ఇండియం (In): ధర్మాలు, చర్యలు & ఉపయోగాలు

పరిచయం: ఇండియం ఎందుకు ముఖ్యమైనది

ఇండియం (In) ఒక మృదువైన, వెండి-తెలుపు రంగులో ఉండే, సాగే లోహం, ఇది ఆవర్తన పట్టికలోని గ్రూప్ 13కి చెందినది. దీని ప్రత్యేక ధర్మాలు, ముఖ్యంగా సమ్మేళన రూపంలో దాని పారదర్శకత మరియు వాహకత, ఆధునిక సాంకేతికతలో దీనిని అనివార్యంగా చేస్తాయి. టచ్‌స్క్రీన్‌లు మరియు లిక్విడ్ క్రిస్టల్ డిస్‌ప్లేల (LCDs) నుండి అధునాతన సౌర ఘటాలు మరియు LED లైటింగ్ వరకు, అనేక రోజువారీ ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాల కార్యాచరణలో ఇండియం కీలక పాత్ర పోషిస్తుంది. దీని కొరత దాని ఆర్థిక విలువకు మరియు దాని అనువర్తనాలు మరియు స్థిరమైన మూలాల గురించి నిరంతర పరిశోధనకు దోహదపడుతుంది.

CBSE/JEE త్వరిత పునశ్చరణ గమనికలు

• పరమాణు సంఖ్య (Z): 49
• పరమాణు ద్రవ్యరాశి: 114.818 u
• గ్రూప్: 13 (బోరాన్ కుటుంబం, p-బ్లాక్ మూలకం)
• పీరియడ్: 5
• బ్లాక్: p-బ్లాక్
• సాధారణ ఆక్సీకరణ స్థితులు: +3 (అత్యంత స్థిరమైనది), +1 (నిష్క్రియాత్మక జంట ప్రభావం కారణంగా తక్కువ స్థిరమైనది)
• స్వభావం: మృదువైన, వెండి-తెలుపు, సాగే, సాగే లోహం
• ద్రవీభవన స్థానం: 156.6 °C (సాపేక్షంగా తక్కువ)
• భాష్పీభవన స్థానం: 2072 °C
• సాంద్రత: 7.31 g/cm³
• ఎలక్ట్రోనెగటివిటీ (పాలింగ్ స్కేల్): 1.78

ఎలక్ట్రాన్ విన్యాసం & బంధ స్వభావం

గ్రౌండ్ స్టేట్ ఎలక్ట్రాన్ విన్యాసం: [Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p¹

వాలెన్సీ ఎలక్ట్రాన్లు: ఇండియంకు మూడు వాలెన్సీ ఎలక్ట్రాన్లు (5s² 5p¹) ఉన్నాయి.

బంధ స్వభావం: ఇండియం సాధారణంగా దాని మూలక స్థితిలో లోహ బంధాన్ని ప్రదర్శిస్తుంది. సమ్మేళనాలలో, ఇది ప్రధానంగా అధిక ఎలక్ట్రోనెగటివ్ మూలకాలతో అయానిక బంధాలను మరియు ఇతర వాటితో సమయోజనీయ బంధాలను ఏర్పరుస్తుంది.

• ఆక్సీకరణ స్థితులు:
  • +3 ఆక్సీకరణ స్థితి: ఇది అత్యంత సాధారణ మరియు స్థిరమైన ఆక్సీకరణ స్థితి, ఇది మూడు వాలెన్సీ ఎలక్ట్రాన్ల (5s² 5p¹) నష్టం నుండి ఏర్పడుతుంది.
  • +1 ఆక్సీకరణ స్థితి: +1 ఆక్సీకరణ స్థితి కూడా గమనించబడింది కానీ +3 కంటే తక్కువ స్థిరంగా ఉంటుంది. ఇది నిష్క్రియాత్మక జంట ప్రభావం (inert pair effect) కారణంగా ఏర్పడుతుంది, ఇక్కడ 5s² ఎలక్ట్రాన్లు అంతర d-ఎలక్ట్రాన్ల ద్వారా బలహీనమైన షీల్డింగ్ కారణంగా బంధంలో పాల్గొనడానికి ఇష్టపడవు, దీని వలన ప్రభావవంతమైన కేంద్రక ఆవేశం పెరుగుతుంది మరియు 5s ఎలక్ట్రాన్లు కేంద్రకం వైపు బలంగా ఆకర్షించబడతాయి.

