INDIO: SCOPERTA, STRUTTURA, PROPRIETÀ, ISOTOPI, USI, RISCHI - CHIMICA - 2025

L' indio è un metallo appartenente al gruppo 13 della tavola periodica e ha il simbolo chimico In. Il suo numero atomico è 49, ₄₉ In, e si presenta in natura come due isotopi: ¹¹³ In e ¹¹⁵ In, quest'ultimo è il più abbondante. Gli atomi di indio si trovano sulla Terra come impurità nello zinco e nei minerali di piombo.

È un metallo particolare, poiché è il più morbido che può essere toccato senza molti rischi per la salute; a differenza del litio e del rubidio, che reagiscono con la loro umidità bruciando terribilmente la pelle. Un pezzo di indio può essere tagliato con un coltello e fratturato con la forza delle dita, emettendo un caratteristico scricchiolio.

Pezzo di indio metallico. Fonte: immagini ad alta risoluzione di elementi chimici

A chi ascolta questo nome di metallo verrà sicuramente in mente l'India, ma il suo nome deriva dal colore indaco, che si osserva quando si esegue la prova di fiamma. In questo senso è abbastanza simile al potassio, bruciando il suo metallo o suoi composti con una fiamma molto caratteristica, per mezzo della quale l'indio è stato rilevato per la prima volta nei minerali di sfalerite.

L'indio condivide molte qualità chimiche con l'alluminio e il gallio, presenti nella maggior parte dei suoi composti con un numero di ossidazione di +3 (in ³⁺ ). Si combina in modo eccellente con leghe formanti gallio con basso punto di fusione, uno dei quali è il galinstan.

Le applicazioni dell'indio si basano sul rivestimento dei materiali con le loro leghe, rendendoli elettricamente conduttivi e flessibili. L'indiano copre alcuni bicchieri per dare loro maggiore lucentezza, sostituendo l'argento. Nel mondo della tecnologia, l'indiano si trova negli schermi LCD e touch.

Scoperta

Nel 1863 il chimico tedesco Ferdinand Reich cercava tracce dell'elemento tallio, attraverso la linea verde del suo spettro di emissione, nei minerali di zinco; in particolare campioni di sfalerite (ZnS) provenienti da tutta la Sassonia. Dopo aver tostato i minerali, rimosso il loro contenuto di zolfo, digeriti in acido cloridrico e distillato il cloruro di zinco, si è ottenuto un precipitato color paglierino.

Di fronte alla scoperta, Reich decise di effettuare un'analisi spettroscopica; ma poiché non aveva una buona vista per osservare i colori, si rivolse al suo collega Hieronymus Theodor Richter per chiedere aiuto in questo compito. Richter è stato colui che ha osservato una linea spettrale bluastra, che non coincideva con lo spettro di nessun altro elemento.

I due chimici tedeschi si trovarono di fronte a un nuovo elemento, che fu chiamato indiano per via del colore indaco della fiamma quando i suoi composti venivano bruciati; ea sua volta, il nome di questo colore deriva dalla parola latina indicum, che significa India.

Un anno dopo, nel 1864, eccitati e dopo una prolungata serie di precipitazioni e purificazioni, isolarono un campione di indio metallico mediante elettrolisi dei suoi sali disciolti in acqua.

Struttura dell'indiano

Gli atomi di indio, In, si fondono usando i loro elettroni di valenza per stabilire un legame metallico. Pertanto, finiscono per essere disposti in un cristallo centrato sul corpo con una struttura tetragonale distorta. Le interazioni tra gli atomi In-In adiacenti nel cristallo sono relativamente deboli, il che spiega perché l'indio ha un punto di fusione basso (156 ºC).

D'altra parte, neanche le forze che uniscono due o più cristalli di indio sono forti, altrimenti non si muoverebbero uno sopra l'altro, conferendo al metallo la sua caratteristica morbidezza.

Proprietà

Aspetto fisico

È un metallo argentato straordinariamente morbido. Può essere strappato con la pressione delle unghie, tagliato con un coltello o graffiato con linee lucide su un foglio di carta. È anche possibile masticarlo e deformarlo con i denti, purché appiattito. Allo stesso modo, è molto duttile e malleabile, avendo proprietà plastiche.

Quando l'indiano viene riscaldato con una fiamma ossidrica emana una fiamma color indaco, ancora più brillante e colorata di quella del potassio.

Massa molare

114,81 g / mol

Punto di fusione

156,60 ºC

Punto di ebollizione

2072 ° C.

Come il gallio, l'indio ha un ampio intervallo di temperatura tra il suo punto di fusione e il suo punto di ebollizione. Ciò riflette il fatto che le interazioni In-In nel liquido sono più forti di quelle che predominano nel vetro; e che quindi una goccia d'indio è più facile da ottenere dei suoi vapori.

Densità

A temperatura ambiente: 7,31 g / cm ³

Proprio al punto di fusione: 7,02 g / cm ³

elettronegatività

1,78 della scala Pauling

Energie di ionizzazione

Primo: 558,3 kJ / mol

Secondo: 1820,7 kJ / mol

Terzo: 2704 kJ / mol

Conduttività termica

81,8 W / (m · K)

Resistività elettrica

83,7 nΩm

Durezza di Mohs

1,2. È solo leggermente più duro del talco (non confondere la tenacità con la tenacità).

