ইন্ডিয়াম (In): বৈশিষ্ট্য, বিক্রিয়া ও ব্যবহার

ভূমিকা: ইন্ডিয়াম কেন গুরুত্বপূর্ণ

ইন্ডিয়াম (In) একটি নরম, রূপালী-সাদা, নমনীয় ধাতু যা পর্যায় সারণীর 13 নম্বর গ্রুপে অবস্থিত। এর অনন্য বৈশিষ্ট্য, বিশেষ করে যৌগিক আকারে এর স্বচ্ছতা এবং পরিবাহিতা, আধুনিক প্রযুক্তিতে এটিকে অপরিহার্য করে তোলে। টাচস্ক্রিন এবং লিকুইড ক্রিস্টাল ডিসপ্লে (LCD) থেকে শুরু করে উন্নত সৌর কোষ এবং LED আলো পর্যন্ত, ইন্ডিয়াম অনেক দৈনন্দিন ইলেকট্রনিক ডিভাইসের কার্যকারিতায় একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। এর স্বল্পতা এর অর্থনৈতিক মূল্য এবং এর প্রয়োগ ও টেকসই উৎস অনুসন্ধানে ক্রমাগত গবেষণার কারণ।

CBSE/JEE দ্রুত পুনর্বিবেচনা নোটস

• পারমাণবিক সংখ্যা (Z): 49
• পারমাণবিক ভর: 114.818 u
• গ্রুপ: 13 (বোরন পরিবার, p-ব্লক মৌল)
• পর্যায়: 5
• ব্লক: p-ব্লক
• সাধারণ জারণ অবস্থা: +3 (সর্বাধিক স্থিতিশীল), +1 (নিষ্ক্রিয় জোড় প্রভাবের কারণে কম স্থিতিশীল)
• প্রকৃতি: নরম, রূপালী-সাদা, প্রসারণশীল, নমনীয় ধাতু
• গলনাঙ্ক: 156.6 °C (আপেক্ষিকভাবে কম)
• স্ফুটনাঙ্ক: 2072 °C
• ঘনত্ব: 7.31 g/cm³
• তড়িৎ ঋণাত্মকতা (পাউলিং স্কেল): 1.78

ইলেকট্রন বিন্যাস ও বন্ধন আচরণ

ভূমি অবস্থা ইলেকট্রন বিন্যাস: [Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p¹

যোজ্যতা ইলেকট্রন: ইন্ডিয়ামের তিনটি যোজ্যতা ইলেকট্রন রয়েছে (5s² 5p¹)।

বন্ধন আচরণ: ইন্ডিয়াম সাধারণত তার মৌলিক অবস্থায় ধাতব বন্ধন প্রদর্শন করে। যৌগগুলিতে, এটি প্রাথমিকভাবে উচ্চ তড়িৎ ঋণাত্মক মৌলগুলির সাথে আয়নিক বন্ধন এবং অন্যদের সাথে সমযোজী বন্ধন গঠন করে।

• জারণ অবস্থা:
  • +3 জারণ অবস্থা: এটি সবচেয়ে সাধারণ এবং স্থিতিশীল জারণ অবস্থা, যা তিনটি যোজ্যতা ইলেকট্রন (5s² 5p¹) হারানোর ফলে তৈরি হয়।
  • +1 জারণ অবস্থা: +1 জারণ অবস্থাও পরিলক্ষিত হয় তবে এটি +3 এর চেয়ে কম স্থিতিশীল। এটি নিষ্ক্রিয় জোড় প্রভাবের কারণে ঘটে, যেখানে 5s² ইলেকট্রনগুলি বন্ধনে অংশগ্রহণ করতে অনিচ্ছুক থাকে কারণ মধ্যবর্তী d-ইলেকট্রন দ্বারা দুর্বল আচ্ছাদন (shielding) হয়, যার ফলে কার্যকর নিউক্লীয় চার্জ বৃদ্ধি পায় এবং নিউক্লিয়াসের প্রতি 5s ইলেকট্রনের শক্তিশালী আকর্ষণ হয়।

গুরুত্বপূর্ণ রাসায়নিক বিক্রিয়া

ইন্ডিয়াম মাঝারিভাবে সক্রিয়। এর রাসায়নিক আচরণ গ্যালিয়াম এবং থ্যালিয়ামের অনুরূপ, যেখানে +3 জারণ অবস্থা +1 এর চেয়ে বেশি স্থিতিশীল, যদিও গ্রুপ বরাবর নিচের দিকে (+1 জারণ অবস্থার) স্থিতিশীলতা বৃদ্ধি পায় (Ga < In < Tl)।

1. বায়ু/অক্সিজেনের সাথে বিক্রিয়া

শুষ্ক বায়ুতে ইন্ডিয়াম কক্ষ তাপমাত্রায় স্থিতিশীল। বায়ু বা অক্সিজেনে উত্তপ্ত করলে এটি ইন্ডিয়াম(III) অক্সাইড গঠন করে।

• 4In(s) + 3O₂(g) → 2In₂O₃(s)

2. হ্যালোজেনগুলির সাথে বিক্রিয়া

ইন্ডিয়াম হ্যালোজেনগুলির (X₂) সাথে বিক্রিয়া করে ট্রাইহ্যালোরাইড (InX₃) গঠন করে।

• 2In(s) + 3Cl₂(g) → 2InCl₃(s) (ইন্ডিয়াম(III) ক্লোরাইড)
• 2In(s) + 3Br₂(l) → 2InBr₃(s) (ইন্ডিয়াম(III) ব্রোমাইড)
• 2In(s) + 3I₂(s) → 2InI₃(s) (ইন্ডিয়াম(III) আয়োডাইড)

