El indio fue descubierto en 1863 por los químicos alemanes Ferdinand Reich (1799-1882) y Hieronymus Theodor Richter (1824-1898) en la Escuela de Minas de Freiberg, en Sajonia. Reich buscaba talio en minerales de zinc de la región, utilizando la espectroscopia, una técnica revolucionaria desarrollada por Bunsen y Kirchhoff unos años antes.
Reich, que era daltónico, pidió a su asistente Richter que observara el espectro de emisión de una muestra purificada. Richter observó dos líneas azules intensas y características que no correspondían a ningún elemento conocido. Reich y Richter reconocieron que habían descubierto un nuevo elemento, al que llamaron indio del latín indicum, que significa índigo, en referencia al color azul índigo de las líneas espectrales que revelaron su existencia.
El aislamiento del indio metálico puro en cantidad suficiente para estudiar sus propiedades llevó varios años. Richter logró producir metal relativamente puro en 1867. El indio permaneció como una curiosidad de laboratorio durante casi un siglo, sin aplicaciones prácticas significativas hasta el desarrollo de la electrónica moderna en las décadas de 1940-1950.
El indio (símbolo In, número atómico 49) es un metal postransicional del grupo 13 de la tabla periódica, junto con el aluminio, el galio y el talio. Su átomo tiene 49 protones, generalmente 66 neutrones (para el isótopo más abundante \(\,^{115}\mathrm{In}\)) y 49 electrones con la configuración electrónica [Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p¹.
El indio es un metal blanco plateado brillante, extremadamente blando y maleable. Tiene una densidad de 7,31 g/cm³, lo que lo hace moderadamente pesado. El indio es tan blando que puede rayarse con la uña y marca el papel como un lápiz. Cristaliza en una estructura tetragonal centrada, inusual para un metal. El indio emite un "grito" característico cuando se dobla, debido a la fricción de los cristales que se reorientan.
El indio se funde a 157 °C (430 K), un punto de fusión muy bajo que lo hace líquido ligeramente por encima del punto de ebullición del agua. Hierve a 2072 °C (2345 K). El indio líquido moja el vidrio de manera notable, una propiedad explotada para crear recubrimientos delgados y uniformes y sellados herméticos de vidrio-metal.
El indio tiene una resistencia excepcional a la corrosión atmosférica, casi no se empaña en el aire. Es estable a temperatura ambiente en agua, bases y la mayoría de los ácidos diluidos. Esta estabilidad química, combinada con su capacidad para formar aleaciones de bajo punto de fusión y adherirse al vidrio, lo convierte en un material valioso para diversas aplicaciones tecnológicas.
Punto de fusión del indio: 430 K (157 °C).
Punto de ebullición del indio: 2345 K (2072 °C).
El indio es el metal más blando después del sodio, el litio y el plomo.
| Isótopo / Notación | Protones (Z) | Neutrones (N) | Masa atómica (u) | Abundancia natural | Vida media / Estabilidad | Desintegración / Observaciones |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Indio-113 — \(\,^{113}\mathrm{In}\,\) | 49 | 64 | 112,904058 u | ≈ 4,29 % | Estable | Único isótopo estable del indio, minoritario en el indio natural. |
| Indio-115 — \(\,^{115}\mathrm{In}\,\) | 49 | 66 | 114,903878 u | ≈ 95,71 % | ≈ 4,41 × 10¹⁴ años | Radiactivo (β⁻). Vida media extremadamente larga (31.000 veces la edad del universo), considerado cuasiestable. |
| Indio-111 — \(\,^{111}\mathrm{In}\,\) | 49 | 62 | 110,905103 u | Sintético | ≈ 2,80 días | Radiactivo (captura electrónica). Emisor gamma utilizado en imágenes médicas SPECT y gammagrafía. |
| Indio-114m — \(\,^{114m}\mathrm{In}\,\) | 49 | 65 | 113,904917 u | Sintético | ≈ 49,5 días | Radiactivo (transición isomérica, β⁻). Estado metaestable utilizado como trazador industrial. |
N.B.:
Capas electrónicas: Cómo están organizados los electrones alrededor del núcleo.
