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

Symbol

Kurzform

[Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p¹

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 eV

2. IE:

18,8703 eV

3. IE:

28,03 eV

4. IE:

54 eV

5. IE:

6. IE:

Elektronenbindungsenergie

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

K	LI	LII	LIII
1s	2s	2p_1/2	2p_3/2
27940	4238	3938	3730

MI	MII	MIII	MIV	MV
3s	3p_1/2	3p_3/2	3d_3/2	3d_5/2
827,2	703,2	665,3	451,4	443,9

NI	NII	NIII	NIV	NV	NVI	NVII
4s	4p_1/2	4p_3/2	4d_3/2	4d_5/2	4f_5/2	4f_7/2
122,9	73,5	73,5	17,7	16,9

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:ω_K: 0,851; ω_L1: 0,020; ω_L2: 0,061; ω_L3: 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.

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 PearsonElektronaffinität:0,383 92(6) eV bzw. 37,043(6) kJ mol^-1Oxidationsstufen:+3, +1

Standardpotentiale

Normalpotential des Indiums:

E⁰ (V)	N_ox	Name Ox.	Ox.	e^-	⇔	Red.	Name Red.	N_ox
-0,49	+III	Indium(III)-Kation	In³⁺	+1 e^-	⇔	In²⁺	Indium(II)-Kation	+II
-0,443	+III	Indium(III)-Kation	In³⁺	+2 e^-	⇔	In⁺	Indium(I)-Kation	+I
-0.40	+II	Indium(II)-Kation	In²⁺	+1 e^-	⇔	In⁺	Indium(I)-Kation	+I
-0,3382	+ III	Indium(III)-Kation	In³⁺	+ 3 e^-	⇔	In (s)	Indium	0
-0,14	+I	Indium(II)-Kation	In⁺	+1 e^-	⇔	In (s)	Indium	0

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:2027 °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
7,02 g cm^-3 (flüssig, am Schmelzpunkt) Elastizitätsmodul:10,6 GPa (Young Modulus) Kompressionsmodul (isotherm):41,1 GPa 300 K Kompressibilität (isotherm):0,0243 GPa^-1 300 K Tripelpunkt:156,5936 °C 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 Standard-Bildungsenthalpie:0,0 kJ mol^-1 (Feststoff, Kristall)
243,3 kJ mol^-1 (gasförmig) Gibbs Freie Enthalpie:208,7 kJ mol^-1 (gasförmig) Molare Standard-Entropie:57,8 J mol^-1 K^-1 (Feststoff, Kristall)
173,8 J mol^-1 K^-1 (gasförmig)

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.

Externe Informationsangebote

Gruppenelemente - Informationen

Borgruppe
Vergleichende Übersicht der Elemente der Borgruppe. Rutherford - Lexikon der Elemente

Borgruppe
Die schweren Elemente der 3. Hauptgruppe. FH Münster - Format: PDF

Borgruppe, 3. Hauptgruppe, Erdmetalle, Triele: Al, Ga, In, Tl
Vorlesungsskript: Chemie der Metalle. Universität Freiburg

Borgruppe, III. Hauptgruppe
Vorlesungsmaterialien: Anorganische Chemie. ETH Zürich - Format: PDF

Verbindungsklassen

Indium-Organyle
Beiträge zur Koordinationschemie der niedervalenten Aluminium, Gallium und Indium-Organyle E^ICp* an Übergangsmetallen. Dissertation, 2005. Universität Bochum

Silylsubstituierte Indiumcluster
Synthese silylsubstituierter Indiumcluster und quantenchemische Berechnungen von Clusterverbindungen von Elementen der dritten Hauptgruppe. Universität Heidelberg, 2007

Trifluoracetate des Indiums
Untersuchungen zur Chemie von Trifluoracetaten des Indiums. Dissertation, (2018). Uni Düsseldorf

Einzelne Verbindungen

Indium und Indiumverbindungen
Chemikalien-Datenbank: physikalische und chemische Eigenschaften, Sicherheitsdatenblätter, kommerziell verfügbaren Stoffen und Verbindungen; verschiedene Suchkriterien einschließlich Struktursuche

Geochemie und Biogeochemie

Geochemie des Indiums
Dissertation, 1967 - Format: PDF

Indiumhaltige Minerale
Informationen zum Indium und den Indiummineralien. Mineralien Atlas

Kategorie: Chemische Elemente

Aktualisiert am 06.02.2020.

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