INDI: DESCOBRIMENT, ESTRUCTURA, PROPIETATS, ISÒTOPS, USOS, RISCOS - QUIMICA - 2024

L' indi és un metall que pertany a el grup 13 de la taula periòdica i té per símbol químic In. El seu nombre atòmic és 49, ₄₉ In, i es presenta a la natura com dos isòtops: ¹¹³ In i ¹¹⁵ In, sent aquest últim el més abundant. A la Terra els àtoms d'indi es troben com a impureses en minerals de zinc i plom.

És un metall particular, ja que és el més tou que pot tocar-se sense molts riscos per a la salut; a diferència de l'liti i rubidi, que cremarien terriblement la pell a l'reaccionar amb la seva humitat. Un tros d'indi pot tallar amb un ganivet i fracturar-se amb la força dels dits, emetent un cruixit distintiu.

Tros d'indi metàl·lic. Font: Hi-Res Images ofChemical Elements

Qui escolti nomenar a aquest metall segur li vindrà al cap la Índia, però el seu nom deriva de l'color indi, el qual s'observa quan es realitza l'assaig de la flama. En aquest sentit s'assembla bastant a l'potassi, cremant el seu metall o els seus compostos amb una flama molt característica, mitjançant la qual es va detectar l'indi per primer cop en minerals de esfalerita.

L'indi comparteix moltes qualitats químiques amb l'alumini i gal·li, presentant-se en la majoria dels seus compostos amb un nombre d'oxidació de +3 (In ³⁺). Es combina excel·lentment amb el gal·li formant aliatges amb baixos punts de fusió, sent una d'elles la galinstan.

Les aplicacions de l'indi es basen en el revestiment de materials amb els seus aliatges, tornant-les conductores elèctriques i flexibles. L'indi revesteix alguns vidres per concedir-los majors brillantors, substituint a la plata. En el món de la tecnologia, l'indi es troba en les pantalles tàctils i LCD.

descobriment

En 1863, el químic alemany Ferdinand Reich buscava rastres de l'element tal · li, mitjançant la línia verda del seu espectre d'emissió, en minerals de zinc; específicament mostres de esfalerita (ZnS) pels voltants de Sajonia. Després de torrar els minerals, removerles seu contingut de sofre, digerir-en àcid clorhídric, i destilarles el clorur de zinc, va obtenir un precipitat de color palla.

Davant la troballa, Reich va decidir realitzar una anàlisi espectroscòpic; però a causa de que no tenia bons ulls per observar els colors, va acudir al seu col·lega Hieronymus Theodor Richter perquè l'ajudés en aquesta tasca. Richter va ser qui va observar una línia espectral blavosa, la qual no coincidia amb l'espectre de cap altre element.

Els dos químics alemanys estaven davant d'un nou element, que va rebre el nom d'indi pel color indi de la flama quan es cremaven els seus compostos; i al seu torn, el nom d'aquest color deriva de la paraula llatina indicum, que significa Índia.

Un any més tard, el 1864, entusiasmats i després d'una sèrie prolongada de precipitacions i purificacions, van aïllar una mostra d'indi metàl·lic mitjançant l'electròlisi de les seves sals dissoltes en aigua.

Estructura de l'indi

Els àtoms d'indi, In, cohesionen utilitzant els seus electrons de valència per establir un enllaç metàl·lic. Així, acaben ordenant-se en un vidre d'estructura distorsionada tetragonal centrat en el cos. Les interaccions entre els àtoms veïns In-In al vidre, són relativament febles, la qual cosa explica per què l'indi té un punt de fusió baix (156 ºC).

D'altra banda, les forces que uneixen dos o més vidres d'indi tampoc són forts, perquè en cas contrari no es desplaçarien uns sobre d'altres, conferint a l'metall seu blanor característica.

propietats

aparença física

És un metall platejat notablement tou. Pot esquinçar amb la pressió de la ungla, tallar amb un ganivet, o ratllar-se en traços brillants sobre un full de paper. Fins i tot és possible mastegar i deformar amb les dents, sempre que estigui aplanat. Així mateix, és molt dúctil i mal·leable, tenint propietats plàstiques.

