Rebajas de verano : ¡ -30% de descuento en todo el sitio ! |
El indio es el elemento químico de símbolo In y número atómico 49 en la tabla periódica. Es un elemento monoisotópico estable que pertenece al bloque p, al período 5, al grupo 13 así como al grupo IIIA (llamado del boro). Su radio atómico se aproxima a los 150 pm o 1,50 Å. Figura entre los metales pobres.
El cuerpo simple del indio se presenta en forma de un metal gris brillante, con un punto de fusión ligeramente superior a 156 °C. Tiene una buena resistencia a la corrosión atmosférica.
El indio es un metal maleable caracterizado por una química similar a la del aluminio, del galio, del cadmio y del talio. Su electronegatividad según Pauling es de aproximadamente 1,7 (8) frente a 1,6 para el Ga y 1,5 para el Al respectivamente.
El In es un metal raro que fue inicialmente considerado como un “elemento de laboratorio” hasta principios del período de entreguerras. Desde 1924, se constató su capacidad para estabilizar los metales no ferrosos. Luego, fue empleado para formar un revestimiento protector y anticorrosión de larga duración. En 1940, este proceso permitió optimizar el rendimiento de los rodamientos de bolas instalados en los equipos aeronáuticos militares.
En 1970, el químico Bruce Mahan afirmó que el indio no tenía mucha utilidad. Sin embargo, a principios de los años 1980, los químicos que participaron en la elaboración de la Encyclopedia Universalis constataron los pocos compuestos de indio caracterizados y conocidos.
Más recientemente, su demanda en la elaboración de pantallas planas LCD ha aumentado. Esto ha provocado un aumento de su precio que pasó de 80 a 800 € el kilo. Las tasas corrientes entre 2001 y 2005 evaluaron este aumento de precio entre 70 y 1000 $ el kilo. La escasez que actualmente prevalece lo califica como materia prima mineral crítica.
Fue en 1863 cuando el indio fue identificado por el profesor de física/química Ferdinand Reich y el químico, metalúrgico y mineralogista Hieronimus Theodor Richter. Realizaron experimentos con minerales de cobre a base de “blenda de Freiberg” y de zinc. Utilizaron un espectrógrafo, inventado por el químico alemán Robert Wilhelm Bunsen, que detecta la presencia de talio por su color verde distintivo.
El nombre del indio proviene de su color que recuerda más o menos al del índigo, o indǐcum en latín clásico e indium en latín medieval. Presenta una raya violeta más mínima de su espectro atómico y una raya azul oscuro intensa.
En 1867, el químico Richter logró fácilmente aislar el sulfuro de indio, el cloruro de indio, y luego el hidróxido de indio. Encontró dificultades con los (sub)óxidos de indio. Sin embargo, pudo extraer el cuerpo simple metálico del In utilizando el sesquióxido de indio. Recurrió al carbón vegetal (carbón activado) y soda, seguido de un tratamiento con gas hidrógeno para obtener cuantitativamente metal puro.
En la década de 1880, un químico experimentado debía utilizar 100 kilogramos de “blenda de Freiberg” para recolectar aproximadamente 30 gramos de indio, mediante un tratamiento químico con ácido. El tratamiento de la blenda comienza con una disolución parcial en ácido clorhídrico diluido. Luego, es seguido por la precipitación del In extraído con zinc para formar un residuo negro impuro compuesto de Pb, de Cu y de Fe. A continuación, se realiza un ataque en caliente con un exceso de ácido sulfúrico concentrado hasta la evaporación completa. Después, la materia seca se sumerge en agua para diluir fácilmente los sulfatos de zinc, de indio, de cobre y de hierro. Luego, se añade una cantidad excesiva de amoníaco en la solución acuosa para obtener un precipitado de óxido de In impuro con algunas trazas de óxido de hierro. El ácido sulfúrico diluido puede diluir la sal de indio que será precipitada por zinc puro. Como profesor de química en la Universidad de Heidelberg y amigo de Reich, Bunsen aportó su experiencia a la creación del espectrómetro de llama en la Bergakademie de Freiberg. En reconocimiento, recibió muestras de indio metal. Así, pudo demostrar que la capacidad térmica másica del indio obedece a la ley específica de los calores.
El In tiene 39 isótopos conocidos con números de masa entre 97 y 135, así como 47 isómeros nucleares. 113In es el único estable y le confiere el estatus de elemento monoisotópico. Sin embargo, el indio natural está compuesto mayoritariamente (aproximadamente 95,7%) por el 115In, un radioisótopo débilmente radiactivo. Su vida media es del orden de 441.000 billones de años. Al igual que el telurio y el renio, el elemento 49 no se considera como un mononucleídico. En efecto, su radioisótopo de larga duración es más abundante que su isótopo estable. La masa atómica estándar del In es 114,818(3) u.
El indio es un elemento raro con un clarke de 100 a 50 mg por tonelada. Su abundancia se estima en 0,1 ppm, lo que lo hace 30 veces más raro que el galio.
El elemento 49 puede encontrarse en su forma pura en la naturaleza que los mineralogistas designan bajo el nombre de “indio nativo”. Sin embargo, se encuentra en cantidades muy pequeñas en las explotaciones de hierro, de plomo, de cobre, de zinc. También ha sido detectado en forma de trazas en diferentes sulfuros, como las blendas.
El indio se obtiene principalmente como subproducto del refinado del zinc, y anteriormente del plomo. Posteriormente, se somete a un refinado por vía electrolítica antes de ser transformado en metal.
He aquí lo que se puede afirmar con respecto a los cuerpos simples y compuestos químicos del indio.
El indio es un metal raro, brillante, de color plateado o gris plateado. A 20 °C, adquiere una densidad media de 7,31. Posee un hermoso pulido y una reflectividad cercana a la de la plata. Puede ser empleado como un espejo, cuya superficie es poco atacada por la corrosión. Se utiliza como revestimiento galvanoplástico anticorrosivo o para un tratamiento de superficie anti-desgaste.
Al igual que el galio, el indio permanece estable en el agua y en el aire, a menos que haya presencia de oxígeno libre.
El In puede ser arañado por la uña. Se estira y un cuchillo afilado puede cortarlo. Se asemeja al plástico y se deforma muy fácilmente. Comparado con el plomo, el elemento 49 se distingue por su maleabilidad, ya que es más flexible y más blando. La operación de endurecimiento no provoca endurecimiento y su laminado en frío sigue siendo facilitado. Sin embargo, bajo una presión más importante, las placas o pastillas metálicas pueden fracturarse.
Durante los choques repetidos, la fricción del indio con un pedazo de galio provoca una transferencia de energía mecánica y térmica. Se obtiene así una aleación casi líquida de GaIn que tiene la capacidad de extenderse lentamente sobre una superficie fría, como el vidrio, para dar un efecto espejo. Con la punta de un bastoncillo de algodón impregnado de esta aleación, también se puede escribir sobre papel.
Cuando las varillas, barras, pastillas, placas o lingotes de indio son doblados o sometidos a una tensión, esto genera sonidos distintivos. Se describen como gritos agudos, crunch o crackling noise en inglés. Son el resultado de fricciones internas de cristales grandes. Esto provoca una separación brusca y brutal de los pares de cristales, como en el caso del estaño curvado. Las propiedades plásticas del In se mantienen incluso a temperaturas muy bajas.
El indio presenta un punto de fusión relativamente bajo a 156,6 °C. Su punto de ebullición bastante elevado de 2.000 °C (alrededor de 2.300 K) le confiere un amplio rango de fusión que supera los 1.800 °C. Cuando está en estado líquido, el In se caracteriza por su gran fluidez y su capacidad para penetrar fácilmente en las fisuras y los poros de los materiales.
Por otra parte, el indio se comporta como un material diamagnético. Presenta propiedades de semiconductor eléctrico, reacciona al efecto Peltier y posee una conductividad térmica conservada. A temperaturas inferiores a 3,41 K, el elemento 49 se vuelve superconductor.
En asociación con el germanio, el In puede ser empleado en las uniones de transistor n-p-n.
Las aleaciones con indio son numerosas y a menudo diseñadas para aplicaciones específicas.
La aleación Ga0.76In0.24 es líquida bajo temperatura ambiente. Sus propiedades son similares a las del galinstan.
Los estados de oxidación comunes del indio son el I y el III y ocasionalmente el II.
Los estados de oxidación más comunes del indio son el I y el III, a veces el II. En las combinaciones elementales, el In metal es monovalente debido a la inercia del par orbital s. Sin embargo, numerosos compuestos trivalentes del indio presentan propiedades semiconductoras, lo que puede ser buscado en ciertas aplicaciones. Las propiedades químicas esenciales son similares a las del cadmio. Sin embargo, el óxido de indio se distingue por su insolubilidad en el amoníaco.
A temperatura ambiente, el indio es resistente a la oxidación en el aire. Sometido a una temperatura muy elevada, se inflama con luces azul-violetas características. Deja como residuo un polvo amarillo, el sesquióxido de indio, poco fusible y que se puede disolver en los ácidos. La fórmula es la siguiente:
4 Insólido metal calentado al rojo + 3 O2 gas oxígeno en barrido → 2 In2O3 sesquióxido de indio
La mayoría de los ácidos minerales son capaces de diluir el metal indio. Sin embargo, no puede serlo ni por el agua, ni por las bases. El cianuro de potasio puede disolver el In. El método de cianuración es un proceso que purifica el In.
La producción habitual del indio implica su extracción por electrólisis a partir de sus sales en solución acuosa. Es un reductor más débil que el aluminio y el galio. Se puede establecer la siguiente fórmula:
In3+ + 3 e− → In0 metal
El potencial de electrodo normal es ε0 del orden de −0,34 V con log K = -17,2.
En estado hidratado, el ion indio es monovalente o trivalente. Las soluciones que contienen iones In3+ sufren una hidrólisis importante. Se forman complejos del tipo [In (H2O))6]3+ idéntico al del galio [Ga(H2O)6]3+. El radio iónico del In3+ es igual a 81 pm, es decir 0,81 Å.
A alta temperatura, el In tiene la capacidad de formar compuestos con los halógenos y el azufre. Por ejemplo, el cloruro de indio divalente InCI2, similar al GaCl2 se obtiene mediante la siguiente fórmula:
Insólido metal + 2 HCl gas reactivo → InCl2 dicloruro de indio + H2 gas hidrógeno
De hecho, es una estructura en In2Cl2.
Las sales de indio se forman tras la reacción del ácido mineral sobre los óxidos y el metal. Diversas técnicas de cristalización son utilizadas en este sentido. Estas sales dan un sabor metálico al agua que las disuelve, según los antiguos glicocímicos. Cuando son probadas a la llama, producen una llama poco luminosa con dos rayas características, azul oscuro y violeta más débil.
Los compuestos más comunes del indio son:
También existen otros compuestos trivalentes semiconductores.
A diferencia de ciertos elementos, el In no se considera como un oligoelemento esencial para los seres vivos. No tiene un rol biológico conocido.
indio
Ingeridas en dosis bajas, las sales de indio se consideran poco tóxicas. Sin embargo, su administración por inyección subcutánea o intravenosa las transforma en venenos violentos. Alteran gravemente el funcionamiento del corazón, de la sangre, del hígado y de los riñones. Cuando son consumidas de manera crónica o en dosis altas (algunos miligramos), pueden dañar irreversiblemente estos órganos. Estudios realizados en la década de 1970 supusieron que podrían tener una actividad antitumoral.
Para el hombre, la sociedad japonesa de medicina del trabajo ha establecido un umbral de exposición profesional de 3 μg/L de suero sanguíneo. Esta recomendación está basada en las escasas informaciones concernientes a los efectos perjudiciales del indio sobre la salud de los trabajadores expuestos a partículas que contienen In (metalurgia o reciclaje de metales). Actualmente, el indio se encuentra en varios objetos electrónicos. Así, los expertos en toxicología recomiendan “prestar una atención mucho mayor a la exposición humana a los compuestos de indio y las precauciones contra una exposición eventual a los compuestos del indio son primordiales para la gestión de la salud de los trabajadores que manipulan indio”.
El In dispone de una característica única que le permite ser empleado como material de sellado para las superficies metal-metal o no metálicas. Esto permite la realización de sellos herméticos entre vidrio y metal, vidrio y vidrio, mármol, cuarzo, loza. También se cuenta la porcelana, que puede reemplazar al vidrio en diversas aplicaciones.
Las soldaduras con indio aseguran la impermeabilidad de las juntas metal-no metal en los dispositivos bajo vacío. El indio se utiliza en los ensamblajes de juntas y otros sellos a temperaturas cercanas a las del oxígeno líquido. Se constata este principio de soldadura en frío en los ensamblajes de semiconductores sensibles y de transistores.
Además, para evitar la corrosión, se utilizan aleaciones de indio en revestimientos galvanoplásticos. En fabricación de espejos, el In suscita un interés particular debido a su capacidad reflectora que equivale a la de la plata. También proporciona una mejor resistencia a la corrosión.
En el campo de la mecánica, el indio se utiliza en la fabricación de cojinetes para rodamientos lisos. La aleación obtenida tiene propiedades anti-fricción. La combinación del In con el acero reduce la resistencia a la fricción, que se traduce en una disminución de las pérdidas de potencia.
El indio se asocia comúnmente con el galio en la composición de aleaciones de bajo punto de fusión. Es empleado en ciertas soldaduras a fin de prescindir del uso de plomo. La aleación galio-indio (76% – 24%) es líquida a temperatura ambiente. Se utiliza, de manera experimental, para crear espejos líquidos no contaminantes en reemplazo del mercurio en los telescopios.
Las aleaciones particularmente fusibles contienen comúnmente bismuto (Bi), cadmio (Cd), plomo (Pb) y estaño (Sn). Se recurre a ellas en los cortacircuitos, los sistemas de seguridad Sprinkler y los termistores o reguladores de calor.
Las aleaciones binarias con cadmio (Cd)/zinc (Zn) son requeridas en el marco de las soldaduras al aluminio.
Las aleaciones de indio en asociación con el arsénico (As) y el antimonio (Sb) son indispensables en la elaboración de fotoconductores, de detectores de fuentes de calor infrarrojo (IR) y de transistores. El arseniuro de indio (InAs) y el seleniuro de indio (InSe) son semiconductores. La resistividad de la aleación InSb cambia en función de las diferentes radiaciones infrarrojas. Como semiconductor con unión de cristales pn y np, este antimoniuro de indio se emplea como fotoconductor en los detectores infrarrojos y los filtros infrarrojos.
Para obtener vidrios coloreados en amarillo pálido, se emplea el óxido de indio trivalente In2O3 como pigmento.
Las pantallas de cristal líquido son la principal aplicación del indio, constituyendo aproximadamente el 80% de su uso.
El óxido de indio(III) (In2O3), cuando se aplica en capa fina, presenta una conductividad eléctrica a la vez que sigue siendo transparente. Se adhiere sólidamente al vidrio. Cuando se mezcla con óxido de estaño(IV) (SnO2), forma el óxido de indio-estaño (ITO). Este material entra en la fabricación de los finos electrodos transparentes utilizados en las pantallas de cristal líquido (LCD), incluidas las pantallas táctiles.
Ciertos compuestos de indio son reconocidos por sus propiedades fotoconductoras excepcionales. Son explotados en:
El In se emplea bajo diferentes formas tales como el seleniuro de indio (InSe2), el nitruro de indio-galio (InGaN) y el diseleniuro de cobre-indio (CuInSe2). Actualmente, las investigaciones sobre células con varias capas, tales como el galio-indio-fósforo (GaInP), el arseniuro de galio (GaAs) y el germanio (Ge), ofrecen perspectivas de rendimientos superiores al 30%.
Este tipo de célula presenta un rendimiento inferior del orden del 10 al 20%. Sin embargo, son más simples de producir en gran dimensión. Se utilizan especialmente:
También se explota el In con miras a incorporarlo en los paneles fotovoltaicos y en los detectores infrarrojos. Estos últimos contienen arseniuro de indio a razón de 3,8 μm y antimonio de indio InSb alcanzando 5 μm.
El fosfuro de indio (InP) es utilizado como sustrato para la fabricación de componentes optoelectrónicos tales como los diodos electroluminiscentes (LED), los diodos láser y los fotodiodos. Es ampliamente utilizado en las redes de comunicación de fibra óptica, especialmente en los FTTH (Fiber to the Home), las redes metropolitanas y las de larga distancia (1300 nm y 1550 nm).
El In dispone de una capacidad de absorción de neutrones elevada, medida a 194 barns. Se le combina con la plata y el cadmio como absorbente neutrónico en los racimos de control de los reactores de agua presurizada o de los reactores nucleares.
La medida del flujo de neutrones térmicos de los reactores nucleares es posible con indio. En el ámbito de la protección civil, entra en el diseño de dosímetros de neutrones, generalmente utilizados en zona controlada.
En medicina nuclear, el 111In emite dos radiaciones gamma a energías de 173 y 247 keV, permitiendo así la realización de ciertos exámenes. Entre ellos, la gammagrafía puede ser efectuada utilizando glóbulos blancos marcados con indio 111. El objetivo es identificar los procesos abdominales activos así como las infecciones recientes que datan de menos de 2 semanas. En asociación con ciertos medicamentos, este radioisótopo puede dirigirse a diferentes tumores neuroendocrinos tales como los insulinomas, los paragangliomas, los gastrinomas, los feocromocitomas y los carcinoides. Su utilización es también indispensable en la cisternografía. Por otra parte, en medicina nuclear, el indio existe también bajo la forma del isótopo 113.
A fin de preservar piezas que están sumergidas en agua de mar, se utilizan ánodos de sacrificio.
Desde los años 2000, la producción de aparatos con pantallas LCD ha conocido un crecimiento exponencial. Esto engloba, entre otros, productos tales como los televisores, los ordenadores, los receptores GPS, los teléfonos móviles, las cámaras fotográficas. El óxido de indio dopado con el óxido de estaño(IV) ofrece la combinación perfecta entre transparencia y conductividad eléctrica. Esto es esencial para el reconocimiento del tacto en las pantallas táctiles capacitivas o pantallas multicapas. Así, una pantalla plana de quince pulgadas (aproximadamente cuarenta centímetros) contiene alrededor de un gramo de indio. Cada mes, las grandes fábricas de diseño recurren a varias toneladas de In.
En consecuencia, el precio del indio ha conocido un aumento significativo. El coste pasó de 70 dólares el kilogramo en 2001 a un pico de 1.000 dólares en 2005. En 2010, se intercambia entre 400 y 600 dólares.
Durante el año 2009, la demanda subió hasta 1.210 toneladas, de las cuales el 50% provenían del reciclaje.
En 2008, la producción minera anual era de 570 toneladas. En 2009, alcanzó 600 toneladas. La mayoría de esta cantidad venía de desechos específicos, especialmente en Corea del Sur, en China y en Japón.
Según el U.S Geological Survey, los recursos naturales de indio en 2010 están repartidos como sigue:
El 15% restante se encuentra en los demás países.
En 2006, la producción de China fue evaluada en el 60% del indio mundial. Sin embargo, debido a los temores de agotamiento, que fue previsto en 2020, China ha tomado el partido de disminuir progresivamente sus exportaciones. El objetivo es preservar su mercado interior. La rarefacción de estos recursos fue puesta en evidencia el 7 de septiembre de 2010. Un barco de pesca chino fue detenido frente a las islas japonesas Senkaku, provocando una tensión entre Japón y China. Otros países, como Canadá y Rusia, también están vigilando sus propios filones.
En 2007, las reservas de indio se estimaban en 11.000 toneladas, lo que representa una ratio de 19,3 años entre las reservas del año 2007 y la producción anual de 2008.
Desde 2010, el entusiasmo por los aparatos electrónicos con pantalla táctil (ordenadores, smartphones, tabletas táctiles…) ha precipitado el agotamiento del indio. Las reservas planetarias conocidas de indio se han reducido en algunas décadas. Sin embargo, los métodos de reciclaje son actualmente costosos y contaminantes.
Por consiguiente, laboratorios llevan intensivamente investigaciones para mejorar el reciclaje, por ejemplo utilizando la electrodeposición en líquido iónico a temperatura ambiente. También estudian varias posibilidades, tales como el desarrollo de polímeros de carbono, como sustituto a los óxidos metálicos raros.
a partir de 49€
Hecho en España
Disponible, 7 días a la semana
Dentro de 14 días, satisfecho o reembolsado
PayPal, tarjeta de crédito, Visa, Mastercard, transferencia bancaria
4x sin intereses desde 30€ de compra con PayPal