İndiyum, oldukça yumuşak ve uyumlu bir metaldir. Başka metallerle çok uyumlu çalışarak önemli görevler üstlenir. Fiziksel ve kimyasal özellikleri, birçok alaşıma kullanışlı nitelikler kazandırır. Kullanımı arttıkça talebi de artan; ancak yerkabuğunda çok az bulunan bu metale duyulan ihtiyacın büyük bölümü geri dönüşüm uygulamalarından sağlanıyor. Nazenin bir metal olduğundan mıdır bilinmez, büküldüğünde veya eğildiğinde çığlık veya ağlama sesine benzer bir ses çıkarır. Günümüzde artık çocukların bile kullandığı cep telefonu ve tabletlerin dokunmatik ekranlarında da indiyumdan izler bulunuyor. Hatta bükülebilir ekranlar da indiyum içeren malzemelerden üretilmektedir. Adını pek duymasanız; ancak işlevleri bakımından birçok sektörün aradığı bir metalden bahsediyoruz. İndiyum, bildiğiniz gibi değil…
Tarihçesi
1863 yılında Almanya’da Ferdinand Reich tarafından bir çinko mineralinde spektroskopi yöntemiyle keşfedilmiştir. Reich, talyum ihtiva edebileceğini düşündüğü çinko sülfür minerali sfalerit üzerinde çalışma yapıyordu. Bu araştırma sırasında talyum sülfür olduğunu düşündüğü sarı renkli bir çökelti elde etti. Ancak atomik spektroskopisinde talyumun çizgileri dışında çizgiler tespit etti.
Renk körlüğü bulunan Reich, çalışma arkadaşı Hieronymous Theodor Richter’den spektrumu incelemesini istedi. Richter, parlak mavi-menekşe renginde bir çizgi gördü. Bu çizgiler farklı bir elemente işaret ediyordu. Rich ve Richter, daha sonra birlikte çalışarak yeni elementin saf olarak 1 gram kadar izole edebildi. Daha sonra bilim dünyasına yeni bir element keşfettiklerini ilan ettiler.
İndiyumla ilgili bazı tarihleri de not alalım:
- 1924 yılına kadar dünyada sadece 1 gram metal indiyum izole edilebilmişti.
- İndiyumun keşfinden sonraki en önemli kullanımı İkinci Dünya Savaşı’nda yüksek performanslı uçak motorlarının yatak kapmalarında oldu.
- 1950’li yıllarda transistörlerde kullanılmaya başlandı.
- 1980’lerde LCD ekranlar için kullanılan ince filmlerde denendi.
- 1992 yılında ince film uygulamalarında kullanıldı.
“İndiyum” ismi, spektrumunda çok belirgin parlak mavi indigo çizgisi bulunması sebebiyle verilmiştir. Latince “menekşe” anlamındaki “indicium” kelimesi de başka bir esin kaynağıdır.
Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri
Kimyasal sembolü “In” olan indiyumun atom numarası 49, atom ağırlığı 114,82’dir. Yoğunluğu 7,31 gcm3’tür. Erime noktası 156 derece, kaynama noktası 2027 derecedir. Periyodik element tablosunun 3-A grubunda, zayıf metaller sınıfında yer alır. Gümüş beyazı renginde, çok yumuşak, kolayca dövülebilen, sünek bir geçiş metalidir. Kurşundan daha kolay ezilebilir. Tırnakla bile çizilebilir, bıçakla kesilebilir. Kâğıtta belirgin bir iz bırakır. Kimyasal özellikleri bakımından galyum ve talyuma benzer. Erime noktası galyum ve sodyumdan yüksek, lityum ve kalaydan düşüktür. Ana spektral çizgileri, parlak bir indigo mavisidir. Kristal yapısı yüzey merkezli tetragonaldır.
İndiyum, ısıtıldığında oksitlenir. Havada oldukça kararlıdır. Metal formu düşük sıcaklıklarda havadan etkilenmez. Akkor sıcaklıkta mavi menekşe renginde bir alevle yanar ve sarı renkli bir oksit oluşturur. Alkalilere karşı çok dayanıklıdır. Asitlerde çözünür. Mineral asitlerden etkilenmez. Birçok çözünebilen bileşikler oluşturur. 3+ değerlikli bileşikleri suda çözünen renksiz bileşiklerdir. Bileşiklerinin çoğu güçlü bir indirgeyici ajanıdır. Bileşiklerinden bazıları yarı iletken özelliklidir. Oksitleri, “n” tipi yarı iletkendir. Fosfor ile süper yarı iletken bileşik oluşturur. Halojenler ve kükürt ile ısıtıldığında doğrudan bileşik oluşturabilir. İndiyum oksit, sıcak asitlerde çözünen, suda çözünmeyen beyaz bir tozdur. İndiyum fluorür, suda çok az çözünür, sıcak ve soğuk sudan etkilenmez. İndiyum sülfat, suda çözünen, nem çekici beyaz tozdur. Elektromotor seride kurşun ve kalayın üzerinde, demirin altında yer alır. Eşik geriliminin yüksek olması kolaylıkla kaplanabilen bir metal olmasını sağlar.
İndiyumun yerkabuğunda bulunma oranı milyonda 0,1 civarındadır. Dünyada en bol bulunan elementler arasında 68. sıradadır. Doğada bilinen bir minerali yoktur, genellikle çinko minerallerinde bulunur. “Sfalerit” veya “çinko blendi” adı verilen filizlerinden genellikle elektrolitik yöntemle yan ürün olarak elde edilir. Doğal indiyum iki izotopun karışımından oluşmaktadır. Bu izotoplar şunlardır; In-115 (% 95,71), In-113 (% 4,29). Bunun dışında kütle numaraları 39-97 arasında 39 adet izotopu daha bulunur. Ayrıca, 49 elektron, 49 proton ve 66 nötron içerir.
