Indium

Eigenschaften
[Kr] 4d10 5s2 5p1 49In Periodensystem
Allgemein
Name, Symbol, Ordnungszahl	Indium, In, 49
Elementkategorie	Metalle
Gruppe, Periode, Block	13, 5, p
Aussehen	silbrig glänzend grau
CAS-Nummer	7440-74-6
EG-Nummer	231-180-0
ECHA-InfoCard	100.028.345
Massenanteil an der Erdhülle	0,1 ppm
Atomar
Atommasse	114,818(1) u
Atomradius (berechnet)	155 (156) pm
Kovalenter Radius	144 pm
Van-der-Waals-Radius	193 pm
Elektronenkonfiguration	[Kr] 4d10 5s2 5p1
1. Ionisierungsenergie	5.7863556(7) eV ≈ 558.3 kJ/mol
2. Ionisierungsenergie	18.87041(3) eV ≈ 1820.72 kJ/mol
3. Ionisierungsenergie	28.04415(12) eV ≈ 2705.85 kJ/mol
4. Ionisierungsenergie	55.45(4) eV ≈ 5350 kJ/mol
5. Ionisierungsenergie	69.3(1,2) eV ≈ 6686 kJ/mol
Physikalisch
Aggregatzustand	fest
Kristallstruktur	tetragonal
Dichte	7,31 g/cm3
Mohshärte	1,2
Magnetismus	diamagnetisch (χm = −5,1 · 10−5)
Schmelzpunkt	429,7485 K (156,5985 °C)
Siedepunkt	2273 K (2000 °C)
Molares Volumen	15,76 · 10−6 m3·mol−1
Verdampfungsenthalpie	225 kJ·mol−1
Schmelzenthalpie	3,26 kJ·mol−1
Dampfdruck	1 Pa bei 1196 K
Schallgeschwindigkeit	1215 m·s−1 bei 293,15 K
Spezifische Wärmekapazität	233 J·kg−1·K−1
Elektrische Leitfähigkeit	12,5 · 106 S·m−1
Wärmeleitfähigkeit	81,6 W·m−1·K−1
Chemisch
Oxidationszustände	+1, +3
Normalpotential	−0,343 V (In3+ + 3e− → In)
Elektronegativität	1,78 (Pauling-Skala)
Isotope
Isotop NH t1/2 ZA ZE (MeV) ZP 111In {syn.} 2,8047 d ε 0,865 111Cd 113In 4,3 % Stabil 114In {syn.} 71,9 s β− 1,989 114Sn ε 1,452 114Cd 115In 95,7 % 4,41 · 1014 a β− 0,495 115Sn
Weitere Isotope siehe Liste der Isotope
NMR-Eigenschaften
Kernspin γ in rad·T−1·s−1 Er (1H) fL bei B = 4,7 T in MHz 113In 9/2 5,8845 · 107 0,0151 21,87 115In 9/2 5.8972 · 107 0,271 38,86
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung Pulver Gefahr H- und P-Sätze H: 228 P: 210​‐​241​‐​280​‐​240​‐​370+378
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Indium ist ein chemisches Element mit dem Symbol In und der Ordnungszahl 49. Im Periodensystem der Elemente steht es in der 5. Periode und ist das vierte Element der 3. Hauptgruppe, der 13. IUPAC-Gruppe, oder Borgruppe. Indium ist ein seltenes, silberweißes und weiches Schwermetall. Seine Häufigkeit in der Erdkruste ist vergleichbar mit der von Silber. Indium ist für den menschlichen Körper nicht essenziell, genauso wenig sind toxische Effekte bekannt. Das Metall wird heute zum größten Teil zu Indiumzinnoxid verarbeitet, das als transparenter Leiter für Flachbildschirme und Touchscreens eingesetzt wird.

Geschichte

Indium wurde 1863 von den deutschen Chemikern Ferdinand Reich und Theodor Richter an der Bergakademie Freiberg entdeckt. Sie untersuchten eine in der Umgebung gefundene Sphalerit-Probe nach Thallium. Dabei fanden sie im Absorptionsspektrum anstatt der erwarteten Thallium-Linien eine bisher unbekannte indigoblaue Spektrallinie und damit ein bisher unbekanntes Element. Nach dieser nannten sie das neue Element Indium. Kurze Zeit später konnten sie zunächst Indiumchlorid und -oxid, durch Reduktion von Indiumoxid mit Wasserstoff auch das Metall darstellen. Weitere Eigenschaften wie Atomgewicht, Dichte oder Schmelzpunkt, sowie weitere Verbindungen wurden von Clemens Winkler erforscht. Eine größere Menge Indium wurde erstmals auf der Weltausstellung 1867 in Paris gezeigt. Hierzu wurden 2,15 Tonnen indiumhaltiges Zink aus den Muldenhütten in Schwefelsäure gelöst und aus dem Rückstand ein etwa 0,5 kg schwerer Indiumbarren erhalten.

