İndiyum fiyatı, oluşumu, çıkarılması ve kullanılması

Allgemein

İndiyum, sembolü In ve atom numarası 49 olan kimyasal bir elementtir. Periyodik tabloda 5. periyotta yer alır ve 3. ana grubun (yeni numaralandırma sistemine göre 13. grup) dördüncü elementidir; bu grup aynı zamanda bor grubu olarak da bilinir. İndiyum, nadir, gümüşi beyaz ve yumuşak bir ağır metaldir. Dünya kabuğundaki bolluğu gümüşle karşılaştırılabilir düzeydedir. İndiyum insan vücudu için gerekli değildir ve bilinen toksik etkileri yoktur. Günümüzde metal, öncelikle düz panel ekranlarda ve dokunmatik ekranlarda şeffaf iletken olarak kullanılan indiyum kalay oksitine işlenmektedir. Milenyumun başından bu yana, talepteki artış, indiyum fiyatlarında önemli bir artışa ve rezervlerinin kapsamı hakkında tartışmalara yol açmıştır.

Indium, 1863 yılında Bergakademie Freiberg'de Alman kimyager Ferdinand Reich ve Theodor Richter tarafından keşfedildi. Talyum için bölgede bulunan bir sfalerit örneğini incelediler. Beklenen talyum çizgileri yerine, absorpsiyon spektrumunda daha önce bilinmeyen bir indigo mavisi spektral çizgisi ve dolayısıyla daha önce bilinmeyen bir element buldular. Yeni element daha sonra bundan sonra adlandırıldı. Kısa bir süre sonra başlangıçta indiyum klorür ve oksit ve indiyum oksidi hidrojenle indirgeyerek metal üretebildiler. Büyük miktarda indiyum ilk olarak 1867'de Paris'teki Dünya Sergisinde gösterildi. 

1933 yılında diş altınında alaşım bileşeni olarak ilk kullanımından sonra, indiyumun yaygın kullanımı İkinci Dünya Savaşı ile başladı. Amerika Birleşik Devletleri bunu yüksek gerilimli uçak rulmanlarında kaplama olarak kullandı. İkinci Dünya Savaşı'ndan sonra indiyum ağırlıklı olarak elektronik endüstrisinde lehim malzemesi olarak ve düşük erime noktalı alaşımlarda kullanıldı. Nükleer enerji kullanımının artmasıyla birlikte nükleer reaktörlerin kontrol çubuklarında kullanımı da önem kazanmıştır. Bu, 1980 yılına kadar indiyum fiyatında ilk keskin artışa yol açtı. Ancak Three Mile Island reaktör kazasından sonra hem talep hem de fiyat önemli ölçüde düştü.

1987'den itibaren iki yeni indiyum bileşiği, yarı iletken indiyum fosfit ve ince tabakalarda iletken ve şeffaf olan şeffaf indiyum kalay oksit geliştirildi. Özellikle indiyum kalay oksit, sıvı kristal ekranların geliştirilmesiyle teknik olarak ilgi çekici hale geldi. Yüksek talep nedeniyle, indiyumun çoğu 1992'den beri indiyum kalay okside işlendi.

Bulunduğu 

İndiyum, kıtasal kabukta yalnızca 0,05 ppm konsantrasyonunda bulunan nadir bir elementtir. Bu nedenle gümüş ve cıva ile benzer bolluktadır. Doğal halinde indiyum, bugüne kadar yalnızca Doğu Sibirya'daki tek bir yatakta bulunmuştur. Bilinen indiyum minerallerinin sayısı azdır. Bunlar başlıca indit (FeIn₂S₄) ve roquésit (CuInS₂) gibi sülfür mineralleridir _{. Ancak} bunlar nadirdir _ve indiyum üretiminde önemli bir rol oynamazlar. En büyük indiyum yatakları çinko cevherlerinde, özellikle sfaleritlerde bulunur. Teorik rezervlerin 16.000 ton olduğu tahmin edilmektedir ve bunun yaklaşık 11.000 tonu ekonomik olarak geri kazanılabilir. En büyük yataklar Kanada, Çin ve Peru'da bulunmaktadır. İndiyum içeren cevherler ayrıca Avustralya, Bolivya, Brezilya, Japonya, Rusya, Güney Afrika, ABD, Afganistan ve bazı Avrupa ülkelerinde de bulunur. Almanya'da yataklar, Cevher Dağları'nda (Freiberg, Marienberg, Geyer) ve Harz Dağları'ndaki Rammelsberg'de bulunmaktadır.

