Erfahren Sie hier alles über das
Element Indium
Erfahren Sie hier alles über das Element Indium
Name: Indium
Symbol: In
Ordnungszahl: 49
Massenanteil an der Erdhülle: 1 · 10−5 %
Dichte: 7,31 g/cm3
Mohshärte: 1,2
Schmelztemperatur: 156,59 °C
Siedetemperatur: 2.072 °C
Elektr. Leitfähigkeit: 12,5 · 106 A·V-1·m-1
Indium zählt zur Bor-Gruppe im Periodensystem.
Name: Indium
Symbol: In
Ordnungszahl: 49
Massenanteil Erdhülle: 1 x 10−5 %
Dichte: 7,31 g/cm3
Mohshärte: 1,2
Schmelzpunkt: 156,59 °C
Siedepunkt: 2.072 °C
Elektr. Leitfähigkeit:
12,5 · 106 A·V-1·m-1
Indium zählt zur Bor-Gruppe im Periodensystem.
Eigenschaften
Indium ist ein silberweiß glänzendes Metall und besitzt einen Schmelzpunkt von gerade einmal 157 °C. Von den Metallen besitzen nur noch Quecksilber, Gallium und die meisten Alkalimetalle einen niedrigeren Schmelzpunkt. Flüssig ist Indium dann bis zu einer Temperatur von 2.000 °C.
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Weiches Schwermetall
In seiner Reinform ist Indium extrem weich. Es lässt sich mit einem Messer zerteilen, man kann mit dem Fingernagel Kerben hineindrücken oder sogar davon abbeißen. Versucht man jedoch Indium zu verbiegen, ertönt ein knackendes Geräusch und die Kristalle brechen.
Auf Glas hinterlässt flüssiges Indium dauerhaft einen dünnen Film, genau wie das sehr ähnliche Gallium. Indium ist beständig gegen Säuren und Laugen und besitzt eine hohe Neutronenabsorptionsfähigkeit.
- Von der Industrie wird Indium zu den Technologiemetallen gezählt – jenen Metallen, die für technologische Innovationen von besonderer Bedeutung sind.
- In anderen Kontexten wird Indium als Strategisches Metall bezeichnet, was seine Relevanz für die Wirtschaft eines Landes unterstreicht.
- Indium ist außerdem ein kritischer Rohstoff, also strategisch bedeutsam, aber nur endlich verfügbar.
- Von der Industrie wird Indium zu den Technologiemetallen gezählt – jenen Metallen die für technologische Innovationen von besonderer Bedeutung sind.
- In anderen Kontexten wird Indium als Strategisches Metall bezeichnet, was seine Relevanz für die Wirtschaft eines Landes unterstreicht.
- Indium ist außerdem ein kritischer Rohstoff, also strategisch bedeutsam, aber nur endlich verfügbar.
GESCHICHTE
1863 machen der Physiker Ferdinand Reich und der Chemiker Theodor Richter in Freiberg eine eher zufällige Entdeckung: Indium. Die Wissenschaftler hatten eigentlich die Existenz des Elements Thallium in der schwarzen Zinkblende der Freiberger Himmelfahrts-Fundgrube mittels Spektralanalyse nachweisen wollen. Statt der erwarteten grünen Spektrallinie des Thalliums finden sie jedoch eine indigoblaue, welche sie keinem der bekannten 60 Elementen zuordnen können. Seinen Namen verdankt Indium eben jenem Indigoblau seiner Spektrallinie.
