazalishaji wakuu wa India. Kwa kuongezea, idadi kubwa ya chuma huchimbwa na USA, Uchina, Japan na Korea Kusini. Hata hivyo, hifadhiya kipengele hiki ni chache sana, inatarajiwa kwamba yataisha ndani ya miongo michache.