Índio: descoberta, estrutura, propriedades, isótopos, usos, riscos - Ciência - 2023

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o indiano É um metal que pertence ao grupo 13 da tabela periódica e possui o símbolo químico In. Seu número atômico é 49, ₄₉Em e ocorre na natureza como dois isótopos:¹¹³dentro e ¹¹⁵Em, sendo este último o mais abundante. Os átomos de índio são encontrados na Terra como impurezas em minérios de zinco e chumbo.

É um metal particular, pois é o mais macio que pode ser tocado sem muitos riscos para a saúde; ao contrário do lítio e do rubídio, que queimavam terrivelmente a pele ao reagir com sua umidade. Um pedaço de índio pode ser cortado com uma faca e fraturado com a força dos dedos, emitindo um crocante característico.

Quem ouvir esse nome de metal certamente vai se lembrar da Índia, mas seu nome deriva da cor índigo, que é observada quando o teste de chama é realizado. Nesse sentido, é bastante semelhante ao potássio, queimando seu metal ou seus compostos com uma chama muito característica, por meio da qual o índio foi detectado pela primeira vez nos minerais esfalerita.

O índio compartilha muitas qualidades químicas com o alumínio e o gálio, ocorrendo na maioria de seus compostos com um número de oxidação de +3 (Em³⁺) Combina excelentemente com ligas formadoras de gálio com baixo ponto de fusão, um dos quais é galinstan.

As aplicações de índio baseiam-se em materiais de revestimento com suas ligas, tornando-os eletricamente condutores e flexíveis. O índio cobre alguns copos para dar-lhes maior brilho, substituindo a prata. No mundo da tecnologia, o indiano é encontrado nas telas de LCD e touch.

Descoberta

Em 1863, o químico alemão Ferdinand Reich procurava vestígios do elemento tálio, através da linha verde de seu espectro de emissão, em minerais de zinco; especificamente amostras de esfalerita (ZnS) ao redor da Saxônia. Depois de torrar os minerais, remover seu conteúdo de enxofre, digeri-los em ácido clorídrico e destilar o cloreto de zinco, obteve um precipitado cor de palha.

Diante da descoberta, Reich decidiu fazer uma análise espectroscópica; mas porque não tinha olhos bons para observar as cores, ele pediu ajuda a seu colega Hieronymus Theodor Richter nessa tarefa. Richter foi quem observou uma linha espectral azulada, que não coincidia com o espectro de nenhum outro elemento.

Os dois químicos alemães estavam diante de um novo elemento, que recebeu o nome de índio pela cor índigo da chama quando seus compostos foram queimados; e por sua vez, o nome desta cor deriva da palavra latina indicum, o que significa Índia.

Um ano depois, em 1864, excitados e após prolongada série de precipitação e purificação, isolaram uma amostra de índio metálico por eletrólise de seus sais dissolvidos em água.

Estrutura do índio

Os átomos de índio, In, coalescem usando seus elétrons de valência para estabelecer uma ligação metálica. Assim, eles acabam sendo dispostos em um cristal centrado no corpo com uma estrutura tetragonal distorcida. As interações entre os átomos In-In vizinhos no cristal são relativamente fracas, o que explica porque o índio tem um baixo ponto de fusão (156 ºC).

Por outro lado, as forças que unem dois ou mais cristais de índio também não são fortes, caso contrário não se moveriam, dando ao metal sua suavidade característica.

Propriedades

Aparência física

É um metal prateado notavelmente macio. Ele pode ser rasgado com a pressão da unha, cortado com uma faca ou riscado em linhas brilhantes em uma folha de papel. É possível até mastigar e deformar com os dentes, desde que achatado. Da mesma forma, é muito dúctil e maleável, possuindo propriedades plásticas.

Quando o índio é aquecido com um maçarico, emite uma chama de cor índigo, ainda mais brilhante e mais colorida que a do potássio.

Massa molar

114,81 g / mol

Ponto de fusão

156,60 ºC

Ponto de ebulição

2072 ° C

Como o gálio, o índio tem uma ampla faixa de temperatura entre seu ponto de fusão e seu ponto de ebulição. Isso reflete o fato de que as interações In-In no líquido são mais fortes do que aquelas que predominam no vidro; e que, portanto, uma gota de índio é mais fácil de obter do que seus vapores.

Densidade

À temperatura ambiente: 7,31 g / cm³

Bem no ponto de fusão: 7,02 g / cm³

Eletro-negatividade

1,78 na escala de Pauling

Energias de ionização

Primeiro: 558,3 kJ / mol

Segundo: 1820,7 kJ / mol

Terceiro: 2704 kJ / mol

Condutividade térmica

81,8 W / (m K)

Resistividade elétrica

83,7 nΩm

Dureza de Mohs

1,2. É apenas ligeiramente mais duro que o pó de talco (não confunda tenacidade com tenacidade).