El indio tiene 49 electrones distribuidos en cinco capas electrónicas. Su configuración electrónica completa es: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 5s² 5p¹, o simplificada: [Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p¹. Esta configuración también puede escribirse como: K(2) L(8) M(18) N(18) O(3).
Capa K (n=1): contiene 2 electrones en la subcapa 1s. Esta capa interna está completa y es muy estable.
Capa L (n=2): contiene 8 electrones distribuidos como 2s² 2p⁶. Esta capa también está completa, formando una configuración de gas noble (neón).
Capa M (n=3): contiene 18 electrones distribuidos como 3s² 3p⁶ 3d¹⁰. Esta capa completa contribuye a la pantalla electrónica.
Capa N (n=4): contiene 18 electrones distribuidos como 4s² 4p⁶ 4d¹⁰. La subcapa 4d completa es particularmente estable.
Capa O (n=5): contiene 3 electrones distribuidos como 5s² 5p¹. Estos tres electrones son los electrones de valencia del indio.
El indio tiene 3 electrones de valencia: dos electrones 5s² y un electrón 5p¹. El estado de oxidación más común es +3, donde el indio pierde sus tres electrones de valencia para formar el ion In³⁺ con la configuración [Kr] 4d¹⁰. Este estado aparece en la mayoría de los compuestos de indio: óxido de indio(III) (In₂O₃), cloruro de indio(III) (InCl₃) y óxido de estaño-indio (ITO).
El estado de oxidación +1 también existe y se vuelve más estable a medida que se desciende en el grupo 13, debido al efecto de par inerte (los electrones 5s² permanecen apareados y no participan en los enlaces). Compuestos como el cloruro de indio(I) (InCl) y el óxido de indio(I) (In₂O) existen pero son menos estables que sus homólogos de indio(III). El indio metálico corresponde al estado de oxidación 0.
El indio es notablemente estable en el aire a temperatura ambiente, oxidándose muy lentamente. Se forma una fina capa de óxido transparente en la superficie, protegiendo al metal de una mayor oxidación. A alta temperatura (por encima de 800 °C), el indio arde en el aire con una llama azul-violeta característica, formando óxido de indio(III): 4In + 3O₂ → 2In₂O₃.
El indio reacciona lentamente con los ácidos diluidos para formar sales de indio(III): 2In + 6HCl → 2InCl₃ + 3H₂. Se disuelve más rápidamente en ácidos oxidantes concentrados. El indio reacciona con los halógenos a temperaturas elevadas para formar trihaluros: 2In + 3X₂ → 2InX₃. También reacciona con el azufre, el selenio y el teluro para formar calcogenuros.
El indio forma muchas aleaciones de bajo punto de fusión con otros metales. Las aleaciones de indio-estaño, indio-plomo e indio-bismuto tienen puntos de fusión inferiores a 100 °C y se utilizan como soldaduras, sellados herméticos y fusibles de seguridad. El indio se adhiere excelentemente al vidrio y a muchos otros materiales, una propiedad explotada para sellados de vidrio-metal y recubrimientos.
La aplicación dominante del indio, que representa alrededor del 70% de la demanda mundial, es el óxido de estaño-indio (ITO: Indium Tin Oxide), compuesto por aproximadamente 90% de In₂O₃ y 10% de SnO₂. El ITO tiene una combinación única de propiedades: transparencia óptica excepcional en el rango visible (transmitancia > 90%) y alta conductividad eléctrica, lo que lo convierte en un conductor transparente ideal.
Cada pantalla táctil de smartphone, tableta, computadora portátil y pantalla plana contiene una capa delgada de ITO (generalmente de 100-300 nm de espesor) depositada sobre vidrio o plástico. Esta capa transparente conduce la electricidad, permitiendo la detección de toques capacitivos. Un smartphone típico contiene aproximadamente 30-50 mg de indio, una pantalla de computadora portátil 200-300 mg y un televisor de gran formato hasta 1-2 gramos.
