इंडियम: खोज, संरचना, गुण, समस्थानिक, उपयोग, जोखिम - रसायन विज्ञान - 2025

ईण्डीयुम एक धातु आवर्त सारणी के समूह 13 से संबंधित है और रासायनिक प्रतीक में है। इसकी परमाणु संख्या 49, ₄₉ In है, और यह प्रकृति में दो समस्थानिकों के रूप में होता है: ¹¹³ In और ¹¹⁵ In, बाद वाला सबसे प्रचुर मात्रा में होता है। इंडियम परमाणु पृथ्वी पर जस्ता और सीसा खनिजों में अशुद्धियों के रूप में पाए जाते हैं।

यह एक विशेष धातु है, क्योंकि यह सबसे नरम है जिसे कई स्वास्थ्य जोखिमों के बिना छुआ जा सकता है; लिथियम और रुबिडियम के विपरीत, जो उनकी नमी के साथ प्रतिक्रिया करने पर त्वचा को बुरी तरह से जला देगा। इंडियम का एक टुकड़ा चाकू से काटा जा सकता है और उंगलियों के बल के साथ फ्रैक्चर किया जा सकता है, जिससे एक विशिष्ट क्रंच निकलता है।

धातु इंडियम का टुकड़ा। स्रोत: रासायनिक तत्वों की हाई-रेज छवियां

जो कोई भी इस धातु का नाम सुनता है, वह निश्चित रूप से भारत के दिमाग में आएगा, लेकिन इसका नाम इंडिगो रंग से निकला है, जो तब देखा जाता है जब लौ परीक्षण किया जाता है। इस अर्थ में यह पोटेशियम से काफी मिलता-जुलता है, इसकी धातु या इसके यौगिकों को एक बहुत ही विशिष्ट लौ के साथ जलाया जाता है, जिसके माध्यम से पहली बार स्फालिटाइट खनिजों में इंडियम का पता लगाया गया था।

इंडियम एल्यूमीनियम और गैलियम के साथ कई रासायनिक गुणों को साझा करता है, इसके अधिकांश यौगिकों में ऑक्सीकरण संख्या +3 (³⁺) के साथ होती है। यह कम पिघलने बिंदुओं के साथ गैलियम बनाने वाली गैलियम के साथ उत्कृष्ट रूप से जोड़ती है, जिनमें से एक गैलस्टेन है।

इण्डियम के अनुप्रयोग अपने मिश्र धातुओं के साथ सामग्रियों के लेप पर आधारित होते हैं, जिससे वे विद्युत प्रवाहकीय और लचीले होते हैं। चांदी को बदलने के लिए भारतीय उन्हें कुछ चश्मे देते हैं। तकनीक की दुनिया में, भारतीय एलसीडी और टच स्क्रीन में पाए जाते हैं।

खोज

1863 में, जर्मन रसायनज्ञ फर्डिनेंड रीच जिंक खनिजों में अपने उत्सर्जन स्पेक्ट्रम की हरी रेखा के माध्यम से तत्व थैलियम के निशान की तलाश में था; विशेष रूप से सैक्सोनी के आसपास से स्पैलेराइट (ZnS) के नमूने। खनिजों को भूनने के बाद, उनकी सल्फर सामग्री को हटाकर, हाइड्रोक्लोरिक एसिड में पचाने और जिंक क्लोराइड से दूर करने के बाद, उन्होंने एक पुआल रंग का अवक्षेप प्राप्त किया।

खोज का सामना करते हुए, रीच ने एक स्पेक्ट्रोस्कोपिक विश्लेषण करने का फैसला किया; लेकिन क्योंकि उसके पास रंगों का निरीक्षण करने के लिए अच्छी आंखें नहीं थीं, उसने इस कार्य में मदद के लिए अपने सहयोगी Hieronymus Theodor Richter का रुख किया। रिक्टर वह था जिसने एक नीले रंग की वर्णक्रमीय रेखा देखी, जो किसी अन्य तत्व के स्पेक्ट्रम के साथ मेल नहीं खाती थी।

