Indium


Indium
Indium
CadmiumIndiumÉtain
Ga
  Structure cristalline tétragonal

49
In
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
                                                               
                                   
In
Tl
Table complèteTable étendue
Informations générales
Nom, symbole, numéro Indium, In, 49
Série chimique métaux pauvres
Groupe, période, bloc 13 (IIIA), 5, p
Masse volumique 7,31 g·cm-3 (20 °C)[1]
Dureté 1,2
Couleur Gris argenté
No CAS 7440-74-6 [2]
No EINECS 231-180-0
Propriétés atomiques
Masse atomique 114,818 ± 0,003 u [1]
Rayon atomique (calc) 155 pm (156 pm)
Rayon de covalence 1,42 ± 0,05 Å [3]
Rayon de van der Waals 193 pm
Configuration électronique [Kr] 4d10 5s2 5p1
Électrons par niveau d’énergie 2, 8, 18, 18, 3
État(s) d’oxydation 3
Oxyde Amphotère
Structure cristalline Tétragonal
Propriétés physiques
État ordinaire solide
Point de fusion 156,5985 °C (congélation)[4]
Point d’ébullition 2 072 °C [1]
Énergie de fusion 3,263 kJ·mol-1
Énergie de vaporisation 231,5 kJ·mol-1
Volume molaire 15,76×10-3 m3·mol-1
Pression de vapeur 1,42×10-17 Pa à 156,6 °C [réf. souhaitée]
Vitesse du son 1 215 m·s-1 à 20 °C
Divers
Électronégativité (Pauling) 1,78
Chaleur massique 233 J·kg-1·K-1
Conductivité électrique 11,6×106 S·m-1
Conductivité thermique 81,6 W·m-1·K-1
Solubilité sol. dans HCl [5]
Énergies d’ionisation[6]
1re : 5,78636 eV 2e : 18,8703 eV
3e : 28,03 eV 4e : 54 eV
Isotopes les plus stables
iso AN Période MD Ed PD
MeV
113In 4,3 % stable avec 64 neutrons
115In 95,7 % 441×1012 a β- 0,495 115Sn
Précautions
Directive 67/548/EEC[7]
Nocif
Xn
Phrases R : 20/21/22, 36/37/38,
Phrases S : 26, 36,
SGH[7]
SGH07 : Toxique, irritant, sensibilisant, narcotique
Attention
H302, H312, H315, H319, H332, H335, P261, P280, P305, P338, P351,
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

L'indium est un élément chimique, de symbole In et de numéro atomique 49. C'est un métal gris brillant, à bas point de fusion (156 °C), résistant à la corrosion atmosphérique. Ce métal malléable, ressemblant chimiquement à l'aluminium et au gallium, est rare, on ne le trouve qu'en quantité infime dans les mines de zinc. Sa récente utilisation massive, notamment dans les écrans plats LCD ont fait passer son prix de 80 €/kg à 800 €/kg (70 $/kg à 1 000 $/kg aux taux courants[8]) entre 2001 et 2005[9][10]. C'est une ressource non renouvelable.

Sommaire

Histoire

L'indium, nommé d'après la ligne indigo de son spectre atomique, a été découvert par Ferdinand Reich et Hieronimus Theodor Richter en 1863 alors qu'ils testaient des minerais de zinc avec un spectrographe inventé par Robert Wilhelm Bunsen pour trouver du thallium. Richter réussit à isoler le métal en 1867.

Utilisations

Cellule photovoltaïque

  • Cellules à jonction
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 (CuInSe2) ou encore cuivre-indium-gallium-sélénium.
  • Détecteurs infra-rouge
arséniure d'indium jusqu'à 3,8 μm et antimoniure d'indium (InSb) jusqu'à 5 μm.

