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Indium

L'indium est l'élément chimique de numéro atomique 49, de symbole In.

Indium
Image illustrative de l’article Indium
Échantillon d'indium.
Position dans le tableau périodique
Symbole In
Nom Indium
Numéro atomique 49
Groupe 13
Période 5e période
Bloc Bloc p
Famille d'éléments Métal pauvre
Configuration Ă©lectronique [Kr] 4d10 5s2 5p1
Électrons par niveau d’énergie 2, 8, 18, 18, 3
Propriétés atomiques de l'élément
Masse atomique 114,818 ± 0,003 u[1]
Rayon atomique (calc) 155 pm à 153 pm (193 pm non lié)
Rayon de covalence 142 ± 5 pm[2]
Rayon de van der Waals 193 pm
État d’oxydation 1, 2 (accessoire), 3 (le plus commun pour les applications semi-conductrices)
ÉlectronĂ©gativitĂ© (Pauling) 1,78
Oxyde basique (sesquioxyde d'indium)
Énergies d’ionisation[3]
1re : 5,786 36 eV 2e : 18,870 3 eV
3e : 28,03 eV 4e : 54 eV
Isotopes les plus stables
Iso AN PĂ©riode MD Ed PD
MeV
113In4,3 %stable avec 64 neutrons
115In95,7 %441×1012 aÎČ-0,495115Sn
Propriétés physiques du corps simple
État ordinaire solide
Masse volumique 7 295 kg·m-3 (20 °C)[4]
SystĂšme cristallin TĂ©tragonal
Dureté (Mohs) 1,2
Couleur Gris argenté, blanc argenté
Point de fusion 156,598 5 °C (congĂ©lation)[5]
Point d’ébullition 2 072 °C[1], 2 000 °C ou 1 999,85 °C[6]
Énergie de fusion 3,263 kJ·mol-1
Énergie de vaporisation 231,5 kJ·mol-1
Volume molaire 15,76×10-6 m3·mol-1
Pression de vapeur 1,42×10-17 Pa à 156,6 °C, 8,31×10-11 Pa à 326,85 °C[7]
Vitesse du son 1 215 m·s-1 Ă  20 °C
Chaleur massique 233 J·kg-1·K-1
ConductivitĂ© Ă©lectrique 11,6×106 S·m-1
Conductivité thermique 81,6 W·m-1·K-1
Solubilité soluble dans HCl[8] et autres acides minéraux, insoluble dans l'eau, (pratiquement) insoluble dans les bases.
Divers
No CAS 7440-74-6[9]
No ECHA 100.028.345
No CE 231-180-0
Précautions
SGH[10]
SGH07 : Toxique, irritant, sensibilisant, narcotique
Attention
H302, H312, H315, H319, H332, H335, P261, P280, P305, P338 et P351

Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.
Indium liquide.

Généralités sur l'élément indium et son corps simple

Cet Ă©lĂ©ment monoisotopique stable appartient au bloc p, au groupe 13 et Ă  la pĂ©riode 5 et au groupe IIIA dit du bore du tableau pĂ©riodique ainsi qu'Ă  la famille des mĂ©taux pauvres. Le rayon atomique de l'indium avoisine 150 pm (1,50 Ă…).

Le corps simple indium In est un métal gris brillant, à bas point de fusion à peine supérieur à 156 °C, résistant à la corrosion atmosphérique.

Ce mĂ©tal mallĂ©able prĂ©sente une chimie assez analogue Ă  l'aluminium et au gallium, mais aussi au cadmium et au thallium. L'Ă©lectronĂ©gativitĂ© selon Pauling est de l'ordre de 1,7(Ì 8), alors que celles du Ga et Al avoisinent respectivement 1,6 et 1,5.

Il est rare. L'indium est restĂ© un « mĂ©tal ou un Ă©lĂ©ment de laboratoire » jusque dans le dĂ©but de l'entre-deux-guerres[11]. En 1924, on dĂ©couvre que l'indium peut stabiliser les mĂ©taux non ferreux[12]. En 1940, l'indium comme revĂȘtement protecteur et anticorrosion de longue durĂ©e amĂ©liore les roulements Ă  billes du matĂ©riel aĂ©ronautique militaire. Au dĂ©but des annĂ©es 1970, selon le chimiste Bruce Mahan, l'indium ne prĂ©sente pas d'usage important. Au dĂ©but des annĂ©es 1980, les contributeurs chimistes de l'Encyclopedia Universalis admettent qu'il y a peu de composĂ©s d'indium Ă©tudiĂ©s et bien connus (probablement en vue d'applications). Sa rĂ©cente utilisation massive, notamment dans les Ă©crans plats LCD, ont fait passer son prix de 80 Ă  800 €/kg (70 Ă  1 000 $/kg aux taux courants[13]) entre 2001 et 2005[14] - [15]. La pĂ©nurie actuelle en fait une matiĂšre premiĂšre minĂ©rale critique.

