இண்டியம் (In): பண்புகள், வினைகள் & பயன்கள்

அறிமுகம்: இண்டியம் ஏன் முக்கியத்துவம் வாய்ந்தது?

இண்டியம் (In) ஒரு மென்மையான, வெள்ளி-வெள்ளை நிற, தகடாக மாற்றக்கூடிய உலோகம். இது தனிம அட்டவணையின் தொகுதி 13 ஐச் சேர்ந்தது. இதன் தனித்துவமான பண்புகள், குறிப்பாக கலவை வடிவத்தில் அதன் வெளிப்படைத்தன்மை மற்றும் கடத்துத்திறன், நவீன தொழில்நுட்பத்தில் இதை இன்றியமையாததாக்குகின்றன. தொடுதிரைகள் (touchscreens) மற்றும் திரவ படிக காட்சிகள் (LCDs) முதல் மேம்பட்ட சூரிய மின்கலங்கள் (solar cells) மற்றும் LED விளக்குகள் வரை, பல அன்றாட மின்னணு சாதனங்களின் செயல்பாட்டில் இண்டியம் ஒரு முக்கியப் பங்கை வகிக்கிறது. இதன் பற்றாக்குறை இதன் பொருளாதார மதிப்புக்கும், இதன் பயன்பாடுகள் மற்றும் நிலையான ஆதாரங்களைக் கண்டறியும் தொடர்ச்சியான ஆராய்ச்சிக்கும் பங்களிக்கிறது.

CBSE/JEE விரைவு மறுபார்வை குறிப்புகள்

• அணு எண் (Z): 49
• அணு நிறை: 114.818 u
• தொகுதி: 13 (போரான் குடும்பம், p-தொகுதி தனிமம்)
• வரிசை: 5
• தொகுதி: p-block
• பொதுவான ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகள்: +3 (மிகவும் நிலைப்புத்தன்மை கொண்டது), +1 (மந்த ஜோடி விளைவு காரணமாக குறைவான நிலைப்புத்தன்மை கொண்டது)
• இயல்பு: மென்மையான, வெள்ளி-வெள்ளை நிற, கம்பியாக நீட்டக்கூடிய, தகடாக மாற்றக்கூடிய உலோகம்
• உருகுநிலை: 156.6 °C (ஒப்பீட்டளவில் குறைவு)
• கொதிநிலை: 2072 °C
• அடர்த்தி: 7.31 g/cm³
• எதிர்மின்னியீர்ப்பு (பாலிங் அளவு): 1.78

எலக்ட்ரான் அமைப்பு & பிணைப்பு நடத்தை

அடிநிலை எலக்ட்ரான் அமைப்பு: [Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p¹

இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள்: இண்டியம் மூன்று இணைதிறன் எலக்ட்ரான்களைக் கொண்டுள்ளது (5s² 5p¹).

பிணைப்பு நடத்தை: இண்டியம் பொதுவாக அதன் தனிம நிலையில் உலோகப் பிணைப்பை வெளிப்படுத்துகிறது. சேர்மங்களில், இது முக்கியமாக அதிக எதிர்மின்னியீர்ப்பு கொண்ட தனிமங்களுடன் அயனிப் பிணைப்புகளையும் மற்றவற்றுடன் சகப் பிணைப்புகளையும் உருவாக்குகிறது.

• ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகள்:
  • +3 ஆக்சிஜனேற்ற நிலை: இது மிகவும் பொதுவான மற்றும் நிலைப்புத்தன்மை கொண்ட ஆக்சிஜனேற்ற நிலை ஆகும், இது மூன்று இணைதிறன் எலக்ட்ரான்களையும் (5s² 5p¹) இழப்பதன் மூலம் உருவாகிறது.
  • +1 ஆக்சிஜனேற்ற நிலை: +1 ஆக்சிஜனேற்ற நிலையும் காணப்படுகிறது, ஆனால் இது +3 ஐ விட குறைவான நிலைப்புத்தன்மை கொண்டது. இது மந்த ஜோடி விளைவு காரணமாகும், இதில் 5s² எலக்ட்ரான்கள் பிணைப்பில் ஈடுபட தயங்குகின்றன, ஏனெனில் இடைப்பட்ட d-எலக்ட்ரான்களால் ஏற்பட்ட குறைவான மறைத்தல் காரணமாக, அணுக்கருவின் மீதுள்ள பயனுள்ள அணுக்கரு மின்சுமை அதிகரித்து, 5s எலக்ட்ரான்களை அணுக்கரு மேலும் வலுவாக ஈர்க்கிறது.

