Atom Numarası 49 Olan İndiyum Elementini Tanıyalım

İndiyum kimyasal elementi 49 atom numarasına ve In sembolüne sahiptir. Daha yumuşak elementlerden biri olan indiyum, gümüşi beyaz renge sahip geçiş sonrası bir metaldir. İndiyum hem galyum hem de talyum ile kimyasal benzerlikler paylaşır ve özellikleri esas olarak iki aralığın ortasındadır. Adını, Ferdinand Reich ve Hieronymous Theodor Richter’in 1863 yılında spektroskopik teknikler kullanarak buldukları indigo mavisi çizgisinden almıştır.

Cama uygulanan şeffaf ve iletken bir kaplama olan indiyum kalay oksit (ITO) olarak indiyum, esas olarak düz panel ekranların imalatında kullanılan teknoloji-kritik bir elementtir. İndiyum, yumuşak metal yüksek vakumlu contalarda ve düşük erime noktasına sahip lehimlerde kullanıldığı yarı iletken sektöründe de uygulama alanı bulmaktadır.

Sadece diğer metal cevherlerinin, yani sfalerit ve diğer çinko sülfür cevherlerinin işlenmesinin bir yan ürünü olarak ortaya çıkar.

Bileşenleri tüketildikten sonra zayıf bir şekilde emilmesine rağmen, indiyumun biyolojik bir işlevi yoktur ve solunduğunda veya kan dolaşımına enjekte edildiğinde tehlikelidir.

İndiyumun Fiziksel Özellikleri

Parlak pırıltılı, gümüşi beyaz geçiş sonrası bir metal olan indiyum yüksek derecede sünekliğe sahiptir.
O kadar yumuşaktır ki bir bıçak onu kesebilir ve kağıda sürüldüğünde belirgin bir iz bırakır. Periyodik tabloda 13. gruba aittir ve özelliklerinin çoğu dikey komşuları olan talyum ve galyum arasında yer alır. İndiyum büküldüğünde, kristal ikizlenmesi nedeniyle kalayınkine benzer tiz bir çığlık üretir. Bu ses kristalleşmeden kaynaklanan bir çıtırtı sesi gibidir.

İndiyum, galyum ile aynı ıslak cam özelliğine sahiptir. Her ikisi gibi, indiyum da 156,60 °C’lik düşük bir erime noktasına sahiptir; bu, daha hafif homoloğu olan galyumdan daha yüksektir, ancak daha ağır homoloğu olan talyumdan daha düşüktür ve kalaydan daha düşüktür.

Zayıf metalik bağ ve az sayıda delokalize elektron nedeniyle 2072 °C’lik kaynama noktası talyumunkinden yüksek ancak galyumunkinden düşüktür. Bu durum genel erime noktası eğilimine zıttır, ancak diğer geçiş sonrası metal gruplarındaki modellere benzerdir.

İndiyum 7,31 g/cm3 ile galyumdan daha yüksek ancak talyumdan daha düşük bir yoğunluğa sahiptir. İndiyum, kritik sıcaklık olan 3,41 K’nin altında bir süper iletkene dönüşür.

İndiyum, I4/mmm uzay grubu gövde merkezli tetragonal kristal sisteminde, her bir indiyum atomu için 324 pm’de dört komşu ve 336 pm’de sekiz komşu ile hafifçe çarpıtılmış yüz merkezli kübik bir yapıda kristalleşir.

Diğer metallerle karşılaştırıldığında, indiyum sıvı cıvada en çok çözünen metaldir (0 °C’de yaklaşık %50 indiyum içerir).

İndiyum, gerilim ve sıkıştırmada boyuttan bağımsız olduğu gösterilen sünek bir viskoplastik reaksiyona sahiptir. Bununla birlikte, diğer metallerle karşılaştırıldığında, 50-100 µm mertebesinde bir uzunluk ölçeği nedeniyle bükülme ve girintide oldukça güçlü bir boyut etkisi sergiler.

İndiyumun Kimyasal Özellikleri

İndiyum 49 elektronlu ve [Kr]4d105s25p1 elektrik konfigürasyonuna sahip kimyasal bir elementtir.

Çoğu zaman indiyum, bileşiklerde indiyum(III), In³⁺ oluşturmak için en dıştaki üç elektronunu bağışlar. Bazı durumlarda, iki 5s-elektron donörü verilmediğinde indiyum(I), In⁺ üretilir.

Rölativistik etkilerle 5s-orbitalini stabilize eden ve daha ağır elementlerde görülen inert çift etkisi, monovalent durumun stabilizasyonundan sorumludur. İndiyumun daha hafif homoloğu olan galyum tipik olarak sadece +3 oksidasyon durumunu sergilerken, indiyumun daha ağır homoloğu olan talyum, talyum(I)’e oksidasyonu talyum(III)’e göre daha olası kılan daha da güçlü bir etki sergiler.