Histoire

Indium mouillant les parois d'un tube Ă  essai

L'indium, nommé d'aprÚs la couleur supposée analogue à l'indigo (indǐcum en latin classique et indium en latin médiéval) au test de flamme, couleur composite expliquée en réalité par une raie bleu foncé intense et une raie violette plus faible de son spectre atomique, a été découvert par Ferdinand Reich et Hieronimus Theodor Richter en 1863 alors qu'ils testaient des minerais de zinc et de cuivre à base de "blende de Freiberg" avec un spectrographe inventé par Robert Wilhelm Bunsen pour y prouver, par la couleur verte, la présence du thallium.

Le chimiste Richter isole facilement le sulfure d'indium et le chlorure d'indium, puis l'hydroxyde d'indium avant de se perdre dans les (sous)oxydes d'indium. Toutefois il rĂ©ussit une double rĂ©duction Ă  partir du sesquioxyde d'indium, d'abord Ă  l'aide de charbon de bois ou charbon actif et de soude, puis par flux de gaz hydrogĂšne Ă  isoler de façon quantitative le corps simple mĂ©tal en 1867[16]. Il faut 100 kilogrammes de blende de Freiberg Ă  un chimiste confirmĂ© dans les annĂ©es 1880 pour recueillir une trentaine de grammes d'indium, par un traitement chimique Ă  l'acide[17]. La blende est d'abord traitĂ©e Ă  l'acide chlorhydrique Ă©tendu, en insuffisance, l'indium extrait prĂ©cipitĂ© avec le zinc en un rĂ©sidu noir contenant encore de fortes impuretĂ©s de plomb, du cuivre et du fer. L'attaque Ă  chaud par l'acide sulfurique concentrĂ© en excĂšs est menĂ©e jusqu'Ă  siccitĂ©. La matiĂšre sĂšche est reprise Ă  l'eau, qui dissout facilement les sulfates d'indium, de zinc, de fer et de cuivre. La solution aqueuse est traitĂ©e avec un excĂšs d'ammoniaque, l'oxyde d'indium impur prĂ©cipitĂ© avec quelques traces d'oxyde de fer. L'acide sulfurique Ă©tendu permet de dissoudre le sel d'indium, qui peut ĂȘtre prĂ©cipitĂ© par addition de zinc pur.

Bunsen, professeur de chimie de l'université de Heidelberg et ami de Reich, avait contribué comme expert à l'établissement du spectromÚtre de flamme de la Bergakademie de Freiberg. Ayant bénéficié en retour d'échantillons d'indium métal, il a montré que la chaleur spécifique de l'indium suivait bien la loi des chaleurs spécifiques[18].

Isotopes

L'indium possĂšde 39 isotopes connus, de nombre de masse variant entre 97 et 135, et 47 isomĂšres nuclĂ©aires. Parmi ces isotopes, un seul est stable, 113In, faisant de l'indium un Ă©lĂ©ment monoisotopique. Cependant, l'indium naturel est aussi constituĂ© et mĂȘme majoritairement (~95,7 %) d'un radioisotope faiblement radioactif, 115In, avec une demi-vie d'environ 441 000 milliards d'annĂ©es, ce qui fait que l'indium n'est pas un Ă©lĂ©ment mononuclĂ©idique. L'indium partage d'ailleurs la caractĂ©ristique avec le rhĂ©nium et le tellure d'avoir un radioisotope naturel Ă  longue vie plus abondant que son (ou ses) isotope(s) stable(s). La masse atomique standard attribuĂ©e Ă  l'indium est de 114,818(3) u

Occurrences dans les milieux naturels, minéralogie et géologie

L'indium est un Ă©lĂ©ment rare. Le clarke s'Ă©lĂšve Ă  100 Ă  50 mg par tonne[19]. Avec une valeur de 0,1 ppm, il serait ainsi trente fois plus rare que l'Ă©lĂ©ment gallium.

L'indium existe à l'état natif, il s'agit du corps simple naturel que les minéralogistes nomment indium natif. On ne le trouve qu'en quantité infime dans les mines de zinc, de cuivre, de plomb, de fer... notamment à l'état de traces dans de nombreux sulfures, comme les blendes.

Gisements exploitables et techniques de production

Il s'agit surtout d'un sous-produit du raffinage du zinc, autrefois du plomb. Il est raffiné et obtenu sous forme métal par électrolyse.