Nach einer ersten Anwendung ab 1933 als Legierungsbestandteil in Zahngold begann der umfangreiche Einsatz von Indium mit dem Zweiten Weltkrieg. Die Vereinigten Staaten setzten es als Beschichtung in hoch beanspruchten Lagern von Flugzeugen ein. Nach dem Zweiten Weltkrieg wurde Indium vor allem in der Elektronikindustrie, als Lötmaterial und in niedrig schmelzenden Legierungen eingesetzt. Auch die Verwendung in Kontrollstäben von Kernreaktoren wurde mit der zunehmenden Verwendung der Kernenergie wichtig. Dies führte bis 1980 zu einem ersten starken Ansteigen des Indiumpreises. Nach dem Reaktorunfall von Three Mile Island gingen jedoch sowohl Nachfrage als auch Preis deutlich zurück.

Ab 1987 wurden zwei neue Indiumverbindungen, der Halbleiter Indiumphosphid (InP) und das elektrisch leitende und in dünnen Schichten durchsichtige Indiumzinnoxid (ITO) entwickelt. Besonders Indiumzinnoxid wurde mit der Entwicklung von Flüssigkristallbildschirmen technisch interessant. Durch den hohen Bedarf wird seit 1992 der größte Teil des Indiums zu Indiumzinnoxid weiterverarbeitet.

Vorkommen

Roquesit als Einschluss in Bornit

Indium ist ein seltenes Element, sein Anteil an der kontinentalen Erdkruste beträgt nur 0,05 ppm. Es ist damit von ähnlicher Häufigkeit wie Silber und Quecksilber. Indium ist ein moderat inkompatibles Element, das in Lavaschmelzen lange in der Lava verbleibt und erst spät in Gesteine eingebaut wird. In bestimmten mafischen magmatischen Gesteinen wie Granophyr oder Pyroxen ist die Indiumkonzentration erhöht. Indium ist stark volatil und chalkophil und als solches in sulfidischen Mineralen wie Chalkopyrit, Sphalerit, Stannit und Kassiterit angereichert, wo es andere Metalle mit ähnlichem Ionenradius ersetzen kann. Hohe Indiumgehalte im Sphalerit sind dabei häufig mit hohen Kupfergehalten verbunden, da sich so eine Stannit-ähnliche Struktur ausbilden kann.

Indium bildet eine Reihe seltener Minerale, die sich als Sekundärminerale in indiumreichen Lagerstätten bilden können. Das am häufigsten gefundene ist Roquesit CuInS₂. Daneben sind noch eine Reihe weiterer sulfidischer Minerale wie Indit FeIn₂S₄, Laforêtit AgInS₂ und Sakuraiit (Cu,Zn,In,Fe,Sn)₄S₄, aber auch die natürlichen Legierungen Damiaoit PtIn₂ und Yixunit Pt₃In, das Hydroxid Dzhalindit In(OH)₃ und das Indiumarsenat Yanomamit InAsO₄ · 2 H₂O bekannt. Zudem wurde Indium gediegen gefunden. Insgesamt sind 2025 15 Indiumminerale bekannt.

Für die Gewinnung von Indium spielen die Minerale auf Grund ihrer Seltenheit keine Rolle. Stattdessen wird das Element überwiegend bei der Zinkgewinnung, insbesondere aus Sphalerit gewonnen, in dem Indiumgehalte von 1–100 ppm enthalten sind. Eine Gewinnung aus anderen Erzen wie Chalkopyrit oder Stannit ist dagegen meist ökonomisch nicht sinnvoll.

Indium als Mineral

Entdeckung und Vorkommen

Natürliches elementares Indium wurde erstmals 1964 von W.W. Iwanow beschrieben und ist von der International Mineralogical Association als eigenständiges Mineral anerkannt. Seine Typlokalität liegt in der Olowjannaja-Mine, einer Tantal-Mine in der Region Transbaikalien im Fernen Osten Russlands. Neben der Typlokalität wurde das Mineral noch in Keno Hill bei Keno City in Kanada, Baingoin in Tibet (Volksrepublik China), Dörfel im Erzgebirge in Deutschland, Pákozd in Ungarn, Ridder in Kasachstan, Mitrovica im Kosovo, Bodaibo in Russland, Camborne im Vereinigten Königreich, Perzhanskoe in der Ukraine und im Tschatkalgebirge in der usbekischen Provinz Taschkent gefunden. Zudem brachten Luna 16 und Luna 24 gediegenes Indium mit Mondgestein auf die Erde zurück.

Indium kommt in der Natur in Form massiver, grauer, metallisch glänzender Körner von bis zu einem Millimeter Größe vor. In der Typlokalität ist es mit elementarem Silber vergesellschaftet.

Klassifikation

Bereits in der veralteten 8. Auflage der Mineralsystematik nach Strunz gehörte Indium zur Mineralklasse der „Elemente“ und dort zur Abteilung der „Metalle und intermetallischen Legierungen (ohne Halbmetalle)“, wo es zusammen mit Blei und Zinn die „Zinn-Blei-Gruppe“ mit der System-Nr. I/A.03 bildete, wobei Indium im Anhang stand.

In der zuletzt 2018 überarbeiteten Lapis-Systematik nach Stefan Weiß, die formal auf der alten Systematik von Hugo Strunz in der 8. Auflage basiert, erhielt das Mineral die System- und Mineralnummer I/A.05-010. Dies entspricht der Klasse der „Elemente“ und dort der Abteilung „Metalle und intermetallische Verbindungen“, wo Indium zusammen mit Blei und Zinn eine unbenannte Gruppe mit der Systemnummer I/A.05 bildet.

Die von der International Mineralogical Association (IMA) zuletzt 2009 aktualisierte 9. Auflage der Strunz’schen Mineralsystematik ordnet Indium ebenfalls in die Element-Abteilung „Metalle und intermetallische Verbindungen“ ein. Diese ist allerdings weiter unterteilt nach den in der Verbindung vorherrschenden Metallen, die entsprechend ihrer verwandten Eigenschaften in Metallfamilien eingeteilt wurden. Hier ist das Mineral in der Unterabteilung „Indium-Zinn-Familie“ zu finden, wo es zusammen mit dem nicht anerkannten Molybdän die Gruppe mit der Systemnummer 1.AC.05 bildet.

In der vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchlichen Systematik der Minerale nach Dana hat Indium die System- und Mineralnummer 01.01.14.01. Auch dies entspricht der Klasse und gleichnamigen Abteilung „Elemente“. Hier findet er sich innerhalb der Unterabteilung „Elemente: Metallische Elemente außer der Platingruppe“ in einer eigenen Gruppe.

Die seit 2021 ebenfalls von der IMA/CNMNC anerkannte Kurzbezeichnung (auch Mineral-Symbol) von Indium entspricht dem Elementsymbol.

Gewinnung und Darstellung

Indium

Primär wird Indium fast vollständig bei der Raffination von Zinkerzen als Nebenprodukt gewonnen, aber auch bei der Verhüttung von Blei, Kupfer, Zinn und Roheisen können indiumreiche Rückstände anfallen. Daneben spielt das Recycling eine immer wichtigere Rolle für die Produktion des Metalls.

Je nach Produktionsprozess entstehen Indium-reiche Niederschäge, Schlacken, Stäube oder Anodenschlämme, die als Ausgangstoffe für die Indiumgewinnung dienen. Eine wichtige Verbindung ist dabei indiumhaltiges Zinkferrit (indium-bearing zinc ferrite, IBZF, ZnFe_(2-x)In_xO₄), die beim Rösten von eisen- und indiumhaltigem Sphalerit entsteht und wasserunlöslich ist, so dass sie beim Auslaugen der Röstprodukte zurückbleibt. Die Ausgangsstoffe werden vorwiegend mit hydrometallurgischen Verfahren verarbeitet. Als Laugungsmittel dient vor allem Schwefelsäure, durch die auch das sonst schwer lösliche IBZF ausgelaugt werden kann. Weiterhin ist auch ein Rösten mit Schwefelsäure und anschließendes Auslaugen mit heißem Wasser möglich.

${\ce {2ZnFe_{(2-x)}In_{x}O4 + 8 H2SO4 -> 2 ZnSO4 + (2-x) Fe2(SO4)3 + x In2(SO4)3 + 8 H2O}}$

Die indiumhaltige Lösung wird durch Neutralisation mit Calciumcarbonat und Lösungsmittelextraktion angereichert. Werden dann Aluminiumplatten in die Lösung getaucht, bildet sich darauf metallisches Indium in Form eines Metallschwammes, der entfernt und durch elektrolytische Raffination zu 99,99 % reinem Indium verarbeitet werden kann. Hochreines Indium wird durch eine Kombination von Vakuumdestillation, Zonenschmelzverfahren und elektrolytische Raffination hergestellt.

$\mathrm {In^{3+}+Al\longrightarrow In+Al^{3+}}$

LCD-Bildschirme, die Elektroden aus Indiumzinnoxid (ITO) enthalten, sind die mengenmäßig wichtigste Anwendung von Indium und dementsprechend auch entscheidend für das Recycling der Elements. Indium fällt dabei an zwei Stellen an, zum einen im Produktionsprozess beim Beschichten der Glasplatten mit ITO, zum anderen beim Recycling der nicht mehr genutzten Bildschirme. Die Beschichtung erfolgt durch Sputtern, bei dem nur etwa 30 % des Targets auf das Produkt übergeht, während 70 % als Abfall zurückbleibt, der daher ein wertvoller sekundärer Rohstoff ist. Beim Recycling von Bildschirmen müssen zunächst Glas, Kunststoffe und andere Bestandteile vom Indiumzinnoxid getrennt werden.

Eine generelle Schwierigkeit beim ITO-Recycling stellt die Trennung der ähnlichen Elemente Indium und Zinn dar. Diese Trennung wird vorwiegend über hydrometallurgische Verfahren durchgeführt. Besonders effizient für die Extraktion von Indium sind Salzsäure und Salzsäure/Wasserstoffperoxid-Mischungen, aber auch Schwefelsäure, Salpetersäure und organische Säuren wie Oxalsäure und Citronensäure werden erforscht. Die Lösung wird durch Extraktion oder Ionenaustausch gereinigt. Außer durch Extraktion können die Elemente auch durch Fällung als Sulfid oder durch Zementation mit Aluminium getrennt werden. Daneben ist auch eine elektrochemische oder pyrometallurgische Trennung möglich. Pyrometallurgisch kann das ITO mit Kohlenstoff oder Wasserstoff bei 1000 °C reduziert und die entstandene Indium-Zinn-Legierung durch Vakuumdestillation getrennt werden. Alternativ wird ITO chloriert und die entstandenen Chloride getrennt.

Entwicklung der globalen Indiumproduktion

2025 sind die wichtigsten Produzenten von Indium China und Südkorea, daneben wird das Element auch in Japan, Kanada, Frankreich, Belgien und Russland produziert. Die produzierte primäre Menge (ohne Recycling) betrug etwa 1100 Tonnen, wovon mit 760 Tonnen etwa 70 % auf China entfiel. Die produzierte Gesamtmenge an raffiniertem Indium ist deutlich höher, 2023 betrug sie 2063 Tonnen.

Der Aufstieg Chinas zum wichtigsten Indium-Produzenten begann etwa ab 2000, wobei das Land sowohl den Abbau von indiumhaltigen Erzen stark ausbaute als auch große Mengen Indiumkonzentrate, vor allem aus Australien und Peru importierte. China förderte und importierte zwischen 2000 und 2019 knapp 25.000 Tonnen Rohmaterial, woraus 5912 Tonnen Metall produziert wurden. China importierte auch Indiummetall, bedingt durch eine geringe Produktionskapazität für hochreines Indium. Im Gegensatz zu anderen Ländern spielte Recycling in China lange Zeit eine untergeordnete Rolle in der Indiumproduktion, erst 2023 übertraf die Produktion aus recyceltem Material die aus primären Quellen.

Bis zu ihrer Schließung 2006 war die Toyoha-Mine in Japan mit einer jährliche Produktionsmenge von 75 Tonnen oder einem Drittel der weltweiten damaligen Indiumproduktion die wichtigste Quelle für das Metall. Seidem ist das Land auf Importe angewiesen und setzt verstärkt auf Recycling. 2006 entwickelte Sharp erstmals einen Prozess für die Extraktion von Indium aus LCD-Bildschirmen. Bis zum verstärkten Recycling in China ab 2021 waren Südkorea und Japan die wichtigsten Produzenten von recyceltem Indium.

In der Europäischen Union wird Indium vor allem in zwei Fabriken produziert, zum einen bei Umicore in Hoboken, einem Stadtteil von Antwerpen in Belgien mit einer Kapazität von 50 Tonnen pro Jahr, zum anderen seit 2012 durch Nyrstar in Auby in Frankreich mit einer maximalen Kapazität von 70 Tonnen im Jahr (2019). Beide nutzen importierte Konzentrate, Niederschläge und Schlacken. Hochreines Indium wird in geringer Menge in Deutschland hergestellt. Trotz dieser vorhandenen Produktion wurde das Element in die Liste der kritischen Rohstoffe der Europäischen Union aufgenommen.

