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Indium

Chemie und Physik des chemischen Elements Indium.



Indium

Indium - chemisches Zeichen In, Ordnungszahl 49 - ist ein metallisches, silberweißes, sehr weiches, mit dem Messer schneidbares, in tetragonalem Gitter kristallisierendes Element der Borgruppe, das chemisch dem Gallium sehr ähnlich ist.

 

Übersicht: Allgemeine Daten zum Indium

Bezeichnung:Indium Symbol:In Ordnungszahl:49 Atommasse:114,818(1) u Periodensystem-Stellung:5. Periode, 13. Gruppe, 3-Hauptgruppe, p-Block Gruppen-Zugehörigkeit:Bor-Gruppe Entdeckung:1863 - Ferdinand Reich und Hieronymus Theodor Richter. Bedeutung des Namens:Nach der indigoblauen Linie im Spektrum. Englischer Name:Indium CAS-Nummer:7440-74-6 InChI-Key:APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N

 

Das Indium-Atom

Das In-Atom - und damit das chemische Element Indium - ist eindeutig durch die 49 positiv geladenen Protonen im Atomkern definiert. Für den elektrischen Ausgleich im ungeladenen Indium-Atom sorgt die gleiche Anzahl an Elektronen.

Für Unterschiede bei den Atomkernen sorgen die Kernbausteine der Neutronen. Diese Atomsorten werden unter dem Begriff Indium-Isotope bzw. Indium-Nuklide zusammengefasst (Isotopen-Daten: siehe dort).

Die irdischen Indium-Vorkommen bestehen aus einem Isotopengemisch; die relative Atommasse wird daher mit 114,818 u angegeben.

 

Elektronenkonfiguration

SymbolOZKurzform1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5p5d5f
In49[Kr] 4d10 5s2 5p1 2262610261021

 

Ionisierungsenergien

Die folgende Tabelle listet die Bindungsenergien bzw. die Ionisierungsenergien IE des Indiums, also die erforderliche Energie in Elektronenvolt (eV), um ein bestimmtes Elektron von einem In-Atom zu trennen.

1. IE: 5,78636 eV2. IE: 18,8703 eV3. IE: 28,03 eV4. IE: 54 eV5. IE: eV6. IE: eV

 

Elektronenbindungsenergie

Die nachfolgende Tabelle listet die Elektronenbindungsenergien der einzelnen Indium-Elektronen in den jeweiligen Orbitalen auf. Die Werte sind in Elektronenvolt (eV) angegeben.

KLILIILIII
1s2s2p1/22p3/2
27940423839383730

 

MIMIIMIIIMIVMV
3s3p1/23p3/23d3/23d5/2
827,2703,2665,3451,4443,9

 

NINIINIIINIVNVNVINVII
4s4p1/24p3/24d3/24d5/24f5/24f7/2
122,973,573,517,716,9

 

Weitere Daten

Atomradius:156 pm (berechnet)
155 pm (empirisch, nach Slater)
Kovalente Radien:142(5) pm (nach Cordero et al.)
142 pm (in Einfach-Bindungen, nach Pyykkö et al.)
136 pm (in Zweifach-Bindungen, nach Pyykkö et al.)
146 pm (in Dreifach-Bindungen, nach Pyykkö et al.)
Van-der-Waals-Radius:193 pm Molvolumen:15,76 cm3 mol-1 Fluoreszenz-Ausbeute:ωK: 0,851; ωL1: 0,020; ωL2: 0,061; ωL3: 0,060 Coster-Kronig-Übergänge:F12: 0,10; F13: 0,45; F23: 0,146

 

Spektrallinien des Indiums

Die nachfolgende Abbildung zeigt ein Emissionsspektrum des Natrium mit den charakteristischen Spektrallinien im sichtbaren Wellenlängenbereich zwischen 400 und 700 nm. Deutlich zu erkennen sind die Linien bei 451,14 nm und 410,18 nm im blauen Spektralbereich, die für Indium typisch sind.

Indium-Spektrallinien

 

 

Chemie des Indiums

In seinen Verbindungen tritt Indium am häufigsten in der Oxidationsstufe +3 auf. Nur in einigen Fällen verbleibt das 5s-Elektronenpaar beim Indium und es kommt zur Bildung von Indium(I)-Verbindungen mit dem 5p-Elektron als Bindungspartner. Die Stabilisierung des monovalenten Zustands wird auf den Inert-Paar-Effekt zurückgeführt, bei dem relativistische Effekte das 5s-Orbital stabilisieren.