दो जर्मन रसायनशास्त्री एक नए तत्व के सामने थे, जिसे अपने यौगिकों के जलने के बाद लौ के इंडिगो रंग के कारण भारतीय नाम मिला; और बदले में, इस रंग का नाम लैटिन शब्द संकेतम से निकला है, जिसका अर्थ है भारत।

एक साल बाद, 1864 में, उत्तेजना और शुद्धि की एक लंबी श्रृंखला के बाद, उन्होंने पानी में इसके भंग लवणों के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा धात्विक इंडियम के एक नमूने को अलग कर दिया।

भारतीय की संरचना

इंडियम परमाणु, में, धातु बंधन को स्थापित करने के लिए अपने वैलेंस इलेक्ट्रॉनों का उपयोग करके सहसंबंध बनाते हैं। इस प्रकार, वे अंत में एक विकृत टेट्रागोनल संरचना के साथ एक शरीर-केंद्रित क्रिस्टल में व्यवस्थित हो रहे हैं। क्रिस्टल में पड़ोसी इन-इन परमाणुओं के बीच बातचीत अपेक्षाकृत कमजोर होती है, जो बताती है कि इंडियम का कम गलनांक (156 (C) क्यों होता है।

दूसरी ओर, दो या अधिक इंडियम क्रिस्टल को एकजुट करने वाली ताकतें मजबूत नहीं होती हैं, अन्यथा वे एक-दूसरे के ऊपर नहीं जातीं, जिससे धातु को अपनी कोमलता मिलती है।

गुण

भौतिक उपस्थिति

यह उल्लेखनीय रूप से नरम चांदी धातु है। यह नाखून के दबाव के साथ फाड़ा जा सकता है, चाकू से काटा जा सकता है, या कागज की शीट पर चमकदार लाइनों में खरोंच किया जा सकता है। जब तक यह चपटा नहीं होता तब तक इसे अपने दांतों से चबाना और ख़राब करना भी संभव है। इसी तरह, यह बहुत नमनीय और निंदनीय है, जिसमें प्लास्टिक के गुण हैं।

जब भारतीय को एक ब्लोटरोच के साथ गर्म किया जाता है, तो यह एक इंडिगो-रंग की लौ, यहां तक ​​कि उज्जवल और पोटेशियम की तुलना में अधिक रंगीन देता है।

अणु भार

114.81 ग्राम / मोल

गलनांक

156.60 ºC है

क्वथनांक

2072 ° से।

गैलियम की तरह, इंडियम में पिघलने बिंदु और इसके क्वथनांक के बीच एक विस्तृत तापमान सीमा होती है। यह इस तथ्य को दर्शाता है कि तरल में अंतर्क्रियाएं उन लोगों की तुलना में अधिक मजबूत होती हैं जो कांच में पहले से ही होते हैं; और इसलिए इंडियम की एक बूंद अपने वाष्प की तुलना में प्राप्त करना आसान है।

घनत्व

कमरे के तापमान पर: 7.31 ग्राम / सेमी ³

पिघलने बिंदु पर सही: 7.02 ग्राम / सेमी ³

वैद्युतीयऋणात्मकता

पॉलिंग स्केल पर 1.78

आयनीकरण ऊर्जा

पहला: 558.3 ​​kJ / मोल

दूसरा: 1820.7 kJ / मोल

तीसरा: 2704 केजे / मोल

ऊष्मीय चालकता

81.8 डब्ल्यू / (एम के)

विधुतीय प्रतिरोधकर्ता

83.7 एनएम

मोह कठोरता

1,2। यह तालक पाउडर की तुलना में केवल थोड़ा कठिन है (कठोरता के साथ कठोरता को भ्रमित न करें)।

जेट

इंडियम एसिड में घुलकर लवण बनाता है, लेकिन क्षारीय घोल में नहीं घुलता, गर्म पोटैशियम हाइड्रॉक्साइड से भी नहीं। सल्फर, ऑक्सीजन और हैलोजेन के सीधे संपर्क में प्रतिक्रिया।