కీలక రసాయన చర్యలు

ఇండియం మధ్యస్థంగా క్రియాశీలమైనది. దీని రసాయన ప్రవర్తన గాలియం మరియు థాలియంల మాదిరిగానే ఉంటుంది, +3 ఆక్సీకరణ స్థితి +1 కంటే స్థిరంగా ఉంటుంది, అయినప్పటికీ గ్రూప్ డౌన్ వెళ్ళే కొద్దీ +1 స్థిరత్వం పెరుగుతుంది (Ga < In < Tl).

1. గాలి/ఆక్సిజన్‌తో చర్య

ఇండియం గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద పొడి గాలిలో స్థిరంగా ఉంటుంది. గాలిలో లేదా ఆక్సిజన్‌లో వేడి చేసినప్పుడు, అది ఇండియం(III) ఆక్సైడ్‌ను ఏర్పరుస్తుంది.

• 4In(s) + 3O₂(g) → 2In₂O₃(s)

2. హాలోజెన్‌లతో చర్య

ఇండియం హాలోజెన్‌లతో (X₂) చర్య జరిపి ట్రైహాలైడ్‌లను (InX₃) ఏర్పరుస్తుంది.

• 2In(s) + 3Cl₂(g) → 2InCl₃(s) (ఇండియం(III) క్లోరైడ్)
• 2In(s) + 3Br₂(l) → 2InBr₃(s) (ఇండియం(III) బ్రోమైడ్)
• 2In(s) + 3I₂(s) → 2InI₃(s) (ఇండియం(III) అయోడైడ్)

మోనోహాలైడ్‌లు (InX) మరియు డైహాలైడ్‌లు (InX₂) కూడా ఉంటాయి, కానీ అవి తరచుగా మిశ్రమ-వాలెన్సీ సమ్మేళనాలు, ఉదా., InBr పాలిమరిక్. InCl మరియు InBr లను InX₃ ను In లోహంతో వేడి చేయడం ద్వారా ఏర్పరచవచ్చు.

• 2InCl₃(s) + 4In(s) → 6InCl(s) (ఇండియం(I) క్లోరైడ్ ఏర్పడటం)

3. ఆమ్లాలతో చర్య

ఇండియం చాలా ఆమ్లాలతో చర్య జరుపుతుంది.

• విలీన ఆమ్లాలు (ఆక్సీకరణం చెందనివి): ఇండియం HCl మరియు H₂SO₄ వంటి విలీన ఆక్సీకరణం చెందని ఆమ్లాలతో నెమ్మదిగా చర్య జరిపి హైడ్రోజన్ వాయువును విడుదల చేస్తుంది, In(III) లవణాలను ఏర్పరుస్తుంది.

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

• ఆక్సీకరణ ఆమ్లాలు (ఉదా., HNO₃): ఇండియం ఆక్సీకరణ ఆమ్లాలతో చర్య జరిపి ఇండియం(III) లవణాలను ఏర్పరుస్తుంది, తరచుగా హైడ్రోజన్ విడుదల కాకుండానే.

  • In(s) + 4HNO₃(conc.) → In(NO₃)₃(aq) + NO(g) + 2H₂O(l) (గాఢ HNO₃ తో ఉదాహరణ)

4. క్షారాలతో చర్య

ఇండియం(III) హైడ్రాక్సైడ్, In(OH)₃, ఆంఫోటెరిక్ స్వభావం కలది, అంటే ఇది ఆమ్లాలు మరియు బలమైన క్షారాలు రెండింటితోనూ చర్య జరపగలదు. అయితే, దీని ఆమ్ల స్వభావం Al(OH)₃ కంటే బలహీనంగా ఉంటుంది.