Sonuç olarak, birçok indiyum(I) bileşiği güçlü indirgeyici maddeler iken talyum(III) oldukça güçlü bir oksitleyici maddedir. Buna karşın, indiyum(III) değildir.

İndiyum 13. grup metaller arasında s-elektronlarını kimyasal bağlara dahil etmek için en az enerjiye sahip olmasına rağmen, bağ enerjileri grupta azalır, bu nedenle indiyumun iki ek bağ oluştururken ve +3 durumuna ulaşırken saldığı enerji her zaman 5s-elektronlarını dahil etmek için gereken enerjiyi aşmaz.

İndiyum(I) oksit ve hidroksit ne kadar bazikse, indiyum(III) oksit ve hidroksit o kadar asidiktir.

3 oksidasyon durumu daha az kararlı olduğundan, çalışılan reaksiyona bağlı olarak indiyum için bir dizi tipik elektrot potansiyeli yayınlanmıştır:

In2+ + e− ⇌ In+ E0 = −0.40 V
In3+ + e− ⇌ In2+ E0 = −0.49 V
In3+ + 2 e− ⇌ In+ E0 = −0.443 V
In3+ + 3 e− ⇌ In E0 = −0.3382 V
In+ + e− ⇌ In E0 = −0.14 V

İndiyum metali su ile reaksiyona girmese de, halojenler gibi daha güçlü oksitleyici maddeler tarafından indiyum (III) bileşikleri üretmek için oksitlenebilir.

Karbür, silisit veya borür oluşturmaz ve InH₃ hidrürü koordinasyon olmadan kendiliğinden polimerleşecek kadar kararsızdır, bu da düşük sıcaklıklarda eterik çözeltilerdeki varlığının en fazla geçici olduğu anlamına gelir. Daha hafif homologları galyum ve alüminyumun aksine, indiyum sulu alkali çözeltilerde çözünmez ve sulu çözeltide sadece zayıf amfoterik özelliklerle biraz bazik özellikler sergiler.

İndiyumun İzotopları

İndiyumun bilinen 39 izotopu vardır ve bu elementin kütle numaraları 97 ile 135 arasında değişmektedir. Doğal olarak ilkel nüklidler olarak ortaya çıkan sadece iki izotop, tek kararlı izotop olan indiyum-113 ve toryum-232’den yaklaşık 30.000 kat daha uzun ve evrenin yaşından dört kat daha büyük olan 4.41×10¹⁴ yıllık bir yarı ömre sahip olan indiyum-115’tir.

¹¹⁵Sn’ye beta bozunumu spin yasaklı olduğundan, ¹¹⁵In’in yarı ömrü son derece uzundur. İndiyumun %95,7’si indiyum-115’ten oluşur.

İndiyum, kararlı izotopu doğada uzun ömürlü ilkel radyoizotoplardan daha az yaygın olan bilinen üç elementten biridir (diğerleri tellür ve renyumdur).

Yaklaşık 2,8 günlük yarılanma ömrü ile indiyum-111 insan yapımı en kararlı izotoptur.

Diğer tüm izotopların yarı ömürleri beş saatten azdır. İndiyumda 47 meta durum vardır, bunlardan en kararlısı indiyum-114m1’dir (yaklaşık 49,51 günlük yarı ömür), bu da ilkel hariç diğer tüm indiyum izotoplarının temel durumundan daha kararlıdır. izomerik geçişle, hepsi bozunur.

115In ve üzeri diğer indiyum izotopları öncelikle beta-eksi bozunumu yoluyla bozunarak kalay izotoplarını oluştururken, ¹¹⁵In’den daha hafif indiyum izotopları öncelikle elektron yakalama veya pozitron emisyonu yoluyla bozunarak kadmiyum izotoplarını oluşturur.

İndiyumun Bileşikleri

İndiyum metali havada yakıldığında veya hidroksit veya nitrat ısıtıldığında, indiyum (III) oksit veya In2O3 oluşur.

In2O3 amfoteriktir, yani hem bazlarla hem de asitlerle reaksiyona girebilir ve alüminaya benzer bir yapı alır.

İndiyum, su ile reaksiyona girdiğinde çözünür, amfoterik indiyum(III) hidroksit, alkalilerle reaksiyona girdiğinde indates(III) ve asitlerle reaksiyona girdiğinde indiyum(III) tuzları oluşturmak üzere etkileşime girer:

In(OH)₃ + 3 HCl → InCl₃ + 3 H₂O

Tellür, selenyum ve kükürt içeren bilinen başka benzer seskikalkojenitler de vardır.
İndiyumdan beklendiği gibi trihalidler oluşur.

Renksiz InCl₃, InBr₃, ve sarı InI₃, In klorlandığında, bromlandığında ve iyotlandığında üretilir. Lewis asitleri kimyasallardır; belