Chapitres
?️ L'indium est un métal argenté aux caractéristiques uniques. Il se distingue par son point de fusion bas, à 157 degrés Celsius, ce qui le rend précieux pour les alliages à basse température de fusion.
? Il est principalement utilisé dans les écrans LCD, les semi-conducteurs, et les alliages de métaux spéciaux. Bien que non toxique, sa rareté et son coût élevé limitent ses applications.
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Résumé concernant l'indium ?
? L'indium est un élément chimique qui porte le numéro 49 dans la classification périodique des éléments.
| Informations générales | |
|---|---|
| Symbole | In |
| Numéro atomique | 49 |
| Famille | Métal pauvre |
| Groupe | 13 |
| Période | 5 |
| Bloc | p |
| Masse volumique | 7,31 g.cm-3 |
| Dureté | 1,2 |
| Couleur | Gris argenté ou blanc argenté |
| Propriétés atomiques | |
| Masse atomique | 114,818 u |
| Rayon atomique | 155 pm |
| Configuration électronique | [Kr] 5s2 4d10 5p1 |
| Électrons par niveau d'énergie | 2 | 8 | 18 | 18 | 3 |
| Oxyde | Basique |
| Système cristallin | Tétragonal |
| Propriétés physiques | |
| État ordinaire | Solide |
| Point de fusion | 156,5985°C |
| Point d'ébullition | 2 072°C |
Définitions de base
- Numéro atomique : Le numéro atomique d'un atome représente le nombre de protons de ce dernier
- Famille : L'UICPA (Union internationale de chimie pure et appliquée) a regroupé en 10 familles les éléments chimiques qui présentent des propriétés physiques et chimiques semblables
- Groupe : Chaque groupe correspond aux éléments chimiques présents dans une même colonne du tableau périodique des éléments
- Période : Chaque période correspond aux éléments chimiques présents dans une même ligne du tableau périodique des éléments. Ils partagent également le même nombre de couches électroniques. On en compte 7 au maximum
- Bloc : Les éléments périodiques sont classés par bloc selon leurs propriétés et selon les couches électroniques jusqu’auxquelles elles sont remplies
- Dureté : La dureté d'un matériau représente la résistance qu'il oppose à la pénétration. On peut la mesurer selon plusieurs méthodes : la méthode par pénétration, la méthode par rayage ou encore la méthode par rebondissement
- Point de fusion : Le point de fusion correspond à un moment de pression et de température à partir duquel l'élément chimique fond, passant ainsi de l'état solide à l'état liquide
- Point d'ébullition : Le point d'ébullition correspond à un moment de pression et de température à partir duquel l'élément chimique bout, passant ainsi de l'état liquide à l'état gazeux
C'est un chimiste russe qui en 1869 créa un tableau dont le but était de regrouper tous les éléments chimiques connus par points communs (groupes et familles par exemple). Il a souvent été ajusté et mis à jour depuis cette époque. Sa dernière révision date de 2016 par l'UICPA (Union internationale de chimie pure et appliquée), une ONG suisse qui a pour but l'évolution de la physique-chimie. Le tableau périodique compte à ce jour 118 éléments.
Le nom indium est dérivé du mot indigo auquel il aura été ajouté le suffixe -ium. Ce nom a été choisi en référence à la raie indigo que l'on peut trouver dans son spectre atomique d'émission.
Détecter la présence d'indium
L'indium a été nommé ainsi à cause d'un test de flamme. L'indigo est en réalité une couleur composée par une raie bleue foncée intense et une raie violette plus faible que l'on peut trouver de son atomique.
Ces tests ont été effectués par Ferdinand Reich et Hieronimus Theodor Richter en 1863 qui testaient des minerais de zinc et de cuivre à base de blende de Freiberg grâce à un spectrographe inventé par Robert Wilhelm Bunsen. Ces scientifiques cherchaient alors à prouver, grâce à une couleur verte, la présence de thallium.
? Le sulfure d'indium, le chlorure d'indium et l'hydroxyde d'indium furent facilement isolés par le chimiste Hieronimus Theodor Richter. En essayant d'isoler les différents sous-oxydes d'indium, il parvint à effectuer une double réduction à partir du sesquioxyde d'indium. Il parvint cela tout d'abord grâce à du charbon de bois, ou du charbon actif, puis à l'aide d'un flux de gaz hydrogène ce qui aboutit à l'isolement de façon quantitative le corps simple métal en 1867.
