இன்டியம் ஒரு அறிமுகம்
இன்டியம், அதன் ரசாயன குறியீடு In, ஒரு மென்மையான, வெள்ளி-வெள்ளை உலோகத் தனிமம். இது ஆவர்த்தன அட்டவணையின் 13 வது தொகுதியிலும் 5 வது காலத்திலும் அமைந்துள்ளது. இதன் அணு எண் 49 ஆகும். இன்டியம் ஒப்பீட்டளவில் குறைந்த உருகுநிலை மற்றும் கண்ணாடியை ஈரம் செய்ய (wet glass) அதன் திறனுக்காக அறியப்படுகிறது, இது பல்வேறு சிறப்புப் பயன்பாடுகளில் பயனுள்ளதாக அமைகிறது.
அடிப்படை அணுத் துகள்கள்
எந்தவொரு தனிமத்தின் அணு அமைப்பும் அதில் உள்ள புரோட்டான்கள், நியூட்ரான்கள் மற்றும் எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கையால் வரையறுக்கப்படுகிறது.
புரோட்டான்கள்
ஒரு தனிமத்தின் அணு எண் நேரடியாக ஒரு அணுவின் உட்கருவில் உள்ள புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கைக்கு ஒத்திருக்கிறது. இன்டியத்திற்கு, அணு எண் 49 ஆகும்.
- இன்டியத்தில் புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கை: 49
எலக்ட்ரான்கள்
ஒரு நடுநிலை அணுவில், உட்கருவைச் சுற்றி வரும் எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கைக்கு சமமாக இருக்கும். இன்டியம் அணு மின்சாரம் நடுநிலை என்பதால், அதற்கு சம எண்ணிக்கையிலான எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் புரோட்டான்கள் உள்ளன.
- ஒரு நடுநிலை இன்டியம் அணுவில் எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை: 49
நியூட்ரான்கள்
ஒரு அணுவில் உள்ள நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை ஒரு தனிமத்தின் ஐசோடோப்புகளுக்கு இடையில் மாறுபடும். நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கையைத் தீர்மானிக்க, அணு நிறை (அல்லது ஒரு குறிப்பிட்ட ஐசோடோப்பின் நிறை எண்) பயன்படுத்தப்படுகிறது. இன்டியத்தின் மிகவும் பரவலான மற்றும் நிலையான ஐசோடோப்பு இன்டியம்-115 ஆகும். நிறை எண் (A) உட்கருவில் உள்ள புரோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரான்களின் மொத்த எண்ணிக்கையைக் குறிக்கிறது.
- இன்டியம்-115 இன் நிறை எண் (A) = 115
- அணு எண் (Z) = 49 (புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கை)
- நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை = A - Z = 115 - 49 = 66
- இன்டியம்-115 இல் நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை: 66
இன்டியத்தின் எலக்ட்ரான் கட்டமைப்பு
எலக்ட்ரான் கட்டமைப்பு என்பது உட்கருவைச் சுற்றியுள்ள அணு ஆர்பிட்டல்கள் மற்றும் துணை கூடுகளில் எலக்ட்ரான்களின் அமைப்பை விவரிக்கிறது. இன்டியத்திற்கு (அணு எண் 49), 49 எலக்ட்ரான்கள் ஆஃபா தத்துவம் (Aufbau principle), பாலி விலக்குக் கொள்கை (Pauli exclusion principle), மற்றும் ஹன்ட் விதி (Hund’s rule) ஆகியவற்றின் படி கிடைக்கக்கூடிய ஆற்றல் மட்டங்களை ஆக்கிரமிக்கின்றன.