Autres utilisations

Transparent en couche mince, l'indium adhère fortement au verre. Dopé à l'étain (indium tin oxyde, ITO), il représente le matériau idéal pour réaliser les fines électrodes recouvrant un écran LCD.
  • Télécommunications :
Le phosphure d'indium (InP) est le substrat des composants opto-électroniques (LED, diodes laser, photodiodes) pour les communications sur fibres optiques (réseaux FTTH, métropolitains et longue distance, à 1300/1550 nm)
  • Mécanique : coussinets pour palier et roulement.
L'alliage d'indium à l'acier diminue fortement la résistance au frottement et, par là, les pertes de puissance.
  • Revêtement du verre :
L'indium adhère fortement au verre et est utilisé pour ses propriétés de réflexion, de coloration (jaune clair) et de conducteur électrique.
Il sert ainsi d'électrode transparente dans les écrans à cristaux liquides, pour réaliser des miroirs et dans certains verres feuilletés, pour les rendre chauffants.
  • Médecine nucléaire :
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.
  • Alliages à bas point de fusion :
Il est utilisé dans certaines soudures permettant d'éviter la présence de plomb. L'alliage gallium-indium (76 % — 24 %) est liquide à la température ambiante. Il est utilisé (expérimentalement) pour constituer un miroir liquide pour télescope en substitut non polluant au mercure.
  • Anodes sacrificielles en alliage d’aluminium activé à l’indium pour protéger les pièces en acier immergées dans l'eau de mer.

Pénurie

Les téléviseurs, les ordinateurs, les récepteurs GPS, les téléphones mobiles, les appareils photo, etc., tous les appareils à écran LCD ont vu leur production augmenter exponentiellement à partir des années 2000. Un petit écran plat de quinze pouces 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 explosé : de 70 dollars le kilo en 2001, il est passé par un pic à 1 000 dollars en 2005 et se négocie entre 400 et 600 dollars en 2010. En fait, les stocks planétaires d'indium ont été vidés en quelques décennies et les procédés de récupération sont extrêmement polluants ce qui fait que plusieurs groupe de recherche cherchent activement des voies de substitution[9].

La Chine produisait en 2006 60 % de l'approvisionnement mondial, mais, devant les menaces d'épuisement à l'horizon 2020, celle-ci a décidé de réduire progressivement ses exportations pour préserver son marché intérieur. Le conflit entre le Japon et la Chine concernant un bateau de pêche chinois arrêté aux large des Îles japonaises Senkaku, le 7 septembre 2010 a mis en lumière le tarissement de ces ressources. D'autres pays commencent à préserver leurs propres gisements, comme le Canada et la Russie[11].

L'indium est en partie recyclé par les industries de recyclage, principalement situés en Chine, Corée du Sud et Japon. Les ressources naturelles d'indium sont réparties, selon l'UGCS en 2010[12] :

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

La nécessité actuelle de l'indium dans les écrans tactile et l'engouement en 2010 pour les gadgets électroniques, notamment smartphones et tablettes tactiles, augmente rapidement la raréfaction de ce matériau. L'indium permet en effet d'allier facilement transparence et conductivité, nécessaire, dans la couche conductrice des écrans tactiles capacitifs (aussi appelés multitouche) à la reconnaissance du touché par les doigts de l'utilisateur. Des recherches sont donc poussées pour des alternatives à base de polymères de carbone pour remplacer les oxydes métalliques rares[13].

Notes et références de l'article

  1. a, b et c (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press Inc, 2009, 90e éd., Relié, 2804 p. (ISBN 978-1-420-09084-0) 
  2. Base de données Chemical Abstracts interrogée via SciFinder Web le 15 décembre 2009 (résultats de la recherche)
  3. (en) Beatriz Cordero, Verónica Gómez, Ana E. Platero-Prats, Marc Revés, Jorge Echeverría, Eduard Cremades, Flavia Barragán et Santiago Alvarez, « Covalent radii revisited », dans Dalton Transactions, 2008, p. 2832 - 2838 [lien DOI] 
  4. Procès-verbaux du Comité international des poids et mesures, 78e session, 1989, pp. T1-T21 (et pp. T23-T42, version anglaise).
  5. (en) Thomas R. Dulski, A manual for the chemical analysis of metals, vol. 25, ASTM International, 1996, 251 p. (ISBN 0803120664) [lire en ligne], p. 71 
  6. (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC, 2009, 89e éd., p. 10-203 
  7. a et b SIGMA-ALDRICH
  8. Historique des cours du dollar US en euros.
  9. a et b Ecrans LCD : bientôt une pénurie d'indium, article de Futura Sciences du 26 décembre 2007
  10. L'indium plus résistant que l'or Le Monde 8 novembre 2011
  11. Arnaud de la Grange, « Pékin joue de l'arme des « terres rares » », Le Figaro, le 25 octobre 2010
  12. (en)Indium (data in metric tons unless otherwise noted, sur l'UGCS
  13. Molécules miracles pour écrans tactiles, Courrier international, 24 février 2011
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