মনোহ্যালোরাইড (InX) এবং ডাইহ্যালোরাইড (InX₂)ও বিদ্যমান, তবে এগুলি প্রায়শই মিশ্র-যোজ্যতা যৌগ, যেমন InBr হলো পলিমারিক। InCl এবং InBr, InX₃ কে In ধাতুর সাথে উত্তপ্ত করে গঠন করা যেতে পারে।

• 2InCl₃(s) + 4In(s) → 6InCl(s) (ইন্ডিয়াম(I) ক্লোরাইড গঠন)

3. অ্যাসিডের সাথে বিক্রিয়া

ইন্ডিয়াম বেশিরভাগ অ্যাসিডের সাথে বিক্রিয়া করে।

• লঘু অ্যাসিড (অ-জারক): ইন্ডিয়াম লঘু অ-জারক অ্যাসিড যেমন HCl এবং H₂SO₄ এর সাথে ধীরে ধীরে বিক্রিয়া করে হাইড্রোজেন গ্যাস উৎপন্ন করে, যা In(III) লবণ গঠন করে।

  • 2In(s) + 6HCl(aq) → 2InCl₃(aq) + 3H₂(g)
  • 2In(s) + 3H₂SO₄(dilute) → In₂(SO₄)₃(aq) + 3H₂(g)

• জারক অ্যাসিড (যেমন, HNO₃): ইন্ডিয়াম জারক অ্যাসিডের সাথে বিক্রিয়া করে ইন্ডিয়াম(III) লবণ গঠন করে, প্রায়শই হাইড্রোজেন নির্গমন ছাড়াই।

  • In(s) + 4HNO₃(conc.) → In(NO₃)₃(aq) + NO(g) + 2H₂O(l) (গাঢ় HNO₃ এর সাথে উদাহরণ)

4. ক্ষারের সাথে বিক্রিয়া

ইন্ডিয়াম(III) হাইড্রোক্সাইড, In(OH)₃, উভধর্মী, যার অর্থ এটি অ্যাসিড এবং তীব্র ক্ষার উভয়টির সাথেই বিক্রিয়া করতে পারে। তবে, এর অম্লীয় বৈশিষ্ট্য Al(OH)₃ এর চেয়ে দুর্বল।

• অ্যাসিডের সাথে বিক্রিয়া:

  • In(OH)₃(s) + 3H⁺(aq) → In³⁺(aq) + 3H₂O(l)

• তীব্র ক্ষারের সাথে বিক্রিয়া:

  • In(OH)₃(s) + OH⁻(aq) → [In(OH)₄]⁻(aq) (টেট্রাহাইড্রক্সোইনডেট(III) আয়ন)

শিল্প ও জৈবিক গুরুত্ব

শিল্প গুরুত্ব

1. ইন্ডিয়াম টিন অক্সাইড (ITO): এটি সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ প্রয়োগ। ITO একটি স্বচ্ছ বৈদ্যুতিক পরিবাহী, যা নিম্নলিখিতগুলির জন্য অপরিহার্য:
   • LCD এবং টাচস্ক্রিন: স্মার্টফোন, ট্যাবলেট এবং কম্পিউটার মনিটরে ব্যবহৃত হয়।
   • সৌর প্যানেল: একটি স্বচ্ছ ইলেকট্রোড হিসাবে।
   • OLED এবং প্লাজমা ডিসপ্লে: ইলেকট্রোডের জন্য।
2. কম গলনাঙ্কের সংকর ধাতু: ইন্ডিয়াম কম গলনাঙ্কের সংকর ধাতু গঠন করে, যা ব্যবহৃত হয়:
   • সোল্ডার: বিশেষ করে সূক্ষ্ম ইলেকট্রনিক উপাদানগুলির জন্য যা উচ্চ তাপমাত্রা সহ্য করতে পারে না।
   • থার্মাল ফিউজ এবং স্প্রিঙ্কলার সিস্টেম: ফিউজিবল লিঙ্ক হিসাবে।
3. LED (লাইট এমিটিং ডায়োড): ইন্ডিয়াম গ্যালিয়াম নাইট্রাইড (InGaN) নীল এবং সাদা LED-তে ব্যবহৃত একটি মূল অর্ধপরিবাহী উপাদান।
4. পারমাণবিক প্রয়োগ: নিউক্লিয়ার চুল্লির কন্ট্রোল রডগুলিতে ইন্ডিয়াম ব্যবহার করা হয় কারণ এর উচ্চ নিউট্রন শোষণ ক্রস-সেকশন রয়েছে।
5. আবরণ: বিভিন্ন ধাতুর জন্য ক্ষয়-প্রতিরোধী আবরণ হিসাবে ব্যবহৃত হয়, বিশেষ করে মহাকাশ প্রযুক্তিতে।

জৈবিক গুরুত্ব

• বিষাক্ততা: ইন্ডিয়াম এবং এর যৌগগুলিকে সাধারণত কম তীব্র বিষাক্ত বলে মনে করা হয়, তবে দীর্ঘস্থায়ী সংস্পর্শ বা উচ্চ মাত্রা ক্ষতিকারক হতে পারে, প্রাথমিকভাবে কিডনি এবং যকৃতকে প্রভাবিত করে। ইন্ডিয়াম ধুলো বা ধোঁয়া শ্বাসযন্ত্রের জ্বালা সৃষ্টি করতে পারে।
• চিকিৎসা আইসোটোপ: ইন্ডিয়াম-111 (\textsuperscript\{111\}\text\{In\}) এর মতো তেজস্ক্রিয় আইসোটোপগুলি পারমাণবিক ওষুধে ডায়াগনস্টিক ইমেজিংয়ের জন্য ব্যবহৃত হয় (যেমন, টিউমার সনাক্তকরণ, সেরিব্রোস্পাইনাল ফ্লুইড গবেষণা)।