Çıkarma ve sunum 

İndiyum, neredeyse sadece çinko veya kurşun üretiminde bir yan ürün olarak elde edilir. Üretim sürecinin belirli noktalarında indiyum birikmesi halinde ekonomik ekstraksiyon mümkündür. Bunlar, çinko sülfitin kavrulması sırasında oluşan baca tozlarını ve çinko üretiminin ıslak işlemi sırasında elektroliz sırasında geride kalan kalıntıları içerir. Bunlar sülfürik asit veya hidroklorik asit ile reaksiyona girerek çözelti haline getirilir. Asitte indiyum konsantrasyonu çok düşük olduğu için zenginleştirilmesi gerekir. Bu, örneğin tribütil fosfat ile ekstraksiyon veya indiyum fosfat olarak çökeltme yoluyla yapılır.

Gerçek indiyum üretimi elektrolitik olarak gerçekleşir. Bunun için hidroklorik asit içinde bir indiyum (III) klorür çözeltisi kullanılır. Bu, cıva elektrotları yardımıyla elemental indiyum'a dönüştürülür. Elektroliz sırasında, iki elementin standart potansiyelleri çok benzer olduğu için solüsyonun artık talyum içermemesine dikkat edilmelidir.

Ham ürün, bölge eritme prosesleri veya indiyum (I) klorür tuzu eriyiklerinin tekrarlanan elektrolizi gibi uygun proseslerle daha da saflaştırılabilir ve böylece% 99,99'un üzerinde saf indiyum elde edilebilir.

Üretim 

2006 yılında birincil indiyum üretimi (maden üretimi) 500 ile 580 ton arasında değişmiştir. 11.000 tonluk küçük doğal rezervler ve aynı zamanda yüksek talep nedeniyle indiyum, Dünya'daki en kıt hammaddelerden biridir. 2008 yılında, özellikle Çin için, bildirilen doğal indiyum rezervleri 280 tondan 8.000 tona yükselmiş ve tahmini statik rezerv ömrü 6 yıldan 19 yıla uzamıştır. İkincil üretim, yani geri dönüşüm, birincil üretimi aşmış ve 2008 yılında 800 ton olarak gerçekleşmiştir.

Çin'deki indiyum üretimi ancak son zamanlarda arttı. 1994 yılında üretilen miktar 10 tondu. O zamandan beri, Çin'in dünya üretimindeki payı 60 yılında% 2005'a yükseldi. Japonya, Kanada veya Fransa gibi diğer ülkelerde üretim, mevduatın tükenmesi nedeniyle ancak küçük bir ölçüde artırılabildi veya azaltılabildi. Örneğin 2006 yılında Japon Toyoha madeni kapatıldı ve bu nedenle buradaki üretim önemli ölçüde azaldı.

Indiyum talebi üretimden daha hızlı arttığından, indiyum fiyatı 97'de 2002 $ 'dan 827 yılında 2005 $' a yükseldi. İndiyum, esas olarak püskürtmeden elde edilen kalıntıların geri dönüştürülmesiyle geri dönüştürülüyor. Şu anda indiyumun büyük miktarlarda geri kazanıldığı tek ülke Japonya'dır.

Talep artmaya devam ederse ve fiyat artarsa, yalnızca az miktarda indiyum içeren malzemelerin geri dönüşümü karlı hale gelecektir. Aynı şekilde, düşük indiyum içerikli cevherleri sömürmek de ekonomik bir anlam ifade eder. Bu muhtemelen kaynakların kurumasını geciktirmeyi mümkün kılar.

İndiyum, çoğu uygulamada başka maddelerle değiştirilebilir, ancak bu genellikle ürünün özelliklerini veya üretimin karlılığını kötüleştirir. Örneğin, indiyum fosfit galyum arsenit ile değiştirilebilir ve daha düşük kalitede olsa da indiyum kalay oksit için bazı ikameler mümkündür.