முக்கிய வேதி வினைகள்

இண்டியம் மிதமான வினைத்திறன் கொண்டது. அதன் வேதியியல் நடத்தை காலியம் மற்றும் தாலியத்தைப் போன்றது, +3 ஆக்சிஜனேற்ற நிலை +1 ஐ விட அதிக நிலைப்புத்தன்மை கொண்டது, இருப்பினும் +1 இன் நிலைப்புத்தன்மை குழுவில் கீழே செல்லும்போது அதிகரிக்கிறது (Ga < In < Tl).

1. காற்று/ஆக்சிஜனுடன் வினை

இண்டியம் அறை வெப்பநிலையில் உலர்ந்த காற்றில் நிலைப்புத்தன்மை கொண்டது. காற்று அல்லது ஆக்சிஜனில் சூடுபடுத்தும்போது, அது இண்டியம்(III) ஆக்சைடை உருவாக்குகிறது.

• 4In(s) + 3O₂(g) → 2In₂O₃(s)

2. ஹாலஜன்களுடன் வினை

இண்டியம் ஹாலஜன்களுடன் (X₂) வினைபுரிந்து ட்ரைஹாலயடுகளை (InX₃) உருவாக்குகிறது.

• 2In(s) + 3Cl₂(g) → 2InCl₃(s) (இண்டியம்(III) குளோரைடு)
• 2In(s) + 3Br₂(l) → 2InBr₃(s) (இண்டியம்(III) புரோமைடு)
• 2In(s) + 3I₂(s) → 2InI₃(s) (இண்டியம்(III) அயோடைடு)

மோனோஹாலயடுகள் (InX) மற்றும் டைஹாலயடுகள் (InX₂) ஆகியவையும் உள்ளன, ஆனால் அவை பெரும்பாலும் கலப்பு-இணைதிறன் சேர்மங்களாகும், எ.கா., InBr ஒரு பாலிமர். InCl மற்றும் InBr ஆகியவற்றை InX₃ ஐ In உலோகத்துடன் சூடுபடுத்துவதன் மூலம் உருவாக்கலாம்.

• 2InCl₃(s) + 4In(s) → 6InCl(s) (இண்டியம்(I) குளோரைடு உருவாக்கம்)

3. அமிலங்களுடன் வினை

இண்டியம் பெரும்பாலான அமிலங்களுடன் வினைபுரிகிறது.

• நீர்த்த அமிலங்கள் (ஆக்சிஜனேற்றம் செய்யாதவை): இண்டியம், HCl மற்றும் H₂SO₄ போன்ற நீர்த்த ஆக்சிஜனேற்றம் செய்யாத அமிலங்களுடன் மெதுவாக வினைபுரிந்து ஹைட்ரஜன் வாயுவை வெளியிட்டு, In(III) உப்புகளை உருவாக்குகிறது.

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

• ஆக்சிஜனேற்ற அமிலங்கள் (எ.கா., HNO₃): இண்டியம் ஆக்சிஜனேற்ற அமிலங்களுடன் வினைபுரிந்து இண்டியம்(III) உப்புகளை உருவாக்குகிறது, பெரும்பாலும் ஹைட்ரஜன் வெளியேற்றம் இல்லாமல்.

  • In(s) + 4HNO₃(conc.) → In(NO₃)₃(aq) + NO(g) + 2H₂O(l) (செறிவூட்டப்பட்ட HNO₃ உடன் உதாரணம்)

4. காரங்களுடன் வினை

இண்டியம்(III) ஹைட்ராக்சைடு, In(OH)₃, ஈரியல்புத்தன்மை கொண்டது, அதாவது இது அமிலங்கள் மற்றும் வலிமையான காரங்கள் இரண்டிலும் வினைபுரியும். இருப்பினும், இதன் அமிலத்தன்மை Al(OH)₃ ஐ விட பலவீனமானது.

• அமிலங்களுடன் வினை:

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

• வலிமையான காரங்களுடன் வினை:

  • In(OH)₃(s) + OH⁻(aq) → [In(OH)₄]⁻(aq) (டெட்ராஹைட்ராக்ஸோஇண்டேட்(III) அயனி)

தொழிற்சாலை மற்றும் உயிரியல் முக்கியத்துவம்

தொழிற்சாலை முக்கியத்துவம்

1. இண்டியம் டின் ஆக்சைடு (ITO): இது மிக முக்கியமான பயன்பாடு. ITO ஒரு வெளிப்படையான மின் கடத்தி, பின்வருவனவற்றிற்கு அவசியம்:
   • LCDகள் மற்றும் தொடுதிரைகள்: ஸ்மார்ட்போன்கள், டேப்லெட்டுகள் மற்றும் கணினி மானிட்டர்களில் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
   • சூரிய மின்கலங்கள்: வெளிப்படையான மின்வாயாக.
   • OLEDகள் மற்றும் பிளாஸ்மா காட்சிகள்: மின்வாய்களுக்காக.
2. குறைந்த உருகுநிலை உலோகக் கலவைகள்: இண்டியம் குறைந்த உருகுநிலை கொண்ட உலோகக் கலவைகளை உருவாக்குகிறது, இவை பயன்படுத்தப்படுகின்றன:
   • பற்றாசு: அதிக வெப்பநிலையைத் தாங்க முடியாத நுட்பமான மின்னணு பாகங்களுக்கு குறிப்பாக.
   • வெப்ப உருகிகள் மற்றும் தெளிப்பு அமைப்புகள்: உருகக்கூடிய இணைப்புகளாக.
3. LEDகள் (ஒளி உமிழும் டையோட்கள்): இண்டியம் காலியம் நைட்ரைடு (InGaN) நீல மற்றும் வெள்ளை LEDகளில் பயன்படுத்தப்படும் ஒரு முக்கிய குறைக்கடத்தி பொருள்.
4. அணுசக்தி பயன்பாடுகள்: அணு உலைகளில் கட்டுப்படுத்தும் தண்டுகளில் இண்டியம் பயன்படுத்தப்படுகிறது, ஏனெனில் இதன் அதிக நியூட்ரான் உறிஞ்சும் குறுக்குவெட்டு.
5. பூச்சுகள்: பல்வேறு உலோகங்களுக்கு, குறிப்பாக விண்வெளிப் பயன்பாடுகளில் அரிப்பு-எதிர்ப்பு பூச்சாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

உயிரியல் முக்கியத்துவம்

• நச்சுத்தன்மை: இண்டியம் மற்றும் அதன் சேர்மங்கள் பொதுவாக குறைந்த தீவிர நச்சுத்தன்மை கொண்டவையாகக் கருதப்படுகின்றன, ஆனால் நீண்டகால வெளிப்பாடு அல்லது அதிக அளவுகள் தீங்கு விளைவிக்கும், முக்கியமாக சிறுநீரகங்கள் மற்றும் கல்லீரலைப் பாதிக்கின்றன. இண்டியம் தூசு அல்லது புகைகள் சுவாசக் குழாய் எரிச்சலை ஏற்படுத்தும்.
• மருத்துவ ஐசோடோப்புகள்: இண்டியம்-111 (¹¹¹In) போன்ற கதிரியக்க ஐசோடோப்புகள் அணுசக்தி மருத்துவத்தில் கண்டறியும் இமேஜிங்கிற்கு (எ.கா., கட்டி கண்டறிதல், மூளைத்தண்டுவட திரவ ஆய்வுகள்) பயன்படுத்தப்படுகின்றன.