இன்டியத்தின் முழுமையான எலக்ட்ரான் கட்டமைப்பு: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^{10} 4p^6 5s^2 4d^{10} 5p^1$
ஒரு சுருக்கமான வடிவம், உன்னத வாயு கட்டமைப்பு (noble gas configuration) என அறியப்படுவது, முந்தைய உன்னத வாயுவின் குறியீட்டைப் பயன்படுத்தி மைய எலக்ட்ரான்களைக் குறிக்கிறது. இன்டியத்திற்கு, முந்தைய உன்னத வாயு கிரிப்டான் (Kr) ஆகும், இதன் அணு எண் 36 ஆகும். இன்டியத்தின் உன்னத வாயு கட்டமைப்பு: $[\text{Kr}] 4d^{10} 5s^2 5p^1$
இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள்
இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள் (Valence electrons) ஒரு அணுவின் வெளிப்புற கூட்டில் அமைந்துள்ள எலக்ட்ரான்கள் ஆகும். இந்த எலக்ட்ரான்கள் முக்கியமாக இரசாயன பிணைப்பில் ஈடுபட்டு ஒரு தனிமத்தின் இரசாயன பண்புகளை தீர்மானிக்கின்றன.
இன்டியத்திற்கு, அதன் உன்னத வாயு எலக்ட்ரான் கட்டமைப்பு $[\text{Kr}] 4d^{10} 5s^2 5p^1$ ஐ ஆய்வு செய்தால், வெளிப்புற முதன்மை ஆற்றல் நிலை $n=5$ ஆகும். $5s$ மற்றும் $5p$ துணை கூடுகளில் உள்ள எலக்ட்ரான்கள் இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள் ஆகும். $4d^{10}$ எலக்ட்ரான்கள் உள்-கூட்டு எலக்ட்ரான்களாகக் கருதப்படுகின்றன, ஏனெனில் $4d$ துணை கூடு முழுமையாக நிரம்பி $n=5$ கூட்டில் உள்ளது.
- $5s$ துணை கூட்டில் எலக்ட்ரான்கள்: 2
- $5p$ துணை கூட்டில் எலக்ட்ரான்கள்: 1
- இன்டியத்திற்கு மொத்த இணைதிறன் எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை: 3
இந்த மூன்று இணைதிறன் எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை, ஆவர்த்தன அட்டவணையின் 13 வது தொகுதியில் இன்டியத்தின் நிலைப்பாட்டுடன் ஒத்துப்போகிறது, அங்கு தனிமங்கள் பொதுவாக +3 இணைதிறனைக் காட்டுகின்றன.
பயன்பாடுகள் மற்றும் இருப்பு
இன்டியம் ஒப்பீட்டளவில் அரிய தனிமம் ஆகும். இது முதன்மையாக துத்தநாகம் மற்றும் குறைந்த அளவில் ஈயம் மற்றும் தாமிர தாதுக்களை சுத்திகரிக்கும் போது ஒரு துணை தயாரிப்பாக மீட்டெடுக்கப்படுகிறது. இன்டியத்தின் பெரிய அளவிலான சுரங்கம் பொதுவாக இந்தியாவில் நடைபெறவில்லை என்றாலும், இந்த தனிமத்தின் தனித்துவமான பண்புகள் இந்திய சந்தைக்கு சேவை செய்யும் பல உயர் தொழில்நுட்ப தொழில்களுக்கு இது முக்கியமானதாக அமைகிறது. அதன் மிக முக்கியமான பயன்பாடு இன்டியம் டின் ஆக்சைடு (ITO) வடிவில் உள்ளது, இது திரவ படிக காட்சிகள் (LCDகள்), தொடுதிரைகள் மற்றும் இந்தியா முழுவதும் ஸ்மார்ட்போன்கள், டேப்லெட்டுகள் மற்றும் தொலைக்காட்சிகளில் பொதுவாகக் காணப்படும் பிற ஒளியியல்-மின்னணு சாதனங்களுக்கு ஒரு வெளிப்படையான, மின்சார கடத்தும் பூச்சாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இன்டியம் CIGS (காப்பர் இன்டியம் காலியம் செலினைடு) சூரிய மின்கலங்களின் உற்பத்தியிலும் பயன்படுத்தப்படுகிறது, இது வளர்ந்து வரும் புதுப்பிக்கத்தக்க எரிசக்தித் துறைக்கு பங்களிக்கிறது, மேலும் சிறப்பு குறைந்த உருகுநிலை கலப்பு உலோகங்கள் மற்றும் குறைக்கடத்திகளில் ஒரு கலவை சேர்க்கையாகவும் (dopant) பயன்படுத்தப்படுகிறது.