Raffinerieproduktion

Land	2025	2020	2015	2010	2005	2000	1995
China Volksrepublik Volksrepublik China	760	590	421	330	370	200	40
Korea Sud Südkorea	180	210	195	145	50	--	--
Japan Japan	65	66	70	69	70	55	61
Kanada Kanada	40	61	70	60	45	45	40
Frankreich Frankreich	21	38	41	--	--	65	40
Belgien Belgien	19	20	20	30	30	40	18
Russland Russland	5	5	5	9,5	10	15	20
gesamt	1100	991	832	644	607	450	239
Menge in Tonnen

Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften

Elementarzelle von Indium mit Koordinationsumgebung des zentralen Indiumatoms

Koordinationspolyeder eines Indiumatoms aus 4 + 8 = 12 Nachbaratomen in der Form eines verzerrten Kuboktaeders

Indium ist ein silbrig-weißes Metall mit einem niedrigen Schmelzpunkt von 156,60 °C. Einen niedrigeren Schmelzpunkt besitzen unter den reinen (unlegierten) Metallen nur Quecksilber, Gallium und die meisten Alkalimetalle. Über einen sehr großen Bereich von fast 2000 K ist das Metall flüssig. Flüssiges Indium hinterlässt auf Glas dauerhaft einen dünnen Film (Benetzung).

Das Metall besitzt eine hohe Duktilität und sehr geringe Härte (Mohs-Härte: 1,2). Es ist daher möglich, Indium wie Natrium mit dem Messer zu schneiden. Gleichzeitig hinterlässt es auf Papier einen sichtbaren Strich. Unterhalb einer Sprungtemperatur von 3,41 Kelvin ist Indium supraleitend. Eine Besonderheit des Indiums, die es mit dem Zinn gemeinsam hat, sind die charakteristischen Geräusche, die beim Verbiegen von Indium zu hören sind („Zinngeschrei“).

Von Indium ist bei Normalbedingungen nur eine kristalline Modifikation bekannt, die im tetragonalen Kristallsystem in der Raumgruppe I4/mmm (Raumgruppen-Nr. 139)Vorlage:Raumgruppe/139 und damit in einem tetragonal-innenzentrierten Gitter mit den Gitterparametern a = 325 pm und c = 495 pm sowie zwei Formeleinheiten in der Elementarzelle kristallisiert.

Ein Indiumatom wird in der Kristallstruktur von zwölf weiteren Atomen umgeben, wobei vier aus den benachbarten Elementarzellen stammen und einen geringeren Abstand (325 pm; rote Bindungen) als die acht auf den Ecken der Elementarzelle befindlichen Atome aufweisen (337 pm; grüne Bindungen). Als Koordinationspolyeder ergibt sich durch die Koordinationszahl 4 + 8 = 12 ein verzerrtes Kuboktaeder. Die Kristallstruktur kann daher als eine tetragonal verzerrte, kubisch-dichteste Kugelpackung beschrieben werden.

In Hochdruckexperimenten wurde eine weitere Modifikation entdeckt, die oberhalb von 45 GPa stabil ist und im orthorhombischen Kristallsystem in der Raumgruppe Fmmm (Nr. 69)Vorlage:Raumgruppe/69 kristallisiert.

Kristallographische Daten

Kristallsystem	tetragonal
Raumgruppe	I4/mmm (Nr. 139)Vorlage:Raumgruppe/139
Gitterparameter (Elementarzelle)	a = (b) = 325 pm c = 495 pm
Zahl (Z) der Formeleinheiten	Z = 2

Chemische Eigenschaften

Die chemischen Eigenschaften des Indiums ähneln denen der Gruppennachbarn Gallium und Thallium. So ist Indium wie die beiden anderen Elemente ein unedles Element, das bei hohen Temperaturen mit vielen Nichtmetallen reagieren kann. An der Luft ist es bei Raumtemperatur stabil, da sich wie bei Aluminium eine dichte Oxidschicht bildet, die das Material durch Passivierung vor weiterer Oxidation schützt. Erst bei hohen Temperaturen findet die Reaktion zu Indium(III)-oxid statt.

Während Indium von Mineralsäuren wie Salpetersäure oder Schwefelsäure angegriffen wird, ist es nicht löslich in heißem Wasser, Basen und den meisten organischen Säuren. Auch Salzwasser greift Indium nicht an. Indium ist bei Raumtemperatur das in Quecksilber am besten lösliche Metall.