Quan l'indi se li escalfa amb un bufador acomiada una flama de color indi, encara més brillant i acolorida que la de l'potassi.

massa molar

114,81 g / mol

Punt de fusió

156,60 ºC

Punt d'ebullició

2072 ºC.

A l'igual que el gal·li, l'indi té un gran interval de temperatura comprès entre el seu punt de fusió i el d'ebullició. Això reflecteix el fet que les interaccions In-In en el líquid són més forts que les que predominen en el vidre; i que per tant, és més fàcil obtenir una gota d'indi que els seus vapors.

densitat

A temperatura ambient: 7,31 g / cm ³

Just en el punt de fusió: 7,02 g / cm ³

electronegativitat

1,78 en l'escala de Pauling

Energies d'ionització

Primera: 558,3 kJ / mol

Segona: 1820,7 kJ / mol

Tercera: 2704 kJ / mol

conductivitat tèrmica

81,8 W / (m · K)

resistivitat elèctrica

83,7 nΩ · m

Duresa de Mohs

1,2. Tot just és una mica més dur que el talc (no confondre tenacitat amb duresa).

reactivitat

L'indi es dissol en àcids per originar sals, però no es dissol en solucions alcalines, ni tan sols amb hidròxid de potassi en calent. Reacciona en contacte directe amb el sofre, l'oxigen i els halògens.

L'indi és relativament anfotérico, però es comporta més com a base que com àcid, sent els seus dissolucions aquoses lleugerament bàsiques. L'In (OH) ₃ es redissol amb l'addició de més àlcalis originant els complexos indiatos, In (OH) ₄ ^-, tal com succeeix amb els aluminats.

configuració electrònica

La configuració electrònica de l'indi és la següent:

4d ¹⁰ 5s ² 5p ¹

D'aquests tretze electrons, els tres últims dels orbitals 5s i 5p són els de valència. Amb aquests tres electrons dels àtoms d'indi estableixen el seu enllaç metàl·lic, com ho fa l'alumini i el gal·li, i forma enllaços covalents amb altres àtoms.

Números d'oxidació

L'anterior dit serveix per a sobreentendre d'una vegada que l'indi és capaç de perdre els seus tres electrons de valència, o de guanyar cinc per tornar-isoelectrónico a el gas noble xenó.

Si en un compost assumim que ha perdut els seus tres electrons, quedarà com el catió trivalent In ³⁺ (en analogia a l'A el ³⁺ i Ga ³⁺) i, per tant, el seu nombre d'oxidació serà +3. La majoria dels compostos de l'indi són In (III).

Entre d'altres números d'oxidació trobats per l'indi tenim: -5 (In ^5-), -2 (In ^2-), -1 (In ^-), +1 (In ⁺) i +2 (In ²⁺).

Alguns exemples de compostos In (I) són: INF, incl, InBr, Ini i In ₂ O. Tots ells són compostos relativament rars, mentre que els de In (III) són els predominants: In (OH) ₃, In ₂ O ₃, iNCL ₃, inf ₃, etc.

Els compostos In (I) són poderosos agents reductors, en els quals l'In ⁺ dóna dos electrons a altres espècies per convertir-se en In ³⁺.

isòtops

L'indi es presenta a la natura com dos isòtops: ¹¹³ In i ¹¹⁵ In, les abundàncies terrestres són 4,28% i 95,72%, respectivament. Per tant, a la Terra tenim molts més àtoms de ¹¹⁵ In que de ¹¹³ In. El ¹¹⁵ In té un temps de vida mitjana de 4,41 · 10 ¹⁴ anys, tan gran que pràcticament se'l considera estable, tot i ser un radioisòtop.

