O índio é um metal prateado brilhante que é tão macio e maleável que pode ser arranhado com uma unha e dobrado em praticamente qualquer forma. Na natureza, o índio é bastante raro e quase sempre é encontrado como oligoelemento em outros minerais - particularmente no zinco e chumbo - dos quais é normalmente obtido como subproduto. Sua abundância estimada na crosta terrestre é de 0,1 partes por milhão (ppm) - um pouco mais abundante que prata ou mercúrio, de acordo com a Royal Society of Chemistry.
O índio tem um baixo ponto de fusão para um metal: 156,6 graus Fahrenheit (156,6 graus Celsius). Em qualquer coisa acima dessa temperatura, ela queima com uma chama violeta ou índigo. O nome do índio é derivado da brilhante luz índigo que mostra em um espectroscópio.
Apenas os fatos
- Número atômico (número de prótons no núcleo): 49
- Símbolo atômico (na tabela periódica dos elementos): Em
- Peso atômico (massa média do átomo): 114.8.8
- Densidade: 7,31 gramas por centímetro cúbico
- Fase à temperatura ambiente: Sólido
- Ponto de fusão: 156,6 graus C (313,88 graus F)
- Ponto de ebulição: 3.761,6 F (2.072 C)
- Número de isótopos (átomos do mesmo elemento com um número diferente de nêutrons): 35 cujas meias-vidas são conhecidas; 1 estável; 2 que ocorrem naturalmente
- Isótopo mais comum: In-115
Descoberta
O índio foi descoberto em 1863 pelo químico alemão Ferdinand Reich na Escola Freiberg de Minas, na Alemanha. Reich estava estudando uma amostra de uma mistura de minerais de zinco que, segundo ele, poderia conter o elemento tálio descoberto recentemente. Depois de assar o minério para remover a maior parte do enxofre, ele aplicou ácido clorídrico nos demais materiais. Ele então observou um sólido amarelado aparecer. Ele suspeitava que esse poderia ser o sulfeto de um novo elemento, mas, como era daltônico, pediu ao colega alemão Hieronymous T. Richter que examinasse o espectro da amostra. Richter notou uma linha violeta brilhante, que não correspondia à linha espectral de nenhum elemento conhecido.
Trabalhando juntos, os dois cientistas isolaram uma amostra do novo elemento e anunciaram sua descoberta. Eles nomearam o novo elemento índio, após a palavra latina indicum, significando violeta. Infelizmente, seu relacionamento azedou quando Reich soube que Richter havia afirmado ser o descobridor, de acordo com a Royal Society of Chemistry (RSC).
Usos
Mais de um século após a descoberta do índio, o elemento ainda estava em relativa obscuridade, pois ninguém sabia o que fazer com ele. Hoje, o índio é vital para a economia mundial na forma de óxido de índio e estanho (ITO). Isso ocorre porque a ITO continua sendo o melhor material para atender à crescente necessidade de LCDs (telas de cristal líquido) em telas sensíveis ao toque, TVs de tela plana e painéis solares.
O ITO possui várias propriedades que o tornam perfeito para LCDs e outros monitores de tela plana: É transparente; conduz eletricidade; adere fortemente ao vidro; resiste à corrosão; e é quimicamente e mecanicamente estável.
O ITO também é comumente usado para fazer revestimentos finos para vidro e espelhos. Quando revestido sobre os pára-brisas de aeronaves ou carros, por exemplo, a ITO permite que o vidro descongele ou desfaça a névoa, e pode reduzir os requisitos de ar condicionado.
A crescente demanda por LCDs aumentou consideravelmente os preços do índio nos últimos anos, segundo o RSC. No entanto, a reciclagem e a eficiência da fabricação ajudaram a criar um bom equilíbrio entre oferta e demanda.
O índio é comumente usado para fazer ligas e é frequentemente chamado de "vitamina do metal", o que significa que pequenos níveis de índio podem fazer uma diferença drástica em uma liga, segundo o RSC. Por exemplo, adicionar pequenas quantidades de índio às ligas de ouro e platina as torna muito mais difíceis. As ligas de índio são usadas para revestir os rolamentos de motores de alta velocidade e outras superfícies metálicas. Suas ligas de baixo ponto de fusão também são usadas em cabeças de aspersão, elos de portas corta-fogo e plugues fusíveis.