Reatividade

O índio se dissolve em ácidos para formar sais, mas não se dissolve em soluções alcalinas, nem mesmo com hidróxido de potássio quente. Reage em contato direto com enxofre, oxigênio e halogênios.

O índio é relativamente anfotérico, mas se comporta mais como uma base do que como um ácido, sendo suas soluções aquosas ligeiramente básicas. The In (OH)₃ ele se redissolve com a adição de mais álcalis dando origem aos complexos índia, In (OH)₄^–, assim como acontece com os aluminatos.

Configuração eletronica

A configuração eletrônica do índio é a seguinte:

[Kr] 4d¹⁰ 5s² 5 p¹

Desses treze elétrons, os últimos três dos orbitais 5s e 5p são os elétrons de valência. Com esses três elétrons, os átomos de índio estabelecem sua ligação metálica, como o alumínio e o gálio, e formam ligações covalentes com outros átomos.

Números de oxidação

O acima mencionado serve para sugerir de uma vez que o índio é capaz de perder seus três elétrons de valência, ou ganhar cinco para se tornar isoeletrônico ao gás nobre xenônio.

Se em um composto assumirmos que ele perdeu seus três elétrons, ele permanecerá como o cátion trivalente em³⁺ (em analogia com Al³⁺ e Ga³⁺) e, portanto, seu número de oxidação será +3. A maioria dos compostos de índio são In (III).

Entre outros números de oxidação encontrados para o índio, temos: -5 (Em^5-), -2 (em^2-), -1 (em^–), +1 (em⁺) e +2 (em²⁺).

Alguns exemplos de compostos In (I) são: InF, InCl, InBr, InI e In₂O. Todos eles são compostos relativamente raros, enquanto os de In (III) são os predominantes: In (OH)₃, No₂OU₃, InCl₃, InF₃etc.

Em (I) os compostos são poderosos agentes redutores, nos quais In⁺ doa dois elétrons para outras espécies para se tornarem³⁺.

Isótopos

O índio ocorre na natureza como dois isótopos: ¹¹³dentro e ¹¹⁵Em, cujas abundâncias terrestres são 4,28% e 95,72%, respectivamente. Portanto, na Terra temos muito mais átomos de ¹¹⁵Em que de ¹¹³No. o ¹¹⁵In tem meia-vida de 4,41,10¹⁴ anos, tão grande que é praticamente considerado estável, apesar de ser um radioisótopo.

Atualmente, um total de 37 isótopos artificiais de índio foram criados, todos radioativos e altamente instáveis. De todos eles, o mais estável é o ¹¹¹In, que tem meia-vida de 2,8 dias.

Formulários

Ligas

O índio se dá muito bem com o gálio. Ambos os metais formam ligas que derretem a baixas temperaturas, parecendo líquidos de prata, com os quais o mercúrio é suplantado em várias de suas aplicações. Da mesma forma, o índio também se amalgama facilmente, tendo uma solubilidade de 57% em mercúrio.

Ligas de índio são usadas para projetar espelhos de prata sem a necessidade de prata. Quando derramado sobre uma superfície de qualquer material, ele atua como um aderente, de forma que placas de vidro, metal, quartzo e cerâmica possam se unir.

eletrônicos

O índio também se dá bem com o germânio, por isso seus compostos são adicionados como dopantes ao nitreto de germânio nos LEDs, reproduzindo as luzes azul, roxa e verde dessas misturas. Também faz parte dos transistores, termistores e células fotovoltaicas.

O mais importante de seus compostos é o óxido de índio e estanho, que é usado como revestimento de vidros para refletir alguns comprimentos de onda.Isso permite que seja usado em óculos de solda e vidro de arranha-céu para que não aqueçam por dentro.

Vidros revestidos com este óxido são bons condutores de eletricidade; assim vindo de nossos dedos. E é por isso que se destina à fabricação de telas sensíveis ao toque, uma atividade ainda mais atual devido ao surgimento de cada vez mais smartphones.

Riscos

O índio não representa nenhum risco ao meio ambiente em primeira instância, uma vez que seus íons³⁺ não são disseminados em quantidades apreciáveis. Não há informações sobre qual seria seu impacto nos solos, afetando as plantas, e nem na fauna e nem nos mares.

No corpo, não se sabe se³⁺ eles têm algum papel essencial no metabolismo em pequenas quantidades. Porém, quando seus compostos são ingeridos, eles são prejudiciais a diversos órgãos, por isso são considerados substâncias altamente tóxicas.

Na verdade, as partículas de ITO (óxido de índio e estanho, por sua sigla em inglês: Óxido de estanho índio), essencial para a fabricação de telas para computadores e smartphones, pode ter um impacto negativo na saúde dos trabalhadores, causando-lhes a doença chamada pulmão indiano.

A ingestão dessas partículas ocorre principalmente por inalação e pelo contato com a pele e os olhos.

Por outro lado, as partículas finas de metal índio tendem a queimar e causar incêndios se estiverem perto de uma fonte de calor.

Referências

Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgânica. (Quarta edição). Mc Graw Hill.
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