Corps simple et corps composés chimiques

Propriétés physiques et chimiques du corps simple

Le corps simple est un mĂ©tal blanc argentĂ© ou parfois gris argentĂ©, brillant, moyennement dense de densitĂ© 7,31 Ă  20 °C. Il donne un beau poli, inaltĂ©rable Ă  l'air et ses surfaces brillantes Ă  fortes rĂ©flectances proches de celle du mĂ©tal argent peuvent justifier son usage comme miroir, d'autant que cette surface est peu sensible Ă  la corrosion. Il peut servir de revĂȘtement galvanoplastique anti-corrosion, voire de traitement de surface anti-usure.

Comme le mĂ©tal gallium de mĂȘme aspect, le mĂ©tal indium est stable dans l'air et l'eau, hormis en prĂ©sence d'oxygĂšne libre.

Ce métal est rayable à l'ongle, facilement ductile et sectile (découpable facilement au cutter), plastique et trÚs facilement déformable. Il est plus mou, plus tendre et plus malléable que le métal plomb. Une opération d'écrouissage n'entraßne aucun durcissement, son laminage à froid reste trÚs aisé. Toutefois, soumise à une pression plus vive, une plaque ou pastille de métal casse. Il est possible de communiquer une énergie mécanique et thermique à un morceau d'indium en le frottant avec un morceau de gallium de façon à l'allier à ce dernier par frottements et petits chocs répétés, tel que l'alliage GaIn métal ainsi formé puisse prendre une consistance quasi-liquide et ainsi s'étaler lentement sur une surface froide comme le verre, formant un miroir. Il est alors possible d'écrire avec cet alliage placé au bout d'un coton tige sur du papier.

Le pliage ou le stress d'une barre, d'une tige, d'une pastille, d'une plaque, d'un lingot d'indium génÚre des sons caractéristiques, un "cri aigu" ou un crunch, un crackling noise pour les Anglo-saxons. Ils sont dus aux frottements internes des grands cristaux, provoquant la séparation trop rapide et forcée des cristaux jumelés, de maniÚre similaire à l'étain courbé.

Ces propriétés plastiques sont conservées à (trÚs) basses températures.

Son point de fusion est bas Ă  156,6 °C et son point d'Ă©bullition plutĂŽt Ă©levĂ© vers 2 300 K (prĂ©cisĂ©ment Ă  2 000 °C), ce qui donne une plage liquide dĂ©passant 1 800 °C. L'indium liquide est donc trĂšs fluide, il s'insinue trĂšs facilement dans les pores et les interstices des matĂ©riaux.

L'indium est diamagnétique. C'est un métal semi-conducteur de l'électricité, soumis à l'effet Peltier et moyennement conducteur de la chaleur. Il devient supraconducteur en dessous de 3,41 K.

L'indium peut ĂȘtre utilisĂ© dans les jonctions de transistor n-p-n avec le germanium.

Alliages notables

Il existe une grande variété d'alliages, conçus souvent pour des applications spécifiques.

L'alliage Ga0.76In0.24 est liquide à la température ambiante. Le galinstan possÚde des propriétés similaires.

Chimie et principales combinaisons

Les Ă©tats d'oxydation les plus communs sont I et III, accessoirement II.

Densité de spin de la surface du sesquioxyde d'indium

Dans les plus simples de ces combinaisons, l'élément métal est monovalent par effet de paire orbitale s inerte. Mais la plupart des composés trivalents de l'indium possÚde des propriétés semi-conductrices, parfois recherchées. Les principales propriétés chimiques sont assez proches de celle du cadmium, à l'exception notable de l'oxyde d'indium, insoluble dans l'ammoniaque.

Résistant dans l'air à la température ordinaire, le corps simple brûle aprÚs chauffage au rouge, avec une flamme bleu-violette caractéristique, laissant une matiÚre poudreuse jaune, peu fusible, solubles dans les acides, le sesquioxyde d'indium[20].

4 Insolide mĂ©tal chauffĂ© au rouge + 3 O2 gaz oxygĂšne en balayage → 2 In2O3 sesquioxyde d'indium
DimĂšre de iodure d'indium(III)

Le mĂ©tal se dissout dans la plupart des acides minĂ©raux, mais n'est pas dissout par les bases, ni bien sĂ»r par l'eau[21]. L'indium peut ĂȘtre dissous dans les cyanures, par le cyanure de potassium. Cette technique de cyanuration est un moyen de purification.

Le métal indium est couramment obtenu par électrolyse de ses sels en solutions aqueuses. Par son potentiel d'électrode[22], l'indium est un réducteur plus faible que le gallium et surtout l'aluminium.

In3+ + 3 e− → In0 mĂ©tal avec un potentiel d'Ă©lectrode normal Δ0 de l'ordre de −0,34 V avec log K = -17,2[23].