इंडियम अपेक्षाकृत एम्फ़ोटेरिक है, लेकिन यह एक एसिड की तुलना में आधार की तरह अधिक व्यवहार करता है, इसका जलीय समाधान थोड़ा मूल है। (OH) ₃ में अधिक क्षार के अतिरिक्त के साथ फिर से जोड़ा जाता है, जिससे जटिल इंडीकेट्स को जन्म दिया जाता है, (OH) ₄ ^-, जैसा कि एलुमिनेट्स के साथ होता है।

इलेक्ट्रोनिक विन्यास

इण्डियम का इलेक्ट्रॉन विन्यास इस प्रकार है:

4d ¹⁰ 5s ² 5p ¹

उन तेरह इलेक्ट्रॉनों में से, 5s और 5p ऑर्बिटल्स के अंतिम तीन वैलेंस इलेक्ट्रॉन हैं। इन तीन इलेक्ट्रॉनों के साथ, इंडियम परमाणु अपने धातु बंधन को स्थापित करते हैं, जैसा कि एल्यूमीनियम और गैलियम करते हैं, और अन्य परमाणुओं के साथ सहसंयोजक बंधन बनाते हैं।

ऑक्सीकरण संख्या

उपर्युक्त एक बार में यह समझने का कार्य करता है कि इण्डियम अपने तीन वैलेंस इलेक्ट्रॉनों को खोने में सक्षम है, या पाँच को प्राप्त करने के लिए महान गैस क्सीनन के लिए इयोइलेक्ट्रोनिक बन गया है।

यदि एक यौगिक में हम मानते हैं कि उसने अपने तीन इलेक्ट्रॉनों को खो दिया है, तो यह त्रिगुट के रूप में बना रहेगा ^{3+ में} (अल ³⁺ और गा ^{3+ के} अनुरूप) और इसलिए, इसकी ऑक्सीकरण संख्या +3 होगी। इनडियम यौगिकों में से अधिकांश इन (III) हैं।

इंडियम के लिए पाए जाने वाले अन्य ऑक्सीकरण संख्याओं में हमारे पास हैं: -5 (^{5- में}), -2 (^{2- में}), -1 (^{- -}), +1 (^{+ +}) और +2 (^{2+ में})।

In (I) यौगिकों के कुछ उदाहरण हैं: InF, InCl, InBr, InI और In ₂ O. ये सभी अपेक्षाकृत दुर्लभ यौगिक हैं, जबकि In (III) मुख्य हैं: In (OH) ₃, In ₂ O ₃, InCl ₃, InF ₃, आदि।

In (I) यौगिक शक्तिशाली कम करने वाले एजेंट हैं, जिसमें In ^{+ 3 + में} बनने के लिए अन्य प्रजातियों को दो इलेक्ट्रॉनों का दान करते हैं ।

आइसोटोप

इंडियम प्रकृति में दो समस्थानिकों के रूप में होता है: ¹¹³ इन और ¹¹⁵ इन, जिनकी स्थलीय बहुतायत क्रमशः 4.28% और 95.72% है। इसलिए, पृथ्वी पर हमारे पास ^{115 से} अधिक परमाणु हैं, जबकि हमारे पास ¹¹³ इंच है। ¹¹⁵ में एक आधा है - 4.41 × 10 के जीवन ¹⁴ इतना महान है कि यह लगभग स्थिर माना जाता है वर्ष, एक रेडियो आइसोटोप होने के बावजूद।

वर्तमान में, इंडियम की कुल 37 कृत्रिम आइसोटोप बनाए गए हैं, सभी रेडियोधर्मी और अत्यधिक अस्थिर हैं। उन सभी में से, सबसे स्थिर ¹¹¹ इंच है, जिसमें 2.8 दिनों का आधा जीवन है।

