インジウムについての事実

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インジウムは光沢のある銀色の金属で、非常に柔らかく順応性があり、指の爪で引っかいたり、ほぼすべての形に曲げたりできます。自然界では、インジウムは非常にまれであり、ほとんどの場合、他の鉱物、特に亜鉛と鉛の微量元素として通常は副産物として得られます。 Royal Society of Chemistryによると、地球の地殻におけるその存在量は、100万分の1(ppm)で、銀や水銀よりもわずかに多いと推定されています。

インジウムは金属の融点が低く、華氏313.9度(摂氏156.6度)です。この温度を超えると、紫色または藍色の炎で燃えます。インジウムの名前は、分光器に表示される鮮やかなインディゴライトに由来しています。

ただ事実

  • 原子番号(核内の陽子の数):49
  • 原子記号(元素の周期表上):で
  • 原子量(原子の平均質量):114.8.8
  • 密度:7.31グラム/立方センチメートル
  • 室温での相:固体
  • 融点:313.88°F(156.6°C)
  • 沸点:3,761.6 F(2,072 C)
  • 同位体の数(中性子の数が異なる同じ元素の原子):半減期がわかっている35。 1安定; 2自然発生
  • 最も一般的な同位体:In-115

インジウムの電子配置と元素特性。 (画像クレジット:Greg Robson / Creative Commons、Andrei Marincas Shutterstock)

発見

インジウムは、1863年にドイツのフライベルク鉱山大学でドイツの化学者フェルディナンドライヒによって発見されました。ライヒは、最近発見されたタリウム元素を含んでいる可能性があると考えた亜鉛鉱物ブレンドのサンプルを研究していました。鉱石を焙煎してほとんどの硫黄を除去した後、残りの材料に塩酸を適用しました。その後、黄色がかった固体が現れるのを観察しました。彼はこれが新しい元素の硫化物であるかもしれないと疑ったが、彼は色覚異常だったので、彼は仲間のドイツの化学者Hieronymous T. Richterにサンプルのスペクトルを調べるように頼んだ。リヒターは、既知の元素のスペクトル線と一致しなかった、鮮やかな紫色の線に注目しました。

2人の科学者は協力して、新しい元素のサンプルを分離し、その発見を発表しました。彼らはラテン語にちなんで新しい元素をインジウムと名付けました 証印、バイオレットを意味します。残念ながら、王立化学協会(RSC)によると、リヒターが発見者であると主張したことをライヒが知ったとき、彼らの関係は悲惨になりました。

用途

インジウムが発見されてから1世紀以上経った今でも、その要素は何をするべきか誰も知らなかったので、比較的あいまいな状態のままでした。今日、インジウムは酸化インジウムスズ(ITO)の形で世界の経済に不可欠です。これは、ITOが引き続きタッチスクリーン、フラットスクリーンテレビ、ソーラーパネルでのLCD(液晶ディスプレイ)の高まるニーズを満たすのに最適な材料であるためです。

ITOには、LCDやその他のフラットパネルディスプレイに最適ないくつかの特性があります。電気を伝導します。ガラスに強く付着します。腐食に強い;化学的および機械的に安定しています。

ITOは、ガラスやミラーの薄いコーティングを作るためにも一般的に使用されています。たとえば、航空機や車のフロントガラスにコーティングすると、ITOはガラスの除氷や曇り止めを可能にし、空調要件を軽減できます。

RSCによると、LCDの需要の高まりにより、近年インジウムの価格が大幅に上昇しています。しかし、リサイクルと製造効率により、需要と供給のバランスが取れています。

RSCによれば、インジウムは一般的に合金の製造に使用され、「金属ビタミン」と呼ばれます。これは、少量のインジウムが合金に劇的な違いをもたらす可能性があることを意味します。たとえば、金とプラチナの合金に少量のインジウムを加えると、それらは非常に困難になります。インジウム合金は、高速モーターのベアリングやその他の金属表面のコーティングに使用されます。その低融点合金は、スプリンクラーヘッド、防火扉リンク、ヒュージブルプラグにも使用されています。