• ఆమ్లాలతో చర్య:

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

• బలమైన క్షారాలతో చర్య:

  • In(OH)₃(s) + OH⁻(aq) → [In(OH)₄]⁻(aq) (టెట్రాహైడ్రాక్సోఇండియేట్(III) అయాన్)

పారిశ్రామిక మరియు జీవ ప్రాముఖ్యత

పారిశ్రామిక ప్రాముఖ్యత

1. ఇండియం టిన్ ఆక్సైడ్ (ITO): ఇది అత్యంత ముఖ్యమైన అనువర్తనం. ITO ఒక పారదర్శక విద్యుత్ వాహకం, ఇది వీటికి కీలకమైనది:
   • LCDలు మరియు టచ్‌స్క్రీన్‌లు: స్మార్ట్‌ఫోన్‌లు, టాబ్లెట్‌లు మరియు కంప్యూటర్ మానిటర్‌లలో ఉపయోగిస్తారు.
   • సౌర ప్యానెల్‌లు: పారదర్శక ఎలక్ట్రోడ్‌గా.
   • OLEDలు మరియు ప్లాస్మా డిస్‌ప్లేలు: ఎలక్ట్రోడ్‌ల కోసం.
2. తక్కువ ద్రవీభవన స్థానం గల మిశ్రమాలు: ఇండియం తక్కువ ద్రవీభవన స్థానాలు కలిగిన మిశ్రమాలను ఏర్పరుస్తుంది, వీటిలో ఉపయోగిస్తారు:
   • సోల్డర్‌లు: ముఖ్యంగా అధిక ఉష్ణోగ్రతలను తట్టుకోలేని సున్నితమైన ఎలక్ట్రానిక్ భాగాల కోసం.
   • థర్మల్ ఫ్యూజ్‌లు మరియు స్ప్రింక్లర్ సిస్టమ్స్: ఫ్యూజిబుల్ లింక్‌లుగా.
3. LEDలు (లైట్ ఎమిటింగ్ డయోడ్‌లు): ఇండియం గాలియం నైట్రైడ్ (InGaN) నీలం మరియు తెలుపు LEDలలో ఉపయోగించే ఒక కీలకమైన సెమీకండక్టర్ పదార్థం.
4. అణు అనువర్తనాలు: దాని అధిక న్యూట్రాన్ శోషణ క్రాస్-సెక్షన్ కారణంగా అణు రియాక్టర్‌లలో నియంత్రణ రాడ్‌లలో ఇండియం ఉపయోగించబడుతుంది.
5. పూతలు: వివిధ లోహాల కోసం తుప్పు-నిరోధక పూతగా ఉపయోగించబడుతుంది, ముఖ్యంగా ఏరోస్పేస్ అనువర్తనాలలో.

జీవ ప్రాముఖ్యత

• విషపూరితం: ఇండియం మరియు దాని సమ్మేళనాలు సాధారణంగా తక్కువ తీవ్రమైన విషపూరితమైనవిగా పరిగణించబడతాయి, అయితే దీర్ఘకాలిక బహిర్గతం లేదా అధిక మోతాదు హానికరం కావచ్చు, ప్రధానంగా మూత్రపిండాలు మరియు కాలేయాన్ని ప్రభావితం చేస్తుంది. ఇండియం ధూళి లేదా పొగలు శ్వాసకోశ చికాకును కలిగిస్తాయి.
• వైద్య ఐసోటోప్‌లు: ఇండియం-111 (¹¹¹In) వంటి రేడియోధార్మిక ఐసోటోప్‌లు రోగనిర్ధారణ ఇమేజింగ్ కోసం అణు వైద్యంలో ఉపయోగించబడతాయి (ఉదా., కణితి గుర్తింపు, సెరెబ్రోస్పైనల్ ద్రవం అధ్యయనాలు).