Indiummetall reagiert nicht mit Wasser - es wird jedoch durch stärkere Oxidationsmittel - wie etwas den Halogene - zu Indium (III) -Verbindungen oxidiert.

 

Chemische Daten

Elektronegativität:1,78 nach Pauling
1,49 nach Allred-Rochow
1,656 nach Allen
1,3 nach Mulliken
1,88 nach Sanderson
4,253 eV nach Gosh-Gupta
3,1 eV nach Pearson
Elektronaffinität:0,383 92(6) eV bzw. 37,043(6) kJ mol-1Oxidationsstufen:+3, +1

 

Standardpotentiale

E0 (V)NoxName Ox.Ox.e-Red.Name Red.Nox
-0,49+IIIIndium(III)-KationIn3++1 e-In2+Indium(II)-Kation+II
-0,443+IIIIndium(III)-KationIn3++2 e-In+Indium(I)-Kation+I
-0.40+IIIndium(II)-KationIn2++1 e-In+Indium(I)-Kation+I
-0,3382+ IIIIndium(III)-KationIn3++ 3 e-In (s)Indium0
-0,14+IIndium(II)-KationIn++1 e-In (s)Indium0

 

Material- und physikalische Eigenschaften des Indiums

Die nachfolgende Übersicht führt einige physikalische Daten sowie Materialeigenschaften des reinen Indium-Metalls auf.

Schmelzpunkt:156,5985 °C Schmelzenthalpie (molar):3,281 kJ mol-1 Siedepunkt:2072 °C Verdampfungsenthalpie:226,4 kJ mol-1 Wärmekapazität:26,74 J mol-1 K-1 (molar)
0,233 J g-1 K-1 (spezifisch)
Debye-Temperatur:112 K Thermische Leitfähigkeit:81,8 W m-1 K-1 Wärmeausdehnung:32,1 μm m-1 K-1 bei 25 °C Elektrische Leitfähigkeit:12,5 × 106 A V -1 m-1 bei 20 °C Elektrischer Widerstand:83,7 nΩ m bei 20 °C Dichte:7,31 g cm-3 bei 20 °C Elastizitätsmodul:10,6 GPa (Young Modulus) Kompressionsmodul (isotherm):41,1 GPa 300 K Kompressibilität (isotherm):0,0243 GPa-1 300 K Kristallstruktur:tetragonal Gitterkonstanten:a = b = 325 pm, c = 495 pm; Z = 2 Raumgruppe:I4/mmm - Nr. 139 Härte:nach Mohs: 1,0
nach Brinell: 0,00883 GPa
nach Brinell (neu): 0,0098 GPa
Magnetismus:diamagnetisch Magnetische Suszeptibilität:- 5,1 × 10-5 cm3 mol-1 Schallgeschwindigkeit:1215 m s-1 bei 20 °C

 

 

Geochemie, Vorkommen, Verteilung

Indium steht bei der Häufigkeit der chemischen Elements in der Erdkruste an 68. Stelle und ist damit recht selten - ähnlich Ag, Hg und Bi. Es sind weniger als 10 Indium-Mineralien wie Roquesit (CuInS2) bekannt; und es kommen keine in ausreichender Konzentration vor, um für eine wirtschaftliche Gewinnung interessant zu sein. Äußerst selten ist ebenfalls gediegen Indium.

Indium fällt heutzutage fast ausschließlich als Nebenprodukt bei der Gewinnung von Zink und Blei an.

Erdkruste:0,25 mg kg-1 (ppmw, bezogen auf die Masse) Erdmantel:13 ppb Meerwasser:0,02 mg L-1 (ppmw, bezogen auf die Masse) Sonnensystem:0,000000185 (bezogen auf Silicium, Si=1)

 

Gefahren und Sicherheit


Gefahr

(Allgemeine Hinweise ohne Gewähr auf Richtigkeit und Vollständigkeit)

Indium ist in fein verteilter Form und insbesondere als Pulver ein entzündbarer Feststoff (H228)!

 

Literatur und Quellen

[1] - F. Reich, Th. Richter:
Ueber das Indium.
In: Journal für Praktische Chemie, 1864, DOI 10.1002/prac.18640920180.

 


Kategorie: Chemische Elemente

Aktualisiert am 26.01.2019.



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