Reattività

L'indio si dissolve in acidi per formare sali, ma non si dissolve in soluzioni alcaline, nemmeno con idrossido di potassio caldo. Reagisce a diretto contatto con zolfo, ossigeno e alogeni.

L'indio è relativamente anfotero, ma si comporta più come una base che come un acido, le sue soluzioni acquose sono leggermente basiche. In (OH) ₃ viene ridisciolto con l'aggiunta di più alcali, dando origine al complesso indiato, In (OH) ₄ ^- , come accade con gli alluminati.

Configurazione elettronica

La configurazione elettronica dell'indio è la seguente:

4d ¹⁰ 5s ² 5p ¹

Di quei tredici elettroni, gli ultimi tre degli orbitali 5s e 5p sono gli elettroni di valenza. Con questi tre elettroni, gli atomi di indio stabiliscono il loro legame metallico, così come l'alluminio e il gallio, e formano legami covalenti con altri atomi.

Numeri di ossidazione

Quanto sopra serve per capire subito che l'indio è in grado di perdere i suoi tre elettroni di valenza, oppure di guadagnarne cinque per diventare isoelettronico al gas nobile xeno.

Se in un composto assumiamo che abbia perso i suoi tre elettroni, rimarrà come il catione trivalente In ³⁺ (in analogia ad Al ³⁺ e Ga ³⁺ ) e, quindi, il suo numero di ossidazione sarà +3. La maggior parte dei composti di indio sono In (III).

Tra gli altri numeri di ossidazione trovati per l'indio abbiamo: -5 (In ^5- ), -2 (In ^2- ), -1 (In ^- ), +1 (In ⁺ ) e +2 (In ²⁺ ).

Alcuni esempi di composti In (I) sono: InF, InCl, InBr, InI e In ₂ O. Tutti sono composti relativamente rari, mentre quelli di In (III) sono i predominanti: In (OH) ₃ , In ₂ O ₃ , InCl ₃ , InF ₃ , ecc.

I composti In (I) sono potenti agenti riducenti, in cui In ⁺ dona due elettroni ad altre specie per diventare In ³⁺ .

isotopi

L'indio si presenta in natura come due isotopi: ¹¹³ In e ¹¹⁵ In, le cui abbondanze terrestri sono rispettivamente del 4,28% e del 95,72%. Pertanto, sulla Terra abbiamo molti più atomi ¹¹⁵ In di quanti ne abbiamo ¹¹³ In. Il ¹¹⁵ In ha un tempo - la vita di 4,41 × 10 ¹⁴ anni in modo grande che è quasi considerato stabile, pur essendo un radioisotopo.

Attualmente sono stati creati un totale di 37 isotopi artificiali di indio, tutti radioattivi e altamente instabili. Di tutti, il più stabile è ¹¹¹ In, che ha un'emivita di 2,8 giorni.

applicazioni

leghe

L'indiano se la cava molto bene con il gallio. Entrambi i metalli formano leghe che fondono a basse temperature, assomigliano a liquidi d'argento, con cui il mercurio viene soppiantato in molte delle sue applicazioni. Allo stesso modo, anche l'indio si amalgama facilmente, avendo una solubilità del 57% in mercurio.

Le leghe di indio vengono utilizzate per progettare specchi d'argento senza la necessità di argento. Quando versato su una superficie di qualsiasi materiale, funge da aderente, in modo tale da poter unire lastre di vetro, metallo, quarzo e ceramica.

elettronica

Senza l'indiano, i touchscreen non sarebbero mai esistiti. Fonte: Pxhere.

L'indio va d'accordo anche con il germanio, quindi i suoi composti vengono aggiunti come droganti al nitruro di germanio nei LED, riproducendo luci blu, viola e verdi da queste miscele. Fa anche parte di transistor, termistori e celle fotovoltaiche.

Il più importante dei suoi composti è l'ossido di indio e stagno, che viene utilizzato come rivestimento sui vetri per riflettere alcune lunghezze d'onda. Ciò gli consente di essere utilizzato negli occhiali da saldatura e nei vetri dei grattacieli in modo che non si surriscaldino all'interno.

I vetri rivestiti con questo ossido sono buoni conduttori di elettricità; come quello che esce dalle nostre dita. Ed è per questo che è destinato alla produzione di touch screen, un'attività ancora più attuale oggi a causa dell'emergere di sempre più smartphone.

rischi

L'indio non rappresenta in primo luogo alcun rischio per l'ambiente, poiché i suoi ioni In ³⁺ non vengono diffusi in quantità apprezzabili. Non ci sono informazioni su quale sarebbe il suo impatto sul suolo, sulle piante e né sulla fauna né sui mari.

Nel corpo non è noto se gli ioni In ³⁺ abbiano un ruolo essenziale nel metabolismo in tracce. Tuttavia, quando i suoi composti vengono ingeriti, sono dannosi per vari organi, motivo per cui sono considerati sostanze altamente tossiche.

Infatti, le particelle di ITO (Indium Tin Oxide), essenziali per la realizzazione di schermi per computer e smartphone, possono avere un impatto negativo sulla salute dei lavoratori, provocandone un malattia chiamata polmone di indio.

L'ingestione di queste particelle avviene principalmente per inalazione e per contatto attraverso la pelle e gli occhi.

D'altra parte, le particelle fini di indio metallico sono inclini a bruciare e provocare incendi se si trovano vicino a una fonte di calore.

Riferimenti

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