özellikleri

Fiziksel özellikleri 

Kristalografik veriler^[22]

kristal sistemi	dörtgen şeklinde
alan grubu
kafes parametreleri (Birim hücre)	a = (b) = 325 c = 495 pm
Sayısı (Z) formül birimleri	Z = 2

İndiyum, 156,5985 °C gibi düşük bir erime noktasına sahip gümüşi beyaz bir metaldir. Sadece cıva, galyum ve çoğu alkali metalin erime noktası daha düşüktür. Metal, yaklaşık 2000 K'lik çok geniş bir sıcaklık aralığında sıvı haldedir. Sıvı indiyum, cam üzerinde ince, kalıcı bir film (ıslatma) bırakır. Benzer metal galyum da aynı özelliği gösterir.

Metal, yüksek sünekliğe ve çok düşük sertliğe sahiptir (Mohs sertliği: 1,2). Bu nedenle indiyum gibi sodyum gibi bir bıçakla kesmek mümkündür. Aynı zamanda kağıt üzerinde gözle görülür bir çizgi bırakır. İndiyum, 3,41 Kelvin geçiş sıcaklığının altında süper iletkendir. Kalay ile ortak olan bir indiyum özelliği, indiyum büküldüğünde duyulabilen karakteristik seslerdir (“kalay çığlıkları”).

Normal koşullar altında indiyumun sadece bir kristalin modifikasyonu bilinmektedir, bu, uzay grubundaki tetragonal kristal sistemindedir.  ve böylelikle ızgara parametreleri ile dörtgen gövde merkezli bir ızgarada a = 325 pm ve c = 495 pm ve iki formül birimi birim hücrede kristalleşir.

Bir indiyum atomu, kristal yapıda, dördü komşu birim hücrelerden gelen ve birim hücrenin köşelerindeki sekiz atomdan (325 pm; yeşil bağlar) daha yakın olan (337 pm; kırmızı bağlar) on iki diğer atomla çevrilidir. Koordinasyon numarası 4 + 8 = 12, koordinasyon polihedronu olarak bozuk bir küpoktahedron ile sonuçlanır. Kristal yapı bu nedenle dörtgen olarak bozulmuş, en yakın kübik küreler olarak tanımlanabilir.

Yüksek basınç deneylerinde, 45 GPa'nın üzerinde kararlı olan ve Fmmm uzay grubunda ortorombik kristal sisteminde kristalleşen başka bir modifikasyon keşfedildi .

Kimyasal özellikleri 

Indiyumun kimyasal özellikleri, grup komşuları galyum ve talyumunkilere benzer. Diğer iki element gibi indiyum da pek çok metal olmayan ile yüksek sıcaklıklarda reaksiyona girebilen temel bir elementtir. Havada oda sıcaklığında stabildir çünkü alüminyum gibi yoğun bir oksit tabakası oluşur ve bu da malzemeyi pasifleştirme yoluyla daha fazla oksitlenmeye karşı korur. Indiyum (III) okside reaksiyon yalnızca yüksek sıcaklıklarda gerçekleşir.

İndiyum, nitrik asit veya sülfürik asit gibi mineral asitler tarafından saldırıya uğramasına rağmen, sıcak suda, alkalilerde ve çoğu organik asitlerde çözünür değildir. Tuzlu su bile indiyumlara saldırmaz. İndiyum, cıva içinde oda sıcaklığında en çözünür metaldir.

izotop 

İndiyumun 38 farklı izotopu ve 97In'den 135In'e kadar değişen 45 nükleer izomeri daha ^{bilinmektedir .} Bunlardan sadece ikisi doğal olarak bulunur: %4,29'unu oluşturan ^113In (64 nötron) ve doğal izotopik dağılımın %95,71'ini temsil eden 115In (66 nötron). Daha yaygın olan ^{115In izotopu zayıf radyoaktiftir; 4,41 × 10¹⁴ yıl} yarı ömrü olan bir beta yayıcıdır . Doğal olarak bulunan her iki izotop da NMR spektroskopisi kullanılarak tespit edilebilir. En kararlı yapay izotoplar olan ^111In ve ^114mIn'nin yarı ömürleri birkaç gün iken, ^113mIn'nin yarı ömrü sadece yaklaşık bir buçuk saattir. ^111In ve ^113mIn nükleer tıpta kullanılır.

Kullanım 

Maden 

İndiyumun birçok kullanım alanı vardır, ancak kıtlığı ve yüksek fiyatı nedeniyle uygulamaları sınırlıdır. Üretilen indiyumun çoğu metal olarak kullanılmaz, bunun yerine çeşitli bileşiklere işlenir. Sadece 2000 yılında, toplam indiyum üretiminin %65'i indiyum kalay oksit üretimi için kullanılmıştır. İndiyum fosfit ve indiyum arsenit gibi diğer bileşikler de üretilen indiyumdan elde edilir. İndiyum bileşiklerinin kullanım alanları hakkında daha fazla bilgiye Bileşikler bölümünde ulaşılabilir.

Metalik iş parçaları, galvanik olarak biriktirilmiş indiyum kaplamalarla korunabilir. Örneğin bu şekilde kaplanmış çelik, kurşun veya kadmiyumdan yapılmış malzemeler organik asitlerden veya tuz solüsyonlarından kaynaklanan korozyona ve hepsinden önemlisi aşınmaya karşı daha dirençlidir. Geçmişte, indiyum koruyucu tabakalar genellikle otomobillerde veya uçaklarda kaymalı yataklar için kullanılıyordu. Bununla birlikte, indiyum fiyatındaki keskin artıştan bu yana, bu artık ekonomik değildir. İndiyum ile kaplanmış yüzeyler, tüm renklerde yüksek ve tekdüze bir yansıma derecesine sahiptir ve bu nedenle ayna olarak kullanılabilir.

Indiyumun erime noktası nispeten düşüktür ve çok hassas bir şekilde belirlenebilir. Bu nedenle sıcaklık skalasını kurarken sabit noktalardan biridir. Bu özellik, Dinamik Diferansiyel Kalorimetride (DSC) kalibrasyon için de kullanılır.

Hem yavaş hem de hızlı nötronlar için büyük yakalama kesiti nedeniyle indiyum, nükleer reaktörlerdeki kontrol çubukları için uygun bir malzemedir. İndiyum folyolar, nötron detektörleri olarak da kullanılabilir. İndiyum gaz geçirmezdir ve düşük sıcaklıklarda bile deforme olması kolaydır ve bu nedenle kriyostatlarda indiyum contalarda kullanılır.

İndiyum ayrıca bazı özel özelliklerinden dolayı birçok malzeme için lehim görevi görür. Sadece soğuduğunda hafifçe deforme olur. Bu, transistörler için yarı iletkenleri lehimlerken özellikle önemlidir. Indiyumun cam ve seramik gibi metalik olmayan malzemeleri de lehimleyebilmesi de bir rol oynamaktadır.

İlk transistörleri üretmek için "indiyum hapları" ile germanyum plateletleri her iki tarafta alaşımlandı.

alaşımlar 

İndiyum birçok metalle alaşım haline getirilebilir. Bu alaşımların çoğu, özellikle bizmut, kalay, kadmiyum ve kurşun metalleri ile 50 ila 100 ° C arasında düşük bir erime noktasına sahiptir. Bu, örneğin sprinkler sistemlerinde, termostatlarda ve sigortalarda olası uygulamalarla sonuçlanır. Kullanılabilen kurşun zehirli olduğu için indiyum zararsız bir ikame görevi görür. Bu alaşımların amacı, yangın veya yüksek akımların neden olduğu çok yüksek ortam sıcaklıklarında erimeleridir. Erime daha sonra devreyi keser veya sprinkler sistemini tetikler. İndiyum-galyum alaşımları genellikle daha da düşük erime noktalarına sahiptir ve yüksek sıcaklık termometrelerinde bulunur. Özel bir galyum-indiyum-kalay alaşımı Galinstan'dır. Bu, oda sıcaklığında sıvıdır ve cıva veya sodyum-potasyum alaşımları için zararsız bir ikame görevi görür.