L'ion indium monovalent ou trivalent existe Ă  l'Ă©tat hydratĂ©. Les solutions des ions In3+ sont fortement hydrolysĂ©s, du type [In (H2O))6]3+ analogue Ă  [Ga(H2O)6]3+. Le rayon ionique de In3+ Ă©quivaut Ă  81 pm (0,81 Ă…).

L'indium se combine Ă  chaud avec les halogĂšnes et le soufre. Le chlorure d'indium divalent InCl2, analogue de GaCl2, peut ĂȘtre obtenu par :

Insolide mĂ©tal + 2 HCl gaz rĂ©actif → InCl2 dichlorure d'indium + H2 gaz hydrogĂšne

En réalité, il s'agit d'une structure en In2Cl2.

Les divers sels d'indium sont obtenus par exemple par l'action d'un acide minéral sur le métal ou les oxydes, avec différentes techniques de cristallisation. Ils sont solubles dans l'eau, à laquelle ils confÚrent, selon les anciens glycochimistes, une indéniable saveur métallique. Soumis au test de flamme, ils engendrent une flamme peu éclairante avec deux raies caractéristiques, bleu foncé et violet plus faible.

Citons parmi les composés les plus communs :

  • les halogĂ©nures d'indium(I) InCl, InBr ou InI
  • le sous-oxyde In2O poudre intensĂ©ment noire
  • le sesquioxyde d'indium In2O3 est totalement basique et nullement amphotĂšre comme Ga2O3 et Al2O3. Cet oxyde qui peut ĂȘtre amorphe (rouge brun) ou cristallin de maille trigonale (jaune claire) engendre assez peu d'hydrates et d'hydroxydes[24]. Il est trĂšs connu par son dopage ou association partielle avec l'oxyde d'Ă©tain(IV) SnO2 sous le nom d'oxyde d'indium-Ă©tain ou son acronyme anglo-saxon ITO.
  • l'hydroxyde d'indium(III) In(OH)3, corps composĂ© blanc, insoluble dans l'eau froide, obtenu gĂ©nĂ©ralement par l'action de l'ammoniaque concentrĂ© sur divers sels d'indium[25].
  • le fluorure d'indium(III), InF3 Ă  structure polymĂšre, trĂšs peu soluble dans l'eau, avec 0,04 g/100 g d'eau Ă  25 °C[26].
  • le chlorure d'indium(III), InCl3 corps incolore Ă  lĂ©gĂšrement colorĂ©, trĂšs soluble dans l'eau. Il s'agit d'un acide de Lewis, Ă  l'instar de AlCl3.
  • les chlorures doubles d'indium et d'alcalin (Na, K...)
  • le bromure d'indium(III), InBr3 trĂšs soluble dans l'eau
  • le iodure d'indium(III), InI3 jaune
  • le sulfure d'indium(III) In2S3 matiĂšre jaune brillante en Ă©cailles ou en poudre rouge suivant sa morphologie.
  • le sulfate d'indium anhydre In2(SO4)3, corps cristallin monoclinique, gris blanc, trĂšs hygroscopique et trĂšs soluble dans l'eau chaude.
  • le nonahydrate correspondant In2(SO4)3. 9 H20, matiĂšre blanche de densitĂ© 3,44, hygroscopique et trĂšs soluble dans l'eau, qui se dĂ©compose vers 250 °C
  • les sulfates doubles d'indium et d'alcalin (Na, K...)
  • le nitrate d'indium(III) anhydre In2(NO3)3 trĂšs hygroscopique
  • le nitrate d'indium hydratĂ© In2(NO3)3. 9/2 H20 en aiguilles dĂ©liquescentes, trĂšs soluble dans l'eau, soluble dans l'alcool, Ă  dĂ©composition thermique facile.
  • l'acĂ©tate d'indium, le tartrate d'indium et les composĂ©s organo-indiĂ© comme le trimĂ©thylindium In(CH3)3, l'indium cyclopentanediĂšnyle In(C5H5)... ainsi que de nombreux complexes.
  • l'hydrure d'indium InH3, vĂ©ritable hydrure polymĂšre
  • le trimĂ©thylindium, In(CH3)3 et le triĂ©thylindium, In(CH2CH3)3, des composĂ©s organomĂ©talliques de l'indium
  • le phosphure d'indium InP
  • la multitude de composĂ©s trivalents semi-conducteurs

Toxicologie

L'indium n'est pas considéré comme un oligo-élément utile aux organismes vivants car il n'a aucun rÎle biologique connu à ce jour.