L'indium ainsi extrait était alors précipité avec du zinc en formant un résidu noir riche en impuretés de plomb, de cuivre et de fer. Il faut alors une attaque à chaud par l'acide sulfurique concentré apporté en excès jusqu'à ce que l'échantillon soit sec puis reprendre la matière sèche à l'eau pour dissoudre les impuretés, c'est à dire les sulfates d'indium, de zinc, de fer et de cuivre
? On traite par la suite la solution aqueuse avec de l'ammoniaque en excès pour que l'oxyde d'indium impur précipite avec quelques traces d'oxyde de fer. En soumettant à nouveau l'échantillon à de l'acide sulfurique étendu, il est aisé de dissoudre le sel d'indium que l'on fera par la suite précipité avec addition de zinc pur. Robert Wilhelm Bunsen, qui était alors un professeur de chimie à l'université d'Heidelberg mais aussi ami de Reich, avait contribué à l'établissement du spectromètre de la flamme en tant qu'expert. En échange de cela, il avait récupéré des échantillons d'indium métallique pour montrer que la chaleur spécifique de l'indium suivait la loi des chaleurs spécifiques.
? La chaleur spécifique est une caractéristique qui reflète la capacité d'un matériau à accumuler de l'énergie sous forme de chaleur, donc sous forme thermique, pour une masse donnée lorsque sa température augmente.
Présence de l'indium à l'état naturel ?
? L'indium est un élément rare. En effet, son clarke s'élève de 100 à 50 mg par tonne et présente une valeur de 0,1 ppm.
L'indium est
que d'autres minéraux comme le gallium
À l'état natif, l'indium est présent en infime quantité dans les mines de :
Zinc
Cuivre
Plomb
Fer
Cependant, on trouve l'indium surtout à l'état de traces de dans nombreux sulfure comme les blendes.
Propriétés physiques et chimiques de l'indium
☄️ Parmi les principales propriétés physiques, on sait que l'indium est :
- Un métal gris brillant qui est résistant à la corrosion
- Malléable, il possède une chimie proche de celles de l'aluminium et du gallium mais aussi du cadmium et du thallium
- Il donne un beau poli et est inaltérable à l'air
- Ses surfaces brillantes présentent de fortes réflectances proches de celle de l'argent métallique, justifiant son utilisation en tant que miroir
?️ Tout comme le gallium, qui présente le même aspect, l'indium est un métal qui ne réagit par avec l'air ou l'eau, sauf en présence d'oxygène libre.
Production chimique de l'indium ??
⚡️ L'indium est un sous-produit du raffinage du zinc, mais également autrefois du plomb. Il est raffiné puis obtenu après une électrolyse sous forme métal.
Les ions de l'indium en solution aqueuse
⚛️ L'ion indium III, de formule In3+, est un cation monoatomique présentant un défaut de 3 électrons.
Composés à base d'indium
- L'arséniure d'indium, de formule InAs, est un composé utilisé dans les détecteurs infrarouges ainsi que dans les diodes laser.
- L'antimoniure d'indium, de formule InSb, il est utilisé comme semi-conducteur dans des détecteurs infrarouges.
- L'oxyde d'indium, de formule In2O3, peut se former par oxydation de l'indium à haute température par le dioxygène.
Utilisation de l'indium ?
L'indium joue un rôle essentiel dans de nombreux aspects de la vie quotidienne. Il est principalement utilisé dans la fabrication d'écrans LCD (écrans plats) pour téléviseurs, ordinateurs portables et smartphones. L'indium-tin oxyde est utilisé comme matériau transparent et conducteur pour permettre le fonctionnement tactile de ces appareils.
Bien que ces applications soient parmi les plus courantes, l'indium est également utilisé dans des alliages à basse température de fusion, des soudures sans plomb, et des détecteurs de radiation.
?L'indium, grâce à ses propriétés uniques, peut être utilisé comme :
- Joint de surface métal-métal ou non métal pour réaliser des scellements hermétiques. Les alliages d'indium, quant à eux, peuvent servir de revêtement anti-corrosion
- Son intérêt lors de la production de miroir est que l'indium présente une meilleure résistance à la corrosion que l'argent alors que ces deux éléments présentent un pouvoir réflecteur presque équivalent
- L'indium peut être utilisé en mécanique sous la forme de coussinet dans le but d'obtenir des alliages anti-frictions et donc réduire les pertes de puissance
- Dans l'industrie de la verrerie, l'indium est utilisé sous sa forme d'oxyde trivalent, de formule In2O3, pour obtenir des verres teintés en jaune pâle
Toxicité
⚠️ Même si la toxicité du métal peut paraître faible, les sels d'indium peuvent être de violents poisons lorsqu'injectés par intraveineuse ou sous-cutanée. Ils perturbent alors le fonctionnement du cœur, du sang, mais aussi du foie et des reins en altérant et même en détruisant de façon irréversible les organes si les sels sont administrés de façon chronique ou à des doses relativement fortes, relevant du milligramme.
L'indium est donc un élément chimique passionnant, avec ses risques et limites.
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