Isotope

Von Indium sind 38 verschiedene Isotope und weitere 45 Kernisomere von ⁹⁷In bis ¹³⁵In bekannt. In der Natur kommen davon nur zwei Isotope vor, ¹¹³In (64 Neutronen) mit 4,29 Prozent und ¹¹⁵In (66 Neutronen) mit 95,71 Prozent Anteil an der natürlichen Isotopenverteilung. Das häufige Isotop ¹¹⁵In ist schwach radioaktiv, es ist ein Betastrahler mit einer Halbwertszeit von 4,41 · 10¹⁴ Jahren. Somit hat ein Kilogramm Indium eine Aktivität von 250 Becquerel. Beide natürlichen Isotope können mit Hilfe der NMR-Spektroskopie nachgewiesen werden. Die stabilsten künstlichen Isotope ¹¹¹In und ^114mIn haben Halbwertszeiten von 2,8 bzw. 50 Tagen, ^113mIn nur 99 Minuten. ¹¹¹In und ^113mIn werden in der medizinischen Diagnostik für bildgebende Verfahren (Szintigrafie und SPECT) verwendet.

Siehe auch: Liste der Indium-Isotope

Verwendung

Metall

Indiumdraht wird in Indiumdichtungen verwendet.

Indium ist vielseitig verwendbar, sein Einsatz ist jedoch durch die Seltenheit und den hohen Preis beschränkt. Der größte Teil des produzierten Indiums wird nicht als Metall eingesetzt, sondern zu einer Reihe von Verbindungen weiterverarbeitet. Allein für die Produktion von Displays aus Indiumzinnoxid wurden im Jahr 2000 65 % der Gesamtproduktion an Indium verwendet. Auch andere Verbindungen, wie Indiumphosphid und Indiumarsenid werden aus dem produzierten Indium gewonnen. Genaueres über die Verwendung von Indiumverbindungen findet sich im Abschnitt Verbindungen.

Metallische Werkstücke können durch galvanisch abgeschiedene Indiumüberzüge geschützt werden. So beschichtete Werkstoffe etwa aus Stahl, Blei oder Cadmium sind danach beständiger gegen Korrosion durch organische Säuren oder Salzlösungen und vor allem Abrieb. Indiumschutzschichten wurden früher oft für Gleitlager in Automobilen oder Flugzeugen verwendet. Seit dem deutlichen Anstieg des Indiumpreises ist dies jedoch nicht mehr wirtschaftlich. Mit Indium beschichtete Flächen besitzen einen hohen und gleichmäßigen Reflexionsgrad über alle Farben hinweg und können daher als Spiegel verwendet werden.

Der Schmelzpunkt von Indium liegt relativ niedrig und ist sehr genau bestimmbar. Aus diesem Grund ist er einer der Fixpunkte bei der Aufstellung der Temperaturskala. Diese Eigenschaft wird auch für die Kalibrierung in der dynamischen Differenzkalorimetrie (DSC) genutzt.

Wegen des hohen Einfangquerschnittes sowohl für langsame als auch für schnelle Neutronen ist Indium ein geeignetes Material für Steuerstäbe in Kernreaktoren. Auch als Neutronendetektoren können Indiumfolien verwendet werden. Indium ist gasdicht und auch bei tiefen Temperaturen leicht zu verformen und wird daher in sogenannten Indiumdichtungen in Kryostaten eingesetzt.

Auch als Lot für viele Materialien spielt Indium auf Grund einiger spezieller Eigenschaften eine Rolle. So verformt es sich beim Abkühlen nur in geringem Maß. Dies ist vor allem beim Löten von Halbleitern für Transistoren wichtig. Ebenso spielt eine Rolle, dass Indium in der Lage ist, auch nichtmetallische Stoffe wie Glas und Keramik zu verlöten.

Mit „Indiumpillen“ wurden Germaniumplättchen beiderseits anlegiert, um erste Transistoren herzustellen.

Legierungen

Indium kann mit vielen Metallen legiert werden. Viele dieser Legierungen, vor allem mit den Metallen Bismut, Zinn, Cadmium und Blei, besitzen einen niedrigen Schmelzpunkt von 50 bis 100 °C. Dadurch ergeben sich Anwendungsmöglichkeiten beispielsweise in Sprinkleranlagen, Thermostaten und Sicherungen. Da das ebenfalls verwendbare Blei giftig ist, dient Indium als ungefährlicher Ersatzstoff. Der Zweck dieser Legierungen liegt darin, dass sie bei zu hohen Umgebungstemperaturen, die durch Feuer oder hohe Stromstärken verursacht werden, schmelzen. Durch das Schmelzen wird dann der Stromkreis unterbrochen oder die Sprinkleranlage ausgelöst. Indium-Gallium-Legierungen besitzen häufig noch niedrigere Schmelzpunkte und sind in Hochtemperaturthermometern enthalten. Eine spezielle Gallium-Indium-Zinn-Legierung ist Galinstan. Diese ist bei Raumtemperatur flüssig und dient als ungefährlicher Ersatzstoff für Quecksilber oder Natrium-Kalium-Legierungen.

Es gibt noch einige weitere indiumhaltige Legierungen, die in unterschiedlichen Gebieten eingesetzt werden. In klinischen Studien wurden Quecksilberlegierungen mit Kupfer und 5 bzw. 10 % Indium als Amalgamfüllung erprobt. In der Speicherschicht einer CD-RW ist unter anderem Indium enthalten.

Investment

Seit einigen Jahren gibt es Indiumbarren, die von Kapitalanlegern als risikoreiche Beimischung in ihr Metall-Portfolio aufgenommen werden können. Dabei gibt es nicht nur einige wenige Anbieter in Deutschland, sondern der Markt an sich ist relativ illiquide und eine Handelbarkeit wie bei Gold oder Silber ist in diesem Umfang bei Indium nicht gegeben.

Nachweis

Ein möglicher chemischer Nachweis ist das Ausfällen von Indiumionen mit Hilfe von 8-Hydroxychinolin aus essigsaurer Lösung. Normalerweise wird Indium nicht auf chemische Weise nachgewiesen, sondern über geeignete spektroskopische Verfahren. Leicht ist Indium über die charakteristischen Spektrallinien bei 451,14 nm und 410,18 nm nachzuweisen. Da diese im blauen Spektralbereich liegen, ergibt sich die typische blaue Flammenfärbung. Für eine genauere quantitative Bestimmung bieten sich die Röntgenfluoreszenzanalyse und die Massenspektrometrie als Untersuchungsmethode an.

Toxizität und Sicherheit

Indium und seine anorganischen Verbindungen wurden in der MAK- und BAT-Werte-Liste 2023 der DFG erstmals als K2-Stoff (Verdacht auf kanzerogene Wirkung beim Menschen) und H (Hautresorption) eingestuft. Indiumionen besitzen im Tierversuch mit Ratten und Kaninchen embryotoxische und teratogene Effekte. Bei einer Einmalgabe von 0,4 mg · kg⁻¹ InCl₃ an trächtigen Ratten konnten Missbildungen wie beispielsweise Gaumenspalten und Oligodaktylie beobachtet werden. Diese Erscheinungen waren gehäuft festzustellen, wenn Indiumtrichlorid am 10. Schwangerschaftstag appliziert wurde. Bei Mäusen waren dagegen keine Missbildungen zu beobachten. Bei Indiumnitrat wurde eine Toxizität für Wasserorganismen (aquatische Toxizität) festgestellt.

Kompaktes Indiummetall ist nicht brennbar. Im feinverteilten Zustand als Pulver oder Staub ist es dagegen wie viele Metalle leichtentzündlich und brennbar. Brennendes Indium darf wegen der Explosionsgefahr durch entstehenden Wasserstoff nicht mit Wasser gelöscht werden, sondern muss mit Metallbrandlöschern (Klasse D) gelöscht werden.

Verbindungen

Indium bildet eine Reihe von Verbindungen. In ihnen hat das Metall meist die Oxidationsstufe +III. Die Stufe +I ist seltener und instabiler. Die Oxidationsstufe +II existiert nicht, Verbindungen, in denen formal zweiwertiges Indium vorkommt, sind in Wirklichkeit gemischte Verbindungen aus ein- und dreiwertigem Indium.

Indiumoxide

YInMn-Blau

Indium(III)-oxid ist ein gelber, stabiler Halbleiter. Reines Indium(III)-oxid wird wenig verwendet, in der Technik wird der größte Teil zu Indiumzinnoxid weiterverarbeitet. Es handelt sich hierbei um Indium(III)-oxid, das mit einer geringen Menge Zinn(IV)-oxid dotiert ist. Dadurch wird die Verbindung zu einem transparenten und leitfähigem Oxid (TCO-Material). Diese Kombination von Eigenschaften, die nur wenige weitere Materialien besitzen, bedingt eine breite Anwendung. Insbesondere als Stromleiter in Flüssigkristallbildschirmen (LCD), organischen Leuchtdioden (OLED), Touchscreens und Solarzellen wird Indiumzinnoxid verwendet. In weiteren Anwendungen wie beheizbaren Autoscheiben und Solarzellen konnte das teure Indiumzinnoxid durch preiswerteres aluminiumdotiertes Zinkoxid (AZO) ersetzt werden.

YInMn-Blau ist ein Mischoxid aus Yttrium-, Indium- und Manganoxiden, das ein sehr reines und brillantes Blau zeigt und erst 2009 von Mas Subramanian an der Oregon State University entdeckt wurde, als er die magnetischen und elektrischen Eigenschaften von schwarzem Mangan(III)-oxid erforschen wollte.

