Indium: Het element

Indium (niet te verwarren met iridium) is een zacht doch taai zilverachtig wit-grijs metaal. Het is in 1863 ontdekt door Ferdinand Reich en Theodor Richter toen zij met een spectrograaf in zinkertsen op zoek waren naar thallium. Een indigokleurige lijn in het spectrum verraadde het bestaan van indium. Het metaal is gemakkelijk te buigen en maakt daarbij een krakend geluid als tin. De naam Indium is afkomstig van de indigolijn in het atoomspectrum van indium. Het is een niet giftig zwaar metaal. Het kan met een mes gesneden worden en er kan mee getekend worden op papier. In de natuur komt het element alleen voor in verbindingen. Het is zeldzaam en behoort tot de strategische metalen.

Plaats indium in periodieksysteem

Indium en andere zeldzame elementen zijn nodig voor consumentenelektronica en wapensystemen, zoals touchscreen- en lcd-beeldschermen, zonnepanelen, windmolens, Ipad, mobieltjes e.d. De grondstoffen schaarste wordt niet alleen veroorzaakt door beperkte bodemvoorraad maar ook door export beperking van de producerende landen. De indiumproductie is voor de helft in handen van China.

Strategische mineralen gaan schaars worden. Voorraden van zeldzame mineralen bevinden zich in een paar landen, die dus een monopoliepositie hebben. De schaarste vormt een bedreiging voor onze hightech-industrie die zich bezig houdt met groene technologieën, zoals windturbines en zonnepanelen.

Chemische eigenschappen van indium

Fysische eigenschappen van indium

Stabielste isotopen van indium

Er zijn twee natuurlijke isotopen: het stabiele 113 In en het radioactieve 115 In met zijn lange halveringstijd van 4,4 x 10?14 jaar. Het radioactieve 115 In komt het meest voor namelijk 95% van de totale indiumvoorraad. Er zijn ongeveer 38 isotopen van indium bekend waaronder 103 In.

Voorkomen van indium

De vraag naar indium wordt vooral bepaald door de vraag naar LCD-schermen. Indium wordt meestal gewonnen als bijproduct van de zinkwinning. Productie in 2007 bedroeg 475 ton per jaar uit de mijnbouw en 650 ton per jaar uit recycling. LCD-beeldschermen, televisies e.d. zijn goed voor circa 50% van het indium verbruik. In 2002 was de prijs circa US $ 94 per kilogram, in 2006-2009 schommelde het tussen US $ 400/kg en US $ 1000/kg. Extra recycling is nodig omdat de indium voorraden snel verminderen. China is de grootste indiumproducent, maar heeft zijn export van indium gehalveerd wegens de zeldzaamheid van het metaal en omdat het behoort tot de strategische materialen; de prijs is door deze maatregel sterk opgelopen.

Eigenschappen van indium

• Legeringen van 24% indium en 76% gallium zijn vloeibaar bij kamertemperatuur.
• Indium reageert niet met water, maar wordt geoxideerd door oxidators als halogenen en oxaalzuur en vormt dan indium(III)- verbindingen. Indium reageert niet met borium, silicium of koolstof. Indium(I) en indium(III)hybriden zijn bekend.
• Indium bevochtigt glas zodat het wordt gebruikt voor gesoldeerde glasafdichtingen.
• Omdat het zorgt voor een gelijkmatige verdeling van smeerolie wordt indium toegepast in snellopende motoren.
• Indium is viermaal zachter dan lood en daardoor ideaal voor hoogwaardige afdichtingen.
• De gallium-indium-tin legering Galinstan is vloeibaar bij kamertemperatuur maar niet giftig zoals kwik, indium wordt wegens deze eigenschap toegepast in laagsmeltende legeringen zoals speciale soldeerlegeringen.

Toepassingen van indium

• Indium wordt gebruikt voor de vervaardiging van germaniumtransistors. Indiumatomen diffunderen aan weerszijden in de germaniumbasis en mengen zich met germaniumatomen. Het resultaat is een dunne germaniumbasis tussen twee indium- pellets, namelijk de basis-emitter en de basis-collector. De basis-collector is de grootste van de twee.
• In metaalhalogenidelampen
• Toegepast in LCD-schermen; de vraag naar indium wordt grotendeels bepaald door de vraag naar indiumtinoxide (ITO) voor LCD-schermen en soortgelijke toepassingen.
• In soldeertin voor o.a. toepassing in de elektronica.
• Indium wordt gebruikt in diverse legeringen o.a voor de fabricage van legeringen met lage smeltpunt.
• Gebruikt in aluminium anodes (anodische bescherming van staal in zout water).
• Indiumtinoxide wordt gebruikt als lichtfilter in natriumdamp lampen. waardoor Infraroodstraling wordt teruggekaatst in de lamp en het rendement van de lamp vergroot.
• Indium smeltpunt van 156.5985 ° C) is een vast (ijk)punt op de internationale temperatuurschaal ITS-90.
• Indium wordt gebruikt in supergeleidende legeringen.
• Grondstof voor fotogeleiders, transistors, gelijkrichters, weerstanden en leds.
• Opgedampt op glas voor spiegels die net zo reflectief zijn als zilveren spiegels, maar sterker en corrosiebestendiger.
• Als indiumoxide gebruikt voor elektoluminescentie, een vorm van lumineschentie waarbij een materiaal licht uitzendt als er een elektrische stroom doorheen gaat.
• Radioactief isotoop 111 In wordt in nucleaire geneeskunde gebruikt voor orgaanonderzoek.

Milieu en gezondheid

Indium speelt geen rol in biologische processen. Er zijn weinig gegevens over de effecten van Indium op de menselijke gezondheid, daarom moet men voorzichtig zijn met het metaal. Zuiver indium metaal is niet schadelijk voor de mens. Mensen komen zelden in contact met indiumverbindingen, indiumverbindingen zijn giftig, ze kunnen hart, nieren en lever beschadigen en geboorteafwijkingen veroorzaken.