Farklı alanlarda kullanılan indiyum içeren birkaç başka alaşım vardır. Indiyum, manyetik malzemelerde alaşım bileşeni olarak bakır, manganez ve magnezyum ile birlikte kullanılır. Nadiren gümüş, kalay, bakır, civa ve çinko içeren indiyum (maksimum% 5) amalgam dolgularda katkı olarak kullanılır. Bir CD-RW'nin saklama katmanı, diğer şeylerin yanı sıra indiyum içerir.

kanıt

Olası bir kimyasal kanıt, indiyum iyonlarının asetik asit çözeltisinden 8-hidroksikinolin yardımıyla çökeltilmesidir. Normalde indiyum kimyasal yollarla değil, uygun spektroskopik yöntemlerle tespit edilir. İndiyum, 451,14 nm ve 410,18 nm'de karakteristik spektral çizgiler kullanılarak kolayca tespit edilebilir. Bunlar mavi spektral aralıkta olduklarından, tipik mavi alev rengi ortaya çıkar. X ışını floresan analizi ve kütle spektrometrisi, daha hassas bir niceliksel belirleme için inceleme yöntemleri olarak mevcuttur.

Zehirlilik ve güvenlik 

İndiyum metalinin bilinen toksik etkileri olmamasına rağmen, indiyum iyonlarının sıçanlar ve tavşanlarla yapılan hayvan çalışmalarında embriyotoksik ve teratojenik etkileri olduğu gösterilmiştir. Hamile sıçanlara 0,4 mg/kg'lık tek bir doz ^InCl₃ verilmesi , yarık damak ve oligodaktili gibi malformasyonlara yol açmıştır. Bu bulgular, indiyum gebeliğin 10. gününde uygulandığında daha sık görülmüştür. Buna karşılık _, farelerde hiçbir malformasyon gözlenmemiştir. İndiyum nitratın sucul organizmalar için toksik olduğu bulunmuştur.

Kompakt indiyum metal yanıcı değildir. Toz veya toz olarak ince bölünmüş haldeyken diğer yandan birçok metal gibi oldukça yanıcı ve yanıcıdır. Yanan indiyum, üretilen hidrojenden patlama riski nedeniyle su ile söndürülmemeli, metal yangın söndürücüler (D sınıfı) ile söndürülmelidir.

Bağlantıları 

İndiyum, bir dizi bileşik oluşturur. Onlarda, metal genellikle oksidasyon durumuna + III sahiptir. Seviye + I daha nadirdir ve daha dengesizdir. Oksidasyon durumu + II mevcut değildir, resmi olarak iki değerlikli indiyumun oluştuğu bileşikler gerçekte tek değerlikli ve üç değerlikli indiyumun karışık bileşikleridir.

indiyum 

İndiyum (III) oksit, sarı, kararlı bir tuzdur. Saf indiyum (III) oksit nadiren kullanılır; teknolojide çoğu daha sonra indiyum kalay okside işlenir. Az miktarda kalay (IV) oksit ile katkılanmış indiyum (III) oksittir. Bu, bağlantıyı şeffaf ve iletken bir okside (TCO malzemesi) dönüştürür. Sadece birkaç başka malzemenin sahip olduğu bu özellikler kombinasyonu, geniş uygulama gerektirir. İndiyum kalay oksit, özellikle sıvı kristal ekranlarda (LCD), organik ışık yayan diyotlarda (OLED), dokunmatik ekranlarda ve güneş pillerinde iletken olarak kullanılır. Isıtmalı araba camları ve güneş pilleri gibi diğer uygulamalarda, pahalı indiyum kalay oksit daha ucuz alüminyum katkılı çinko oksit ile değiştirilebilir.

Bileşik yarı iletken 

Birçok indiyum bileşiği, karakteristik bant aralıklarına sahip bileşik yarı iletkenlerdir. Bu durum özellikle fosfor, arsenik veya kükürt gibi 15 ve 16. grup elementleri içeren bileşikler için geçerlidir. 15. grup elementleri içerenler III-V bileşik yarı iletkenler, kalkojenler içerenler ise III-VI bileşik yarı iletkenler olarak sınıflandırılır. Bu sayı, iki bileşik bileşenindeki değerlik elektron sayısına bağlıdır. İndiyum nitrür, indiyum fosfür, indiyum arsenit ve indiyum antimonit, ışık yayan diyotlar (LED'ler), fotodiyotlar ve lazer diyotlar gibi farklı diyotlarda çeşitli uygulamalara sahiptir. Spesifik uygulama, gerekli bant aralığına bağlıdır. İndiyum(III) sülfür (In₂S₃ ₎ , güneş pillerinde kadmiyum sülfidin yerine kullanılan 2 eV bant aralığına sahip _bir III-VI yarı iletkendir . Bu bileşiklerden bazıları – özellikle indiyum fosfit ve indiyum arsenit – nanoteknolojide rol oynamaktadır. İndiyum fosfit nanotelcikleri, güçlü anizotropik fotolüminesans sergiler ve potansiyel olarak yüksek hassasiyetli fotodedektörlerde veya optik anahtarlarda kullanılabilir.

Basit bileşik yarı iletkenlerin yanı sıra, birden fazla metal içeren yarı iletken bileşikler de vardır. Buna örnek olarak _indiyum galyum _arsenit ( _{In₂Ga₁₁₀} ...) verilebilir.

Diğer indiyum bileşikleri 

İndiyum, flor, klor, brom ve iyot halojenleri ile bir dizi bileşik oluşturur. Lewis asitleridir ve uygun vericilerle kompleksler oluştururlar. Önemli bir indiyum halojenür indiyum (III) klorürdür. Bu, diğer şeylerin yanı sıra, organik bileşiklerin indirgenmesi için bir katalizör olarak kullanılır.

Genel formülleri InR3 _ve InR olan organik indiyum bileşikleri de mevcuttur. Birçok organometalik bileşik gibi, bunlar da oksijen ve suya karşı hassastır. Organoindiyum bileşikleri, yarı iletken üretiminde katkı maddesi olarak kullanılır.

Allgemein
İsim, sembol, atom numarası	İndiyum, İçinde, 49
Series	madenler
Grup, dönem, blok	13, 5, p
Görünüş	simli parlak gri
CAS numarası	7440-74-6
Yer kabuğunun kütle kesri	0,1 sayfa / dakika'ya kadar
nükleer
atomik kütle	114,818 u
Atom yarıçapı (hesaplanmış)	155 (156) pm
Kovalent yarıçapı	144 pm
Van der Waals yarıçapı	193 pm
elektron konfigürasyonu	[Kr] 4d105s25p1
1. iyonlaşma	558,3 kJ / mol
2. iyonlaşma	1820,7 kJ / mol
3. iyonlaşma	2704 kJ / mol
fiziksel olarak
Fiziksel durum	fest
kristal yapı	dörtgen şeklinde
yoğunluk	7,31 g / cm3
Mohs sertliği	1,2
manyetizma	diyamanyetik ( = -5,1 10-5)
ergime noktası	429,7485[4] K (156,5985 ° C)
kaynama noktası	2345 K (2072 ° C)
Molar hacmi	15,76 · 10-6 m3/ mol
buharlaşma ısısı	231,8 kJ / mol
kaynaşma ısısı	3,26 kJ / mol
buhar basıncı	1 K'da 1196 Pa
sesin hızı	1215 K'de 293,15 m / s
Özgül ısı kapasitesi	233 J / (kg · K)
Elektriksel iletkenlik	12,5 · 106 A / (V · m)
ısı iletkenliği	81,6 W / (m K)
kimyasal
oksidasyon durumları	3, 1
Normal potansiyel	−0,343 V (Giriş3+ + 3e- → In)
elektronegatiflik	1,78 (Pauling ölçeği)
izotop
izotop NH t1/2 ZA ZE (MeV) ZP 111In {Syn.} 2,8047 g ε 0,865 111Cd 113In % 4,3 kararlı 114In {Syn.} 71,9 s β- 1,989 114Sn ε 1,452 114Cd 115In 95,7 % 4,41 · 1014 a β- 0,495 115Sn
NMR özellikleri
Dönme γ içinde rad * T-1· s-1 Er(1H) fL at W = 4,7 T MHz cinsinden 113In 9/2 5,8845 · 107 0,0151 21,87 115In 9/2 5.8972 · 107 0,271 38,86
emniyet
GHS tehlikeli maddeler etiketleme Risk H ve P cümleleri H: 228-315-319-332-335 EUH: EUH oranı yok P: 210-​261-​305+351+338 Tehlikeli BilgilerToz hafif yanıcı (F) R ve S cümleleri R: 11 S: 9-16-29-33

 

İndiyum fiyatı

Indium Fiyatları -> Stratejik Metal Fiyatları