अनुप्रयोग

मिश्र

गैलियम के साथ भारतीय बहुत अच्छी तरह से मिलता है। दोनों धातु मिश्र धातु बनाते हैं जो कम तापमान पर पिघलते हैं, चांदी के तरल पदार्थ की तरह दिखते हैं, जिसके साथ इसके कई अनुप्रयोगों में पारा को दबाया जाता है। इसी तरह इंडियम भी आसानी से मिल जाता है, जिससे पारे में 57% की घुलनशीलता होती है।

इंडियम मिश्र धातुओं का उपयोग चांदी की आवश्यकता के बिना चांदी के दर्पणों को डिजाइन करने के लिए किया जाता है। जब किसी भी सामग्री की सतह पर डाला जाता है, तो यह एक पक्षपाती के रूप में कार्य करता है, जैसे कि ग्लास, धातु, क्वार्ट्ज और सिरेमिक प्लेटों में शामिल हो सकते हैं।

इलेक्ट्रानिक्स

भारतीय के बिना, टचस्क्रीन का अस्तित्व कभी नहीं होता। स्रोत: Pxhere

इंडियम भी जर्मेनियम के साथ अच्छी तरह से मिलता है, इसलिए इसके यौगिकों को एलईडी में जर्मेनियम नाइट्राइड के लिए डोपेंट के रूप में जोड़ा जाता है, इन मिश्रणों से नीले, बैंगनी और हरे रंग की रोशनी को पुन: उत्पन्न किया जाता है। यह ट्रांजिस्टर, थर्मिस्टर्स और फोटोवोल्टिक कोशिकाओं का भी हिस्सा है।

इसके यौगिकों में सबसे महत्वपूर्ण इंडियम टिन ऑक्साइड है, जो कुछ तरंग दैर्ध्य को प्रतिबिंबित करने के लिए चश्मे पर एक कोटिंग के रूप में उपयोग किया जाता है। इससे इसे वेल्डिंग गॉगल्स, और गगनचुंबी कांच में इस्तेमाल किया जा सकता है ताकि वे अंदर गर्म न हों।

इस ऑक्साइड के साथ लेपित ग्लास बिजली के अच्छे कंडक्टर हैं; हमारी उंगलियों से आ रही है। और यही कारण है कि यह टच स्क्रीन के निर्माण के लिए अभिप्रेत है, अधिक से अधिक स्मार्टफोन के उद्भव के कारण आज भी एक गतिविधि।

जोखिम

इंडियम पहले उदाहरण में पर्यावरण के लिए किसी भी जोखिम का प्रतिनिधित्व नहीं करता है, क्योंकि इसके ³⁺ आयनों में प्रशंसनीय मात्रा में प्रसार नहीं किया जाता है। मृदा पर इसका क्या प्रभाव होगा, पौधों को प्रभावित करेगा, और न ही जीवों या समुद्रों पर इसका कोई जानकारी नहीं है।

शरीर में, यह ज्ञात नहीं है कि ट्रेस मात्रा में ³⁺ आयनों की चयापचय में कोई आवश्यक भूमिका है या नहीं । हालांकि, जब इसके यौगिकों को निगला जाता है, तो वे विभिन्न अंगों के लिए हानिकारक होते हैं, यही वजह है कि उन्हें अत्यधिक विषाक्त पदार्थ माना जाता है।

वास्तव में, आईटीओ कण (इंडियम टिन ऑक्साइड), कंप्यूटर और स्मार्टफोन के लिए स्क्रीन के निर्माण के लिए आवश्यक है, श्रमिकों के स्वास्थ्य पर नकारात्मक प्रभाव डाल सकता है, जिससे एक इण्डियम लंग नामक बीमारी।

इन कणों का अंतर्ग्रहण मुख्य रूप से साँस लेना और त्वचा और आँखों के माध्यम से संपर्क से होता है।

दूसरी ओर, ठीक इंडियम धातु के कणों को जलने का खतरा होता है और अगर वे गर्मी स्रोत के पास होते हैं तो आग लग जाती है।

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