Verbindungshalbleiter

Viele Indiumverbindungen sind von großer Bedeutung für die Halbleitertechnik. Dies betrifft insbesondere Verbindungen mit Elementen der 5. und 6. Hauptgruppe (15. und 16. IUPAC-Gruppe), wie Phosphor, Arsen oder Schwefel. Diejenigen mit Elementen der 5. Hauptgruppe werden zu den III-V-Verbindungshalbleitern gezählt, diejenigen mit Chalkogenen zu den III-VI-Verbindungshalbleitern. Die Zahl richtet sich jeweils nach der Anzahl an Valenzelektronen in den beiden Verbindungsbestandteilen. Indiumnitrid, Indiumphosphid, Indiumarsenid und Indiumantimonid haben unterschiedliche Anwendungen in verschiedenen Dioden, wie Leuchtdioden (LED), Fotodioden oder Laserdioden. Die jeweilige Anwendung hängt von der benötigten Bandlücke ab. Indium(III)-sulfid (In₂S₃) ist ein III-VI-Halbleiter mit einer Bandlücke von 2 eV, der anstelle von Cadmiumsulfid in Solarzellen verwendet wird. Einige dieser Verbindungen – vor allem Indiumphosphid und Indiumarsenid – spielen eine Rolle in der Nanotechnologie. Indiumphosphid-Nanodrähte besitzen eine stark anisotrope Photolumineszenz und können eventuell in hochempfindlichen Photodetektoren oder optischen Schaltern eingesetzt werden.

Neben den einfachen Verbindungshalbleitern gibt es auch halbleitende Verbindungen, die mehr als ein Metall enthalten. Ein Beispiel ist Indiumgalliumarsenid (In_xGa_1−xAs) ein ternärer Halbleiter mit einer im Vergleich zu Galliumarsenid verringerten Bandlücke. Kupferindiumdiselenid (CuInSe₂) besitzt einen hohen Absorptionsgrad für Licht und wird daher in Dünnschichtsolarzellen eingesetzt (CIGS-Solarzelle).

Weitere Indiumverbindungen

Mit den Halogenen Fluor, Chlor, Brom und Iod bildet Indium eine Reihe von Verbindungen. Sie sind Lewis-Säuren und bilden mit geeigneten Donoren Komplexe. Ein wichtiges Indiumhalogenid ist Indium(III)-chlorid. Dieses wird unter anderem als Katalysator für die Reduktion organischer Verbindungen eingesetzt.

Es existieren auch organische Indiumverbindungen mit den allgemeinen Formeln InR₃ und InR. Sie sind wie viele metallorganische Verbindungen empfindlich gegen Sauerstoff und Wasser. Indiumorganische Verbindungen werden als Dotierungsreagenz bei der Produktion von Halbleitern genutzt.

Literatur

• Ulrich Schwarz-Schampera, Peter M. Herzig: Indium: Geology, mineralogy, and economics. Springer, Berlin / New York 2002, ISBN 3-540-43135-7.
• A. F. Holleman, E. Wiberg, N. Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 102. Auflage. Walter de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1.
• Norman N. Greenwood, A. Earnshaw: Chemie der Elemente. 1. Auflage. Verlag Chemie, Weinheim 1988, ISBN 3-527-26169-9.
• Hans Breuer: dtv-Atlas Chemie 1. Allgemeine und anorganische Chemie. Dtv, 1981, ISBN 3-423-03217-0.
• Harry H. Binder: Lexikon der chemischen Elemente – das Periodensystem in Fakten, Zahlen und Daten. Hirzel, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3.

Weblinks

Wiktionary: Indium – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Commons: Indium – Album mit Bildern

• Indium – Statistics and Information (USGS)

Einzelnachweise

Periodensystem der Elemente

H

He

Li

Be

B

C

N

O

F

Ne

Na

Mg

Al

Si

P

S

Cl

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Ca

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Ti

V

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Ni

Cu

Zn

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Ge

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Se

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Xe

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Ce

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Nd

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Eu

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Ho

Er

Tm

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Hf

Ta

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Re

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Ir

Pt

Au

Hg

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Po

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Rn

Fr

Ra

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Pa

U

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Pu

Am

Cm

Bk

Cf

Es

Fm

Md

No

Lr

Rf

Db

Sg

Bh

Hs

Mt

Ds

Rg

Cn

Nh

Fl

Mc

Lv

Ts

Og

Alkali­metalle

Erdalkali­metalle

Lanthanoide

Actinoide

Übergangs­metalle

Metalle

Halb­metalle

Nicht­metalle

Halogene

Edelgase

Chemie unbekannt