インジウム金属は非常に低温でも非常に柔らかく、展性を維持するため、極低温ポンプや高真空システムなどの極低温条件で必要なツールでの使用に最適です。別のユニークな品質は、その粘着性で、はんだとして非常に便利です。

インジウムは、整流器(交流を直接電流に変換するデバイス)、サーミスタ(温度に依存する電気抵抗器)、および光伝導体(光にさらされると導電率を高めるデバイス)などのさまざまな電気デバイスの製造に使用されます。

ソースと豊富さ

インジウムは自然界ではほとんど見られず、亜鉛、鉄、鉛、銅の鉱石に含まれています。米国地質調査所(USGS)によると、これは地球の地殻で61番目に一般的な元素であり、銀や水銀よりも約3倍豊富です。地球の地殻では、約0.1百万分の1(ppm)を占めると推定されています。 Chemicoolによると、重量で、インジウムは250億分の1(ppb)と推定されています。 Encyclopaedia Britannicaによると、天然インジウムは同位体I-115(95.72パーセント)とI-113(4.28パーセント)の混合物です。

ほとんどの商用インジウムはカナダから来ており、年間約75トンです。金属の埋蔵量は1,500トンを超えると推定されています。 Lenntechによれば、耕作された土壌は、非耕作土壌よりも4 ppmもの高いレベルで、インジウムに富んでいる場合があります。

誰かわかったね?

  • インジウム金属は、曲げられると高音の「悲鳴」を発します。 「ブリキの叫び」と同様に、この悲鳴はパチパチという音のように聞こえます。
  • インジウムはガラスを容易に濡らすという点でガリウムに似ており、低融点合金を作るのに非常に有用です。 24%のインジウムと76%のガリウムからなる合金は、室温で液体です。
  • USGSによると、最初の大規模インジウム用途は、第二次世界大戦中の高性能航空機エンジンのベアリングのコーティングでした。
  • レンテックによれば、結合していないインジウム金属の標本がロシアの地域で発見されている。

より良いバッテリー

ジャーナルAngewandte Chemieに掲載された研究によると、インジウムコーティングはいつか、より強力で長持ちする充電式リチウム電池につながる可能性があります。インジウムコーティングは、充電中にリチウムのより均一な堆積を提供し、負の副反応を緩衝し、保管を増やします。

リチウムイオンバッテリーは、携帯電話やラップトップコンピューターなどのポータブルテクノロジで一般的に使用される充電式バッテリーの一種です。放電中、リチウムイオンは負極(アノード)から正極(カソード)に移動します。バッテリーの充電中、リチウムイオンは反対方向に移動します。負極は正極になり、正極は負極になります。

現在、リチウムイオンバッテリーは、バッテリーの充電時にリチウムを貯蔵するために使用されるグラファイト製のアノードを使用しています。グラファイトを使用することに対する有望な代替手段は、リチウム金属などの金属アノードであり、はるかに大きな貯蔵容量を提供する可能性があります。ただし、金属アノードの使用に関する主な問題は、バッテリーの充電中に金属の堆積が不均一になることです。これにより、樹状突起(分岐した木のような構造を持つ結晶塊)が形成されます。長期間使用した後、これらの樹状突起は非常に大きくなり、バッテリーを短絡させます。

金属アノードのもう1つの問題は、反応性金属電極と電解質(正極と負極の間で電気が流れることを可能にする材料)の間に望ましくない副反応を引き起こすことです。これらの反応は、バッテリーの寿命を著しく縮める可能性があります。

レンセラー工科大学とコーネル大学の研究者たちは、インジウム塩溶液でリチウムをコーティングするという新しい選択肢を導入しました。インジウム層は均一であり、電極の使用中は自己回復します。 Science Dailyの研究プレスリリースによると、化学組成は同じままで、充放電サイクル中もそのままで副反応を防止しています。樹状突起も取り除かれ、表面は滑らかでコンパクトなままです。

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