La toxicitĂ© du mĂ©tal pur paraĂźt faible, mais cette toxicitĂ© et sa pharmaco-cinĂ©tique dans l'organisme[27] peuvent ĂȘtre exacerbĂ©es par certains facteurs[28] ; d'autre part, ce mĂ©tal Ă©tant rare, et trĂšs utilisĂ© depuis peu, elle reste assez mal connue. Par contre certains de ses composĂ©s (semi-conducteurs notamment, tels que arsĂ©niure d'indium (InAs) et phosphure d'indium (InP), peu solubles et peu dĂ©gradables (et donc rĂ©manents) se montrent toxiques sur le modĂšle animal (toxicitĂ© aiguĂ« et/ou chronique d'aprĂšs Tanaka et al., 2004)[29].
Les sels d'indium sont rĂ©putĂ©s peu toxiques par ingestion orale en faible quantitĂ©, mais sont des poisons violents en injection sous-cutanĂ©e ou intraveineuse. Ils perturbent les fonctions du cƓur, du sang, du foie et des reins, en altĂ©rant leur fonctionnement. Ils dĂ©truisent irrĂ©mĂ©diablement ces organes en prises chroniques, ou Ă  forte dose (quelques milligrammes).
De plus, l'InP (phosphure d'indium) « a clairement démontré un potentiel cancérigÚne dans des études d'inhalation à long terme effectuées sur des animaux de laboratoire »[30].
l'Indium affecte Ă©galement le dĂ©veloppement embryonnaire et du fƓtal (d'aprĂšs le modĂšle animal[31]).

Dans les années 1970 on a évoqué une possible activité antitumorale de certains de ses sels [32].

En ce qui concerne les risques et dangers pour l'homme, sur la base des quelques donnĂ©es disponibles sur les effets nĂ©fastes de ce mĂ©tal pour la santĂ© des travailleurs exposĂ©s Ă  des particules contenant de l'indium (mĂ©tallurgie, recyclage des mĂ©taux...), la sociĂ©tĂ© japonaise pour la santĂ© au travail a fixĂ© comme seuil d’exposition professionnelle 3 ÎŒg/L de sĂ©rum sanguin[30].

En raison de sa récente et large diffusion dans de nombreux objets électroniques, les toxicologues recommandent de « porter une attention beaucoup plus grande à l'exposition humaine aux composés de l'indium, et les précautions contre une exposition éventuelle aux composés de l'indium sont primordiales pour la gestion de la santé des travailleurs manipulant de l'indium »[30].

Utilisations du corps simple, des alliages et des composés

Fil d'indium.

Le mĂ©tal possĂšde la propriĂ©tĂ© unique d'ĂȘtre utilisĂ© comme joint de surface mĂ©tal-mĂ©tal ou non mĂ©tal, par exemple de rĂ©aliser les scellements hermĂ©tiques verre-mĂ©tal, verre-verre, avec le marbre, le quartz, la faĂŻence ou la porcelaine pouvant se substituer au verre.

Ces brasures à l'indium permettent d'assurer l'étanchéité des appareillages à vide trÚs poussés par cette obturation des joints métal-non métal. L'indium se retrouve dans les joints d'assemblage et autres scellements à la température de l'oxygÚne liquide.

Le principe de ces soudures froides pour raccord métal/non métal d'installation à vide élevé se retrouvent dans les soudures de transistors et semi-conducteurs sensibles.

Les alliages d'indium peuvent servir de revĂȘtement galvanoplastique anti-corrosion. L'intĂ©rĂȘt en miroiterie de l'indium se justifie, car Ă  pouvoir rĂ©flecteur quasi Ă©quivalent Ă  l'argent, les surfaces ont une meilleure rĂ©sistance Ă  la corrosion en pratique.

En mécanique, l'indium est présent dans les coussinets pour paliers lisses. Il permet d'obtenir des alliages anti-friction. L'alliage d'indium à l'acier diminue fortement la résistance au frottement et, par là, les pertes de puissance.

L'indium est prĂ©sent souvent avec le gallium dans les alliages Ă  bas point de fusion. Il est utilisĂ© dans certaines soudures permettant d'Ă©viter la prĂ©sence de plomb. L'alliage gallium-indium (76 % — 24 %) est liquide Ă  la tempĂ©rature ambiante. Il est utilisĂ© (expĂ©rimentalement) pour constituer un miroir liquide pour tĂ©lescope en substitut non polluant au mercure.

Les alliages trÚs fusibles comportent souvent du bismuth Bi, du cadmium Cd, du plomb Pb et de l'étain Sn. Ils sont employés dans les coupe-circuit, les régulateurs de chaleur ou thermistor, les systÚmes de sécurité Sprinkler.

Les alliages binaires avec Cd/Zn sont conçus pour la soudure à l'aluminium.

Les alliages avec l'arsenic As et l'antimoine Sb sont utiles pour fabriquer des transistors, des photoconducteurs, des détecteurs de source de chaleur (IR). L'arséniure d'indium InAs et le séléniures d'indium InSe sont des semi-conducteurs. L'alliage InSb présente une résistivité variable sous les divers rayonnements infrarouges. Cet antimoniure d'indium est un semi-conducteur de jonction à cristaux p-n, n-p. Ce photoconducteur est ainsi présent dans les filtres infrarouges, ainsi que les détecteurs infrarouges.

L'oxyde d'indium trivalent In2O3, pigment dans l'industrie verriÚre, permet d'obtenir des verres teintés en jaune pùle.

Écran Ă  cristaux liquides et Ă©crans tactiles

Grains d'ITO collés sur verre, vus grùce à des impuretés au microscope électronique

Transparent en couche mince tout en conduisant l'électricité, l'oxyde d'indium(III) (In2O3) adhÚre fortement au verre. Additionné d'oxyde d'étain(IV) (SnO2), l'oxyde d'indium-étain (ITO) représente le matériau idéal pour réaliser les fines électrodes transparentes recouvrant un écran LCD, c'est-à-dire un affichage à cristaux liquides, éventuellement à propriétés tactiles[33].

Les écrans à cristaux liquides sont ainsi la principale application de l'indium, représentant 80 % de ses utilisations[34].

Cellule photovoltaĂŻque

Certains composés d'indium sont des photoconducteurs remarquables. Ils se retrouvent dans les :

  • Cellules Ă  jonction
Antimoniure d'indium, matériau semi-conducteur
On utilise l'indium sous plusieurs formes : de séléniure d'indium InSe2, de nitrure d'indium-gallium InGaN et de diséléniure de cuivre-indium CuInSe2. Les recherches en cours sur des cellules combinant plusieurs couches : gallium-indium-phosphore, arséniure de gallium et germanium (GaInP-AsGa-Ge) permettent d'espérer des rendements supérieurs à 30 %.
  • Cellules en couche mince
Elles ont un rendement inférieur (10-20 %) mais sont beaucoup plus faciles à fabriquer en grande dimension, on utilise de l'oxyde d'indium-étain, un mélange cuivre-indium-sélénium ou double séléniure d'indium ou de cuivre (CuInSe2) ou encore cuivre-indium-gallium-sélénium. L'indium est ainsi présent dans les panneaux photovoltaïques.
  • DĂ©tecteurs infrarouges
    Phosphure d'indium (InP)
arsĂ©niure d'indium jusqu'Ă  3,8 ÎŒm et antimoniure d'indium (InSb) jusqu'Ă  5 ÎŒm.

Télécommunications

Le phosphure d'indium InP est le substrat des composants opto-électroniques (DEL, diodes laser, photodiodes) pour les communications sur fibres optiques (réseaux FTTH, métropolitains et longue distance, à 1300/1550 nm)

Absorbant neutronique, mesure de flux de neutrons et médecine nucléaire

L'indium présente une section efficace de capture de 194 barn, ce qui a conduit à l'utiliser associé à l'argent et au cadmium comme absorbant neutronique dans les grappes de contrÎle des réacteurs à eau pressurisée. L'alliage AgInCd est présent dans les barres de contrÎle des réacteurs nucléaires.

L'indium permet des mesures de flux de neutrons thermiques des réacteurs nucléaires. Dans le cadre de la protection civile, il permet de réaliser des dosimÚtres à neutrons.

En médecine nucléaire, l'indium 111, avec ses deux émissions gamma de 173 et 247 keV, permet de réaliser certains examens. Par exemple, il est possible de réaliser une scintigraphie au moyen de globules blancs marqués à l'indium 111 pour repérer des processus abdominaux actifs et des processus infectieux récents (depuis moins de 2 semaines). Lié à certains pharmaceutiques, cet isotope radioactif peut permettre de localiser différentes tumeurs neuro-endocrines (insulinomes, gastrinomes, paragangliomes, carcinoïde, phéochromocytome, etc). Il est également utile en scinticisternographie.

Il existe aussi l'isotope 113 en médecine nucléaire.

Électrochimie

Les anodes sacrificielles sont en alliage d’aluminium activĂ© Ă  l’indium pour protĂ©ger les piĂšces en acier immergĂ©es dans l'eau de mer.

Économie : vers une pĂ©nurie ?

Lingots d'indium pesant chacun environ 1 pound ~ 0,45 kg
Esquisse de l'Ă©volution de la production mondiale d'indium

Les tĂ©lĂ©viseurs, les ordinateurs, les rĂ©cepteurs GPS, les tĂ©lĂ©phones mobiles, les appareils photo, etc., tous les appareils Ă  Ă©cran LCD ont vu leur production augmenter exponentiellement Ă  partir des annĂ©es 2000. L'oxyde d'indium dopĂ© Ă  l'oxyde d'Ă©tain(IV) permet en effet d'allier facilement transparence et conductivitĂ©, conditions nĂ©cessaires, dans la couche conductrice des Ă©crans tactiles capacitifs (aussi appelĂ©s multicouche) Ă  la reconnaissance du touchĂ© par les doigts de l'utilisateur. Un petit Ă©cran plat de quinze pouces (une quarantaine de cm) contient un gramme d'indium et les plus grandes usines de fabrication en consomment plusieurs tonnes par mois. Logiquement, le cours de l'indium a explosĂ© : de 70 dollars le kilogramme en 2001, il est passĂ© par un pic Ă  1 000 dollars en 2005 et se nĂ©gocie entre 400 et 600 dollars en 2010.

En 2009, la demande atteint 1 210 t Ă  50% issues du recyclage[35]. La production miniĂšre annuelle en 2008 Ă©tait de 570 t, en 2009 de 600 t[36] Ă  partir de dĂ©chets spĂ©cifiques, principalement en Chine, CorĂ©e du Sud et Japon.

Ressources

Les ressources naturelles d'indium : selon l'U.S. Geological Survey en 2010[37] :

  • 35 % Chine
  • 26 % Canada
  • 16 % Japon
  • 8 % Belgique
  • 15 % autres

En 2006, la Chine produisait 60 % de l'indium mondial, mais, devant les menaces d'Ă©puisement Ă  l'horizon 2020, elle a dĂ©cidĂ© de progressivement rĂ©duire ses exportations pour prĂ©server son marchĂ© intĂ©rieur. Le conflit entre le Japon et la Chine concernant un bateau de pĂȘche chinois arrĂȘtĂ© aux large des Îles japonaises Senkaku, le a mis en lumiĂšre le tarissement de ces ressources. D'autres pays commencent Ă  prĂ©server leurs propres gisements, comme le Canada et la Russie[38].

L'Ă©valuation des rĂ©serves en 2007 Ă©tait de 11 000 t[36], soit un ratio volume de rĂ©serves (2007) / production annuelle (2008) de 19,3 ans seulement.

L'engouement depuis 2010 pour les dispositifs électroniques à écrans tactiles (ordinateurs, smartphones, tablettes tactiles...) ont accéléré sa raréfaction. Les stocks planétaires connus d'indium ont été vidés en quelques décennies, et les procédés de récupération sont à ce jour couteux et polluants.

Des laboratoires cherchent donc activement Ă 

  1. améliorer le recyclage, par exemple via l'électrodéposition en liquide ionique à température ambiante [39].
  2. développer des alternatives[14], par exemple à base de polymÚres de carbone pour remplacer les oxydes métalliques rares[40].