Auf der Weltausstellung in Paris 1867 wird Indium erstmals vorgestellt. Für diesen Anlass wird ein 500g schwerer Barren gegossen, den Theodor Richter persönlich nach Paris bringt. Doch nur Eingeweihte bekommen das neue Element Indium auch zu sehen. Wie Chronist Carl Schiffner zu berichten weiß: „Er [Richter] stellte aber einen dem Indiumbarren äußerlich gleichaussehenden Bleibarren aus, während er den echten im Stiefelschaft bei sich trug und Fachgenossen heimlich zeigte.“
Sonderpostkarte zum 125. Jahrestag der Entdeckung des Indiums
Erst ab den 1930er Jahren kann Indium raffiniert und damit wirtschaftlich eingesetzt werden. Von 1933 an wird Indium zunächst als Legierungsbestandteil in Zahngold verwendet. Mit dem Zweiten Weltkrieg beginnt die weit umfangreichere Verwendung in hoch beanspruchten Kugellagern von Flugzeugmotoren, die durch Indium besonders abriebfest sind. Mit steigendem Indiumpreis wird dieser Einsatz aber bald unwirtschaftlich. Später wird Indium vor allem in der Elektronikindustrie als Lötmaterial eingesetzt. Auch Kontrollstäbe von Kernreaktoren werden aus einer Legierung mit Indium gefertigt, wobei in diesem Feld die Nachfrage als auch der Preis nach dem Reaktorunfall von Three Miles Island 1979 stark zurückgehen.
VORKOMMEN & GEWINNUNG
Indium kommt ausschließlich in Verbindung mit anderen Elementen vor. In reiner Form existiert es nicht. Bedingt durch den jeweiligen geringen Anteil ist ein gezielter Abbau von Indium nicht rentabel. Daher fällt Indium fast ausschließlich als Nebenprodukt bei der Produktion anderer Rohstoffe an. Zu 90 % wird Indium aus den Flugstäuben, die während der Verhüttung von Sphalerit (Zinksulfid) entstehen, gewonnen. Dafür verwendet man eine Lösung mit Schwefelsäure oder Salzsäure.
Indium wird per Elektrolyse gewonnen
Indium(III)-chlorid in Lösung wird mit Hilfe von Quecksilberelektroden zu elementarem Indium umgesetzt. Mittels Zonenschmelzverfahren oder durch mehrfache Elektrolyse von Indium(I)-chlorid-Salzschmelzen kann nach und nach über 99,99 % reines Indium gewonnen werden.
Das weltweite Zinkvorkommen und damit der Abbau von Indium konzentrieren sich auf China, Peru, Canada, Australia, und die USA. Die Primärgewinnung von Indium findet zu 50% in China statt, die restlichen Mengen verteilen sich auf Belgien, Canada, Japan, Peru, und Südkorea.
Sphalerit / Bild: Rob Lavinsky, irocks.com CC-BY-SA 3.0
ANWENDUNGSGEBIETE von Indium
Indium umgibt uns in fast allen Gegenständen des modernen Lebens: im Computermonitor am Arbeitsplatz, im Touchscreen des Smartphones und im superflachen TV-Bildschirm im Wohnzimmer.
Auch in der Photovoltaik und in der Nanotechnologie spielen Indium-Verbindungen eine bedeutende Rolle, ebenso wie bei Quantenpunkten für die Farbbrillanz von QLED-Bildschirmen.
Bildschirme
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Seit 1992 wird der größte Teil des geförderten Indiums zu Indium-Zinn-Oxid weiterverarbeitet. Mit Indium-Zinn-Oxid (ITO) beschichtete Materialien können verschiedene Funktionen erfüllen: Als Verpackung können mit ITO beschichtete Folien elektronische Bauteile vor elektrostatischer Ladung bewahren. Da sie Infrarotlicht reflektieren, werden ITO-beschichtete Folien auch als Wärmeschutz auf Fensterscheiben aufgebracht. Der wohl prominenteste Einsatzbereich sind jedoch die mit einem oder mehreren Fingern bedienbaren Bildschirme von Smartphones oder Tablets – die Touchscreens.
Bei Touchscreens sorgt die ITO-Legierung aus rund 90 % Indiumoxid und 10 % Zinnoxid dafür, dass transparente Flächen leitfähig werden. Die Legierung wird im Vakuum auf ein Trägermaterial aufgebracht. Dabei muss sie entweder bereits oxidiert sein, oder anschließend oxidiert werden. Denn erst dann glänzt sie nicht mehr metallisch, sondern ist durchsichtig.
Bei Flüssigkristall-Anzeigen (wie TFT-Bildschirmen) werden die Innenseiten von zwei übereinanderliegenden Glasplatten mit Indium-Zinn-Oxid beschichtet und der Zwischenraum mit einer Flüssigkristall-Lösung gefüllt. Die ITO-Beschichtung sorgt dann für die Weitergabe von elektrischen Signalen an die Flüssigkristalle.
Photodioden
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Indium wird als Indium-Arsenid für Licht empfangende Dioden (Photodioden) genutzt. Photodioden, die empfindlich im Wellenspektrum von Infrarot-Strahlung sind, eignen sich hervorragend für Wärmebildkameras. Bei Dioden aus Indium-Arsenid ist das der Fall – sie sind empfindlich von 800 bis 2.600 Nanometer. Wärmebildkameras sind klassischerweise bei Militär, Polizei oder Feuerwehr im Einsatz. Aber auch für Fahrerassistenz-Systeme bis hin zum autonomen Fahren sind solche Infrarotkameras unverzichtbar. Auch bei der energetischen Sanierung von Gebäuden leisten Wärmebildkameras gute Dienste.
ANWENDUNGSGEBIETE von indium
Indium umgibt uns in fast allen Gegenständen des modernen Lebens: im Computermonitor am Arbeitsplatz, im Touchscreen des Smartphones und im superflachen TV-Bildschirm im Wohnzimmer.
Auch in der Photovoltaik und in der Nanotechnologie spielen Indium-Verbindungen eine bedeutende Rolle, ebenso wie bei Quantenpunkten für die Farbbrillanz von QLED-Bildschirmen.
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Seit 1992 wird der größte Teil des geförderten Indiums zu Indium-Zinn-Oxid weiterverarbeitet. Mit Indium-Zinn-Oxid (ITO) beschichtete Materialien können verschiedene Funktionen erfüllen: Als Verpackung können mit ITO beschichtete Folien elektronische Bauteile vor elektrostatischer Ladung bewahren. Da sie Infrarotlicht reflektieren, werden ITO-beschichtete Folien auch als Wärmeschutz auf Fensterscheiben aufgebracht. Der wohl prominenteste Einsatzbereich sind jedoch die mit einem oder mehreren Fingern bedienbaren Bildschirme von Smartphones oder Tablets – die Touchscreens.
Bei Touchscreens sorgt die ITO-Legierung aus rund 90 % Indiumoxid und 10 % Zinnoxid dafür, dass transparente Flächen leitfähig werden. Die Legierung wird im Vakuum auf ein Trägermaterial aufgebracht. Dabei muss sie entweder bereits oxidiert sein, oder anschließend oxidiert werden. Denn erst dann glänzt sie nicht mehr metallisch, sondern ist durchsichtig.
Bei Flüssigkristall-Anzeigen (wie TFT-Bildschirmen) werden die Innenseiten von zwei übereinanderliegenden Glasplatten mit Gallium-Zinn-Oxid beschichtet und der Zwischenraum mit einer Flüssigkristall-Lösung gefüllt. Die ITO-Beschichtung sorgt dann für die Weitergabe von elektrischen Signalen an die Flüssigkristalle.
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Indium wird als Indium-Arsenid für Licht empfangende Dioden (Photodioden) genutzt. Photodioden, die empfindlich im Wellenspektrum von Infrarot-Strahlung sind, eignen sich hervorragend für Wärmebildkameras. Bei Dioden aus Indium-Arsenid ist das der Fall – sie sind empfindlich von 800 bis 2.600 Nanometer. Wärmebildkameras sind klassischerweise bei Militär, Polizei oder Feuerwehr im Einsatz. Aber auch für Fahrerassistenz-Systeme bis hin zum autonomen Fahren sind solche Infrarotkameras unverzichtbar. Auch bei der energetischen Sanierung von Gebäuden leisten Wärmebildkameras gute Dienste.
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