Hangi Ürün ve Alanlarda Kullanılır?
İndiyum, çok uyumlu bir metal olarak birçok metalle birlikte kullanılabilir. Çeşitli metallerle alaşımları kullanışlı malzemelerdir. Özellikle düşük sıcaklıklarda eriyebilen alaşımlar ve lehimler için ideal bir metaldir. Kaplama malzemesi olarak atmosferik etkilere karşı oldukça dayanıklı yüzeyler oluşturur. Motor veya makinelerin yatak alaşımlarında, çeşitli dişlilerin alaşımlarında, yarı iletkenlerde kullanılır. Özellikle hareket eden metallerin yüzeylerine ince bir film tabakası olarak kaplanabilir. Metal veya camların üzeri indiyum içeren bu film tabakası (ayna) ile kaplandığında atmosferik aşınmaya karşı gümüşten daha dayanıklı bir malzeme elde edilebilir. Yani indiyum, gümüş aynalardan daha dayanıklı, daha iyi derecede yansıma yapan ayna üretilmesine olanak sağlar. Bu sebeple optik cihazlardaki aynalar indiyum tabakalardır. İndiyum kaplamalarda yüzey, düşük sürtünme katsayısı, düşük tutunma ve sarılma, asitlere karşı dayanıklılık kazanır. Altın ve gümüş kaplamaları da sertleştirir.
İndiyum, kan ve akciğer araştırmaları gibi bazı kimyasal ve biyolojik araştırmalar için de kullanılabilmektedir. Nükleer reaktörlerde nötron akışının izlenmesi için kullanılır. İndiyum oksit, cam yapımında kullanılan bir bileşiktir. İndiyum arsenür ve antimonür bileşikleri, yarı iletken teknolojisinde ve araştırmalarında kullanılmaktadır. Galyum ve kalay alaşımları, yüksek sıcaklıkları ölçen termometrelerde kullanılır. Fosfor ile bileşiği, süper yarı iletken olarak mikroelektronik parçalarda kullanılır. Kriyojenik pompalar, yüksek vakum sistemleri, sızdırmazlık uygulamaları için çok ideal bir metaldir.
İndiyum, bileşikleri ve alaşımlarının kullanıldığı bazı ürünler şunlardır; lehimler, nükleer reaktör kontrol çubukları, transistörler, damıtıcılar, fotoileticiler, güneş gözlükleri, kızıl ötesi dedektörler, filtreler, dekoratif kaplama uygulamaları, sızdırmaz yapıştırıcılar, yangın hortumu başları, fişler, çeşitli aynalar, fotoseller, LED ışıklar, LCD ekranlar, dokunmatik ekranlar, lazerler, güneş pilleri, mikroçipler, kaynakçı gözlükleri, rulmanlar, piller, sigortalar…
Bunları Biliyor musunuz?
- İndiyum ve tuzları direk olarak vücuda alınırsa çok fazla toksit etkisi yoktur. Ancak kana karıştığında zehirler.
- İndiyum bileşikleri zehirli kabul edilir ve kalp, böbrek ve karaciğere zarar verirler, teratojeniktirler.
- İndiyumun radyoaktif izotopu In-111, 2011 yılında Atom Enerjisi Kurumu tarafından üretilmiştir.
- İndiyum-111 izotopu, organ nakillerinde organın vücut tarafından kabul edilip edilmeyeceğinin araştırılmasında, vücudun bağışıklık sistemi faaliyetlerinin izlenmesinde, karaciğer ve böbreklerdeki organ konsantrasyonlarının takibinde, beyaz kan hücrelerinin izlenmesinde, lösemi tehdidinin araştırılmasında ve tümörlerin görüntülenmesinde kullanılmaktadır.
- Yüzde 76 galyum, yüzde 24 indiyum içeren bir alaşım oda sıcaklığında sıvı halde bulunur.
- İndiyumun metal formu, büküldüğünde kalaydaki “teneke ağlaması” denilen sese benzer tiz bir ses çıkarır.
- Saf indiyumun fiyatı bin dolar civarındadır.
- Yüksek saflıkta indiyum içeren bir folyo, iki metal arasında mükemmele yakın bir ısı iletimi sağlar.
- İndiyum folyonun aktif yüzeyi temizlendiğinde metale zamk gibi yapışabilir.
- LCD ekranların önemli bir parçası olan indiyum, “dokunmatik ekranların kalbi” olarak nitelendirilir.
- Son teknoloji ile üretilen bükülebilir dokunmatik ekranlarda indiyum ve kalay alaşımı kullanılmaktadır.
- Yarı iletken bir malzeme olan LED ışıkların (ışık yayan diyotlar) çipindeki katkı maddeleri arasında indiyum da bulunur. LED’in sarı ışık vermesi isteniyorsa çipinde indiyum kullanılır
- İndiyum kaplamaların uçak veya otomobil camlarına kaplandığında ısı kayıplarını önleyerek klima ihtiyacını azalttığı görülmüştür.
- Yılda en fazla indiyum üreten ülkeler şunlardır; Çin (290 ton), Güney Kore (195 ton), Japonya (70 ton) ve Kanada (65 ton).
- Geri dönüşüm uygulamalarından yılda 650 ton indiyum elde edilmektedir.
- Türkiye’de indiyum madenciliği yapılmamaktadır.