Notes et références

  1. (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press Inc, , 90e éd., 2804 p., Relié (ISBN 978-1-420-09084-0)
  2. (en) Beatriz Cordero, VerĂłnica GĂłmez, Ana E. Platero-Prats, Marc RevĂ©s, Jorge EcheverrĂ­a, Eduard Cremades, Flavia BarragĂĄn et Santiago Alvarez, « Covalent radii revisited », Dalton Transactions,‎ , p. 2832 - 2838 (DOI 10.1039/b801115j)
  3. (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC, , 89e Ă©d., p. 10-203
  4. (en) Simon Ayrinhac, Michel Gauthier, Marc Morand, Yiuri Garino, Silvia Boccato, FrĂ©dĂ©ric Decremps, Paraskevas Parisiades, Philippe Rosier, Nicki C. Siersch, Abderraouf Seghour, and Daniele Antonangeli, « Determination of indium melting curve at high pressure by picosecond acoustics », Phys. Rev. Materials, vol. 6,‎ , p. 063403 (DOI https://doi.org/10.1103/PhysRevMaterials.6.063403)
  5. ProcÚs-verbaux du Comité international des poids et mesures, 78e session, 1989, pp. T1-T21 (et pp. T23-T42, version anglaise).
  6. Yiming Zhang, Julian R. G. Evans, Shoufeng Yang: Corrected Values for Boiling Points and Enthalpies of Vaporization of Elements in Handbooks. in: Journal of Chemical & Engineering Data. 56, 2011, S. 328–337, DOI 10.1021/je1011086.
  7. Data Periodic Table, Royal Chemical Society, en lien externe
  8. (en) Thomas R. Dulski, A manual for the chemical analysis of metals, vol. 25, ASTM International, , 251 p. (ISBN 0803120664, lire en ligne), p. 71
  9. Base de données Chemical Abstracts interrogée via SciFinder Web le 15 décembre 2009 (résultats de la recherche)
  10. SIGMA-ALDRICH
  11. L'intĂ©rĂȘt des chimistes pour la course aux Ă©lĂ©ments ainsi que la thĂšse de Karl Josef Bayer en 1871 contribue Ă  maintenir l'intĂ©rĂȘt des chimistes de laboratoire.
  12. Sydney J. French, "A story of indium", Journal of Chemical Education, Volume 11, No 5, 1934, p. 270-271.
  13. Historique des cours du dollar US en euros.
  14. Écrans LCD : bientĂŽt une pĂ©nurie d'indium, article de Futura Sciences du 26 dĂ©cembre 2007
  15. L'indium plus résistant que l'or, Le Monde 8 novembre 2011
  16. Quelques grammes d'indium avaient été isolées et caractérisées par le binÎme avant la retraite de Reich en 1866, probablement vers 1864/1865.
  17. Au cours du traitement métallurgique, l'indium est distillé avec le zinc.
  18. Il a corrigé la valeur initialement mesurée, proposant une valeur de l'ordre de 56 kilocalories/kg/degré Celsius.
  19. Alain Foucault, opus cité.
  20. Ce trioxyde peut ĂȘtre obtenu directement par simple calcination contrĂŽlĂ©e du nitrate d'indium.
  21. L'indium métal est trÚs peu soluble dans la soude caustique.
  22. Standard electrode potential
  23. Par comparaison, Ga3+ + 3 e− → Ga0 mĂ©tal avec un potentiel d'Ă©lectrode Δ0 de −0,52 V
  24. Sa densité est 7,179. Il est soluble dans les acides (forme amorphe). Il se décompose vers 850 °C.
  25. Ce corps blanc instable thermiquement (perte d'une molécule d'eau vers 150 °C) est insoluble dans l'eau froide et l'ammoniaque, peu soluble dans l'hydroxyde de sodium aqueux, et facilement soluble dans les acides.
  26. Ce corps lĂ©gĂšrement colorĂ© a une densitĂ© de 4,39 Ă  20 °C. Son point de fusion avoisine 1 170 °C et son point d'Ă©bullition serait supĂ©rieur Ă  1 200 °C s'il ne commençait Ă  se dĂ©composer.
  27. Castronovo Jr, F. P., & Wagner Jr, H. N. (1973). Comparative toxicity and pharmacodynamics of ionic indium chloride and hydrated indium oxide. Journal of Nuclear Medicine, 14(9), 677-682.
  28. Castronovo, F. P., & Wagner, H. N. (1971). Factors affecting the toxicity of the element indium. British journal of experimental pathology, 52(5), 543.
  29. Tanaka et al. (2004). Toxicity of indium arsenide, gallium arsenide, and aluminium gallium arsenide. Toxicology and Applied Pharmacology, 198 (3), 405–411.
  30. Tanaka, A., Hirata, M., Kiyohara, Y., Nakano, M., Omae, K., Shiratani, M., & Koga, K. (2010) Review of pulmonary toxicity of indium compounds to animals and humans. Thin Solid Films, 518(11), 2934-2936 (résumé).
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  33. LCD pour Liquid Crystal Display.
  34. Umicore, Christian Hageluken, IERC Salzburg, 2010
  35. UNEP (2009), Critical Metals for Future Sustainable Technologies and their Recycling Potential
  36. USGS
  37. (en) Indium (data in metric tons unless otherwise noted, sur l'UGCS
  38. Arnaud de la Grange, « Pékin joue de l'arme des « terres rares » », Le Figaro, le 25 octobre 2010
  39. Traore Y (2012) Perspective nouvelle pour la récupération de l'indium issu des e-déchets par électrodéposition dans les liquides ioniques à température ambiante (Doctoral dissertation, Université de Grenoble)
  40. Molécules miracles pour écrans tactiles, Courrier international, 24 février 2011

Bibliographie

  • Pierre Balazy, El-AĂŻd Jdid, MĂ©tallurgie de l'indium, Fiche M2-368, Ă©dition Techniques de l'ingĂ©nieur, 12 pages.
  • Alain Foucault, Jean-François Raoult, Fabrizio Cecca, Bernard Platevoet, Dictionnaire de GĂ©ologie - 8e Ă©dition, Français/Anglais, Ă©dition Dunod, 2014, 416 pages. Avec la simple entrĂ©e "indium", p. 180.
  • Paul Pascal, Nouveau traitĂ© de chimie minĂ©rale, 6. Bore, aluminium, gallium, indium, thallium, Paris, Masson, (rĂ©impr. 1966), 32 volumes
  • (en) Ulrich Schwarz-Schampera, Peter M. Herzig, Indium: Geology, Mineralogy, and Economics, Springer Science & Business Media, 2013, 258 pages.

Voir aussi

Articles connexes

Liens externes



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