Indium

Eigenschaften
Allgemein
Name, Symbol, Ordnungszahl Indium, In, 49
Serie Metalle
Gruppe, Periode, Block 13, 5, p
Aussehen silbrig glänzend grau
Massenanteil an der Erdhülle 1 · 10-5 %
Atomar
Atommasse 114,818 u
Atomradius (berechnet) 155 (156) pm
Kovalenter Radius 144 pm
Van-der-Waals-Radius 193 pm
Elektronenkonfiguration [Kr] 4d105s25p1
Elektronen pro Energieniveau 2, 8, 18, 18, 3
1. Ionisierungsenergie 558,3 kJ/mol
2. Ionisierungsenergie 1820,7 kJ/mol
3. Ionisierungsenergie 2704 kJ/mol
Physikalisch
Aggregatzustand fest
Modifikationen
Kristallstruktur tetragonal
Dichte 7310 kg/m3
Mohshärte 1,2
Magnetismus
Schmelzpunkt 429,75 K (156,60 °C)
Siedepunkt 2345 K (2072 °C)
Molares Volumen 15,76 · 10-6 m3/mol
Verdampfungswärme 231,5 kJ/mol
Schmelzwärme 3,263 kJ/mol
Dampfdruck

1,42 · 10-17 Pa bei 429 K

Schallgeschwindigkeit 1215 m/s bei 293,15 K
Spezifische Wärmekapazität 233 J/(kg · K)
Elektrische Leitfähigkeit 11,6 · 106 S/m
Wärmeleitfähigkeit 81,6 W/(m · K)
Chemisch
Oxidationszustände 3, 1
Oxide (Basizität) (amphoter)
Normalpotential -0,343 V (In3+ + 3e- → In)
Elektronegativität 1,78 (Pauling-Skala)
Isotope
Isotop NH t1/2 ZM ZE MeV ZP
111In

{syn.}

2,8047 d ε 1,097 111Cd
112In

{syn.}

14,97 min ε 2,586 112Cd
β 0,663 112Sn
113In

4,3 %

Stabil
113mIn

{syn.}

1,658 h IT 113In
114In

{syn.}

71,9 s β 1,989 114Sn
ε 1,452 114Cd
114mIn

{syn.}

49,51 d IT 0,190 114In
ε 1,642 114Cd
115In

95,7 %

4,41 · 1014 a β 0,495 115Sn
115mIn

{syn.}

4,486 h IT 0,336 115In
β 0,831 115Sn
116In

{syn.}

14,10 s β 3,274 116Sn
116mIn

{syn.}

54,7 min β 116Sn
117In

{syn.}

43,2 min β 1,455 117Sn
117mIn

{syn.}

1,94 h β 117Sn
IT 117In
Sicherheitshinweise
Gefahrstoffkennzeichnung
Gefahrensymbole
Leichtentzündlich
F
Leichtent-
zündlich
R- und S-Sätze R: 11
S: 9-16-29-33
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet.
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Indium (benannt nach der indigofarbenen Bande im Linienspektrum) ist ein seltenes[1][2], silbrigweißes, duktiles Metall der III-Hauptgruppe. Es ist leicht verformbar und gibt wie Zinn beim Verbiegen Geräusche ab (siehe auch Zinnschrei). Es wurde 1863/1864 von Ferdinand Reich in Zusammenarbeit mit Hieronymus Theodor Richter an der Bergakademie Freiberg (Sachsen) entdeckt.

Inhaltsverzeichnis

Gewinnung

Indiumdraht
Indiumdraht

Es gibt keine Indium-Minen, die speziell für den Abbau dieses Metalls betrieben werden. Indium kommt vergesellschaftet in einigen Zink-, Blei-, Zinn- und Kupfererzen in England, Argentinien, Kanada und den USA vor. Es reichert sich daher in den Aschen oder Elektrolyten bei der Gewinnung dieser Metalle an und kann daraus gewonnen werden. Es ist also ein typisches Nebenprodukt. Um eine wirtschaftliche Gewinnung zu gewährleisten, muss das Indium auf mindestens 1 Gew. % in den Vorprodukten angereichert werden. Bei den Raffinationsprozessen (beispielsweise Röstung oder Flotation) von Blei, Zink, Kupfer oder Zinn muss das Indium in ausreichender Menge vorliegen. Der Preis für Indium ist auf Grund der steigenden Nachfrage, insbesondere wegen des hohen Bedarfes an Indium-Zinn-Oxid für Flachbildschirme, in den letzten Jahren überproportional stark angestiegen.


