Indium - alles wat u moet weten

Indium: een glinsterend technologiemetaal met een mooie toekomst

Het wordt vaak een technologiemetaal genoemd, en terecht: indium is een elementair bestanddeel van talrijke verworvenheden in de communicatie- en toekomsttechnologie. In zijn verwerkte vorm als indiumtinoxide garandeert het de functionaliteit van aanraakschermen en liquid crystal displays (LCD), is het nodig voor lichtgevende diodes en is het onmisbaar voor het gebruik van zonnecellen en fotovoltaïsche cellen.  Tegenover de vele positieve eigenschappen van het glinsterende zilvermetaal staat slechts één negatief feit: Indium is zeldzaam en zijn natuurlijke reserves zijn eindig. Toch neemt de vraag voortdurend toe, ook omdat de grondstof voor de economie van strategisch belang wordt. Het is daarom redelijk te veronderstellen dat de prijs van indium in de nabije toekomst aanzienlijk zal stijgen - en dat een investering voor u nu de moeite waard is.

De ontdekking: een monument voor het high-tech materiaal

Er zijn vrij weinig high-tech materialen die een vrij klassiek monument hebben gekregen. Indium is er één van. Een bronzen plaquette op het plaatselijke kasteelplein in Freiberg, Saksen, herdenkt de twee chemici Ferdinand Reich en Theodor Hieronymus Richter, die indium ontdekten aan de plaatselijke mijnbouwacademie. Hoewel de twee eigenlijk meer dan 150 jaar geleden op zoek waren naar thallium. In een sphalerietmonster vonden zij echter een onbekende, indigoblauwe spectraallijn - waaraan het materiaal later zijn naam ontleende. De onderzoekers slaagden erin het metaal in verschillende stappen te isoleren. Het werd voor het eerst aan het publiek gepresenteerd op de Wereldtentoonstelling van Parijs in 1867. Toen had indium al het symbool "In" en het atoomnummer 49 in het periodiek systeem der elementen.

Zeldzaam indium: de wereldwijde voorraden zijn beperkt

In zijn elementaire en zuivere vorm komt indium slechts zeer, zeer zelden voor. Zijn frequentie in de aardkorst is ongeveer gelijk aan die van zilver. Verreweg de meeste afzettingen van het metaal zijn gebonden in zinkertsen, vooral in sfaleriet. Zuiver theoretisch worden de wereldwijde reserves geschat op 16.000 ton. Theoretisch omdat slechts 11.000 ton economisch gewonnen kan worden. De grootste voorraden bevinden zich in China, Canada en Peru. Indiumhoudende ertsen worden echter ook gedolven in Australië en Brazilië, in Rusland en Japan, in Zuid-Afrika, de VS en enkele Europese landen. Indium wordt meestal gewonnen als klassiek bijproduct bij de productie van lood en zink. Door meervoudige extractie en aanvullende elektrolyse is het mogelijk een ruw product te verkrijgen met een zuiverheid van 99,99 procent. Voor de zuivere handel wereldwijd - en als investering - wordt indium meestal in staven gegoten.

Het recyclagepercentage is vanishingly small

Door de beperkte natuurlijke reserves en de snel toenemende vraag is indium momenteel een van de schaarsste grondstoffen op aarde. Meer dan 70 procent van het internationale productievolume wordt verwerkt tot indiumtinoxide. Daarbij wordt het indiumoxide als een complex gebonden met een kleine hoeveelheid tinoxide. Er ontstaat een geleidende, transparante verbinding die de basis vormt voor bijvoorbeeld LCD-schermen of lichtgevende diodes. Het lijkt vreemd dat het recyclingpercentage van indium internationaal niet eens één procent bedraagt - hoewel het metaal voornamelijk wordt gebruikt in consumenten- en duurzame goederen. Alleen Japan heeft een efficiënt recyclingsysteem voor de kostbare stof.

Overzicht: De fysische en chemische eigenschappen van indium

Indium is een zilverachtig metaal met een zeer laag smeltpunt van slechts 156,60 graden Celsius. Alleen kwik, gallium en alkalimetalen liggen nog lager. Het metaal is ook zeer zacht en heeft een Mohs-hardheid van slechts 1,2, waardoor het gemakkelijk kan worden doorgesneden, vervormd of zelfs ingekerfd met een vingernagel. Net als tin maakt indium bij buiging een karakteristiek, schel geluid, dat gewoonlijk een "tinkreet" wordt genoemd. Onder de zogenaamde overgangstemperatuur van 3,41 Kelvin heeft indium supergeleidende eigenschappen. In vloeibare vorm kan het glas permanent nat maken.

Aangezien indium een onedel metaal is, zoekt het bij hoge temperaturen aansluiting bij een hele reeks niet-metalen. Het reageert met selenium en zwavel, stikstof en waterstof, zelfs met fosfor. Bij kamertemperatuur daarentegen gedraagt het metaal zich stabiel, zelfs in lucht. Dit komt doordat het een dichte oxidelaag om zich heen vormt om verdere oxidatie te voorkomen. Het beschermingsmechanisme werkt op dezelfde manier als bij aluminium. Indium is niet oplosbaar in water en de meeste organische zuren, alleen salpeter- en zwavelzuur kunnen het zachte materiaal aantasten.

Veelzijdig indium: voor beeldschermen, aanraakschermen en zonnecellen

Indium wordt gebruikt in een breed scala van toepassingen. Al voor en kort na de Tweede Wereldoorlog werd het gebruikt als legeringscomponent ter bescherming tegen corrosie in de elektro-industrie en in de vliegtuigbouw. Zijn zachtheid en lage smeltpunt bevoordelen het metaal voor thermische bescherming in brandbeveiligingssystemen en transformatoren. Maar indium begon zijn triomftocht met de ontwikkeling van de moderne communicatietechnologie - die, omgekeerd, in eerste instantie mede mogelijk werd gemaakt door het veelzijdige materiaal. Glasplaten bedekt met indiumtin vormen het hart van de meeste beeldschermen. In aanraakschermen werkt indiumtinoxide net zo goed als elektriciteitsgeleider als in lichtgevende diodes en zonnecellen. Met indium, koper, gallium en diselenide bereiken dunne-film zonnecellen de hoogst denkbare elektriciteitsopbrengst. Nanodraden van indiumfosfide zijn niet alleen effectief in optische schakelaars, maar ook in medische technologie en lasertechnologie. Indium is ongetwijfeld een van de technologische metalen die in de toekomst nog belangrijker zullen worden.

Toxicologie en gevaren: Vast indium is veilig

Vast indium is niet giftig en niet brandbaar. Daarentegen kan het bij fijne scheiding, d.w.z. als poeder of zelfs stof, gemakkelijk ontbranden en branden, zoals vele andere metalen. Het vuur mag nooit met water worden geblust, omdat er acuut explosiegevaar bestaat door de waterstof die zich vormt. In dat geval moet een metaalbrandblusser worden gebruikt. Meestal is het echter niet nodig indium tot poeder te vermalen - een zilverachtige, glanzende staaf kan oneindig veel meer plezier geven.