La explosión de la electrónica de consumo en las décadas de 2000-2010 creó una demanda insaciable de indio. La producción mundial de indio se triplicó entre 2000 y 2010, pasando de 250 a más de 750 toneladas por año. Esta demanda masiva, combinada con la rareza natural del indio, ha generado preocupaciones sobre la seguridad del suministro y ha estimulado la búsqueda de alternativas (grafeno, nanotubos de carbono, nanocables de plata) y el mejora del reciclaje.
El indio desempeña un papel crucial en varias tecnologías de energía renovable. Las células solares de capa fina CIGS (cobre-indio-galio-selenio) ofrecen altas eficiencias de conversión (hasta un 23% en laboratorio) con un consumo de materiales mucho menor que las células de silicio cristalino. Una célula CIGS típica contiene aproximadamente 5-10 mg de indio por vatio de potencia.
Los LED blancos, esenciales para el alumbrado eficiente que está reemplazando gradualmente a las bombillas incandescentes y fluorescentes, utilizan semiconductores de nitruro de indio-galio (InGaN) para generar luz azul. La longitud de onda de emisión puede ajustarse con precisión modificando la proporción indio/galio, lo que permite crear LED de diferentes colores.
Esta dependencia de las tecnologías verdes del indio crea una paradoja: la transición energética hacia las energías renovables y la eficiencia energética requiere cantidades masivas de un metal extremadamente raro. La producción mundial de indio (alrededor de 800-900 toneladas/año) es minúscula en comparación con las necesidades potenciales si estas tecnologías se generalizan. El reciclaje del indio se convierte así en una prioridad estratégica.
El indio se sintetiza en las estrellas principalmente mediante el proceso s (captura lenta de neutrones) en estrellas de la rama asintótica de las gigantes (AGB), con contribuciones del proceso r (captura rápida de neutrones) durante supernovas y fusiones de estrellas de neutrones. El indio-115, el isótopo dominante cuasiestable, se produce principalmente mediante el proceso s.
La abundancia cósmica del indio es de aproximadamente 1,8×10⁻¹⁰ veces la del hidrógeno en número de átomos, lo que lo convierte en uno de los elementos relativamente raros del universo. Esta rareza refleja su posición más allá del pico de hierro en la curva de estabilidad nuclear.
El indio-115, aunque radiactivo con una vida media de 441 billones de años (aproximadamente 31.000 veces la edad del universo), se considera cuasiestable a escala humana e incluso cósmica. Esta radiactividad extremadamente lenta se manifiesta mediante desintegración β⁻ en estaño-115 estable. La vida media excepcionalmente larga hace que el indio-115 sea inutilizable para la datación radiométrica, pero lo convierte en un ejemplo fascinante de núcleo metaestable.
N.B.:
El indio está presente en la corteza terrestre con una concentración media de aproximadamente 0,05 ppm, lo que lo hace tan raro como la plata pero 3 veces más raro que el mercurio. El indio no forma minerales explotables económicamente por sí mismo, pero siempre está asociado con el zinc, el plomo, el cobre y el estaño en sus minerales, con concentraciones típicas de 0,1 a 100 ppm (partes por millón).
La producción mundial de indio es de aproximadamente 800-900 toneladas por año, enteramente como subproducto del refinado del zinc (aproximadamente 70%), plomo-zinc (20%) y estaño (10%). China domina masivamente la producción con alrededor del 55% del total mundial, seguida por Corea del Sur (25%), Japón (10%) y Canadá. El indio se recupera del polvo, residuos y lodos del refinado electrolítico del zinc.
El reciclaje del indio es crucial debido a su rareza y a la concentración de la producción. Actualmente, alrededor del 25-30% del suministro proviene del reciclaje, principalmente de la recuperación de ITO en paneles de pantalla LCD al final de su vida útil y desechos de producción. Se espera que la tasa de reciclaje aumente significativamente en las próximas décadas con la mejora de las tecnologías de recuperación y el aumento del volumen de residuos electrónicos. El indio es considerado un material crítico por la Unión Europea, los Estados Unidos y otras economías importantes.