Bei exotischeren Solarzellenmaterialen wie z. B. beim Indium, Gallium, Tellur und Selen sieht die Situation grundlegend anders aus. Bei den seltenen Metallen Indium und Gallium überschreitet bereits derzeit der weltweite Verbrauch (Indium ca. 850 t, bei Gallium ca. 165 t) die jährliche Produktionsmenge um ein Mehrfaches (USGS Minerals Information). Besonders nachteilig ist der sehr stark steigende Verbrauch von Indium in Form von Indium-Zinn-Oxid in der Flüssigkristall- und OLED-Bildschirmherstellung, sowie die Verwendung von Gallium und Indium in der Produktion von Leuchtdioden, die sich als energiesparender Glühlampenersatz und als Hintergrundbeleuchtung für Flachbildschirme derzeit in der Markteinführung befinden.

Beim Indium wird daher noch in diesem Jahrzehnt mit einem Versiegen der Ressourcen gerechnet, da sich die theoretischen Indiumvorräte auf nur 6000 Tonnen, die ökonomisch abbaubaren Reserven auf sogar nur 2800 Tonnen belaufen. [3] [4]

Aufgrund des kleinen Anteils von Indium in den elektronischen Geräten (z.B. Mobiltelefone) wird zur Zeit ein Recycling mit Ausnahme von Japan kaum durchgeführt.

Verwendung

Die Verwendung des Indiums ist vielfältig. Indium zeigt eine hohe Duktilität und gute Gleit- und Schmierfähigkeit. Dadurch bilden galvanisch abgeschiedene Indiumüberzüge auf Blei-, Stahl- und Cadmium-Gleitlagern einen ausgezeichneten Oberflächenschutz gegen Abrieb. Indiumdichtungen werden auch in der kryogenen Vakuumtechnik als Dichtungsmaterial eingesetzt.

Infolge des niedrigen Schmelzpunktes von 157 °C kann Indium, mit anderen Metallen legiert, Speziallote bilden. Weiterhin kann die Eigenschaft des niedrigen Schmelzpunktes ausgenutzt werden, um Schmelzsicherungen für Branddetektoren herzustellen. Eine andere Anwendung der Indiumlegierungen besteht als Füllmasse für Hochtemperaturthermometer.

Aber auch umweltfreundliche quecksilberfreie Fieberthermometer haben Indium als Legierungsbestandteil in ihrer Füllmasse. Mit Kupfer, Mangan und Magnesium wird Indium als Legierungsbestandteil von magnetischen Werkstoffen verwendet. Gelegentlich wird Indium in Dentallegierungen verwendet. Indium und dessen Verbindungen spielen eine wichtige Rolle in der Halbleitertechnik. Die Einsatzgebiete seien hier kurz genannt:

  • Verwendung in Hallsonden, die zur Messung von Magnetfeldern dienen.
  • Ternäre Indiumlegierungen mit Schwermetallantimoniden zeigen anisotrope elektrische Eigenschaften.
  • Intermetallische indiumhaltige Verbindungen eignen sich zum Bau von InfrarotSensoren und Solarkollektoren.
  • Indiumzinnoxid (ITO, englisch indium tin oxid) ist lichtdurchlässig und elektrisch leitend und wird daher vielfältig als durchsichtige Zuleitung auf Solarzellen oder flüssig-kristallinen Digitalanzeigen (LCD) benutzt.

111Indium dient als Tracer in verschiedenen nuklearmedizinischen Untersuchungsverfahren.

Verbindungen

  • InGaAs: Indiumgalliumarsenid, ternärer Halbleiter mit einer im Vgl. zu GaAs verringerten Bandlücke.
  • In2O3: Indiumoxid, gelber Feststoff, entsteht bei der Oxidation von Indiumpulver
  • InSe: Indiumselenid, schwarze Kristalle, Verwendung als Halbleiter
  • InP: Indiumphosphid, spröde Masse, Halbleiter für Solarzellen
  • InCl3: Indium(III)-chlorid, weiße Flocken
  • In2S3: Indiumsulfid, Dünnschichthalbleiter (Solarzellen)

Sicherheitshinweise

Beim Umgang mit Indium sind - wie bei allen Chemikalien - die gesetzlichen Vorschriften zu beachten (z.B. Chemikaliengesetz, Mutterschutzgesetz). Als Pulver oder Staub ist es leicht entzündlich, in kompakter Form nicht brennbar.

Quellen

  1. Die stofflichen Grenzen des Wachstums
  2. Indium Reserven und Ressourcen
  3. Neue Zürcher Zeitung vom 7. Dezember 2005, [1]
  4. Indium Vorräte laut USGS Mineral Commodity Summaries (2006), [2]

Weblinks

Wiktionary
Wiktionary: Indium – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme und Übersetzungen
Commons
Commons: Indium – Bilder, Videos und Audiodateien
Quelle:
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