O metal índio permanece incomumente macio e maleável a temperaturas muito baixas, tornando-o perfeito para uso em ferramentas necessárias em condições extremamente frias, como bombas criogênicas e sistemas de alto vácuo. Outra qualidade única é a sua viscosidade, tornando-a muito útil como solda.
O índio é usado na fabricação de vários dispositivos elétricos, como retificadores (dispositivos que convertem uma corrente alternada em uma direta), termistores (um resistor elétrico dependente da temperatura) e fotocondutores (dispositivos que aumentam sua condutividade elétrica quando expostos à luz).
Fonte e abundância
O índio raramente é encontrado de natureza não combinada e normalmente é encontrado em minérios de zinco, ferro, chumbo e cobre. É o 61º elemento mais comum na crosta terrestre e cerca de três vezes mais abundante que a prata ou o mercúrio, de acordo com o US Geological Survey (USGS). Estima-se que perfaz cerca de 0,1 partes por milhão (ppm) na crosta terrestre. Em peso, o índio é estimado em 250 partes por bilhão (ppb), de acordo com a Chemicool. O índio natural é uma mistura dos isótopos I-115 (95,72 por cento) e I-113 (4,28 por cento), de acordo com a Encyclopaedia Britannica.
A maioria dos índios comerciais vem do Canadá e é de cerca de 75 toneladas por ano. Estima-se que as reservas do metal excedam 1.500 toneladas. Às vezes, os solos cultivados são mais ricos em índio do que os não cultivados, com níveis tão altos quanto 4 ppm, de acordo com Lenntech.
Quem sabia?
- O metal índio solta um "grito" agudo quando dobrado. Semelhante ao "choro de lata", esse grito soa mais como um som de estalo.
- O índio é semelhante ao gálio, pois molha rapidamente o vidro e é muito útil na fabricação de ligas de baixo ponto de fusão. Uma liga que consiste em 24% de índio e 76% de gálio é líquida à temperatura ambiente.
- A primeira aplicação de índio em larga escala foi um revestimento para rolamentos em motores de aeronaves de alto desempenho na Segunda Guerra Mundial, de acordo com o USGS.
- Amostras de metal índio não combinado foram encontradas em uma região da Rússia, de acordo com a Lenntech.
Melhores baterias
O revestimento de índio poderia um dia levar a baterias de lítio recarregáveis mais poderosas e duradouras, de acordo com um estudo publicado na revista Angewandte Chemie. O revestimento de índio ofereceria um depósito mais uniforme de lítio durante o carregamento, protegeria quaisquer reações colaterais negativas e aumentaria o armazenamento.
Uma bateria de íon de lítio é um tipo de bateria recarregável comumente usada em tecnologias portáteis, como telefones celulares e laptops. Durante a descarga, os íons de lítio se movem do eletrodo negativo (ânodo) para o eletrodo positivo (cátodo). Enquanto a bateria está carregando, os íons de lítio viajam na direção oposta - o eletrodo negativo se torna o cátodo e o eletrodo positivo se torna o ânodo.
Atualmente, as baterias de íon-lítio usam anodos feitos de grafite que são usados para armazenar lítio quando a bateria é carregada. Uma alternativa promissora ao uso da grafite seria os ânodos metálicos - como o metal de lítio - que poderiam oferecer uma capacidade de armazenamento muito maior. No entanto, um grande problema com o uso de ânodos metálicos é que há uma deposição desigual do metal enquanto a bateria está carregando. Isso leva à formação de dendritos (uma massa de cristal com uma estrutura ramificada semelhante a uma árvore). Após uso prolongado, esses dendritos crescem tanto que podem causar um curto-circuito na bateria.
Outro problema com os ânodos metálicos é que eles causam reações colaterais indesejáveis entre os eletrodos de metal reativos e o eletrólito (o material que permite que a eletricidade flua entre os eletrodos positivos e negativos). Essas reações podem reduzir significativamente a vida útil da bateria.
Pesquisadores do Instituto Politécnico Rensselaer e da Universidade Cornell introduziram uma nova alternativa: revestir o lítio em uma solução de sal de índio. A camada de índio é uniforme e auto-reparável quando o eletrodo está em uso. Sua composição química permanece a mesma e permanece intacta durante os ciclos de carga / descarga, evitando reações colaterais, de acordo com o comunicado de imprensa do estudo no Science Daily. Os dendritos também são eliminados, permitindo que a superfície permaneça lisa e compacta.