En l'actualitat s'han creat un total de 37 isòtops artificials d'indi, tots radioactius i molt inestables. De tots ells, el més estable és el ¹¹¹ In, el qual té un temps de vida mitjana de 2,8 dies.

usos

aliatges

L'indi es porta molt bé amb el gal·li. Tots dos metalls formen aliatges que fonen a baixes temperatures, lluint com líquids platejats, amb els quals es suplanta el mercuri en diverses de les seves aplicacions. Així mateix, l'indi també es amalgama amb facilitat, tenint en el mercuri una solubilitat d'un 57%.

Els aliatges d'indi s'utilitzen per dissenyar miralls platejats sense necessitat de recórrer de la plata. Quan s'aboquen sobre una superfície de qualsevol material, actua com un adherent, de tal manera que pot ajuntar plaques de vidre, metall, quars i ceràmiques.

Electrònica

Sense l'indi les pantalles tàctils mai haguessin existit. Font: Pxhere.

L'indi també es porta bé amb el germani, pel que els seus compostos s'addicionen com dopants a l'nitrur de germani dels LEDs, reproduint d'aquestes mescles llums blaus, morades i verdes. Així mateix, forma part dels transistors, termistors i de les cel·les fotovoltaiques.

El més important dels seus compostos és l'òxid d'estany i indi, el qual s'utilitza com a revestiment de vidres per reflectir algunes longituds d'ona. Això li permet ser utilitzat en les ulleres per soldar, i en els vidres dels gratacels perquè no s'escalfin per dins.

Els vidres recoberts amb aquest òxid són bons conductors de l'electricitat; com la provinent dels nostres dits. I és per això que es destina per a la fabricació de pantalles tàctils, activitat encara més vigent avui dia a causa de l'aparició de cada vegada més telèfons intel·ligents.

Riscos

L'indi no representa cap risc per al medi ambient en primera instància, ja que els seus ions In ³⁺ no es troben disseminats en quantitats apreciables. No hi ha informació respecte a quin seria el seu impacte en els sòls, afectant les plantes, i tampoc en la fauna o als mars.

En l'organisme es desconeix si els ions In ³⁺ tenen alguna participació essencial en el metabolisme en quantitats traces. No obstant això, quan els seus compostos s'ingereixen, resulten perjudicials per a diversos òrgans, raó per la qual es consideren com a substàncies altament tòxiques.

De fet les partícules de ITO (òxid d'estany i indi, per les seves sigles en anglès: Indium Tin Oxide), indispensables per a la fabricació de pantalles per a ordinadors i telèfons intel·ligents, poden arribar a impactar negativament en la salut dels treballadors, causant-los 1 malaltia anomenada pulmó d'indi.

La ingesta d'aquestes partícules es dóna sobretot per inhalació i per contacte a través de la pell i els ulls.

D'altra banda, les partícules fines d'indi metàl·lic són propenses a cremar i ocasionar incendis si estan tanques d'una font de calor.

referències

1. Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgànica. (Quarta edició). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2020). Indium. Recuperat de: en.wikipedia.org
3. Dr. Doug Stewart. (2020). Indium Element Facts. Recuperat de: chemicool.com
4. The Editors of Encyclopaedia Britannica. (20 de gener de 2020). Indium. Encyclopædia Britannica. Recuperat de: britannica.com
5. Habashi F. (2013) Indium, Physical and Chemical Properties. In: Kretsinger RH, Uversky VN, Permyakov EA (eds) Encyclopedia of Metalloproteins. Springer, New York, NY
6. National Center for Biotechnology Information. (2020). Indium. PubChem Database., CID = 5.359.967. Recuperat de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
7. Kimberly Uptmor. (2020). Què és el Indium Used For in Everyday Life? Study. Recuperat de: study.com
8. Hines, CJ, Roberts, JL, Andrews, RN, Jackson, MV, & Deddens, JA (2013). Use of and Occupational exposure to Indium in the United States. Journal of Occupational and environmental hygiene, 10 (12), 723-733. doi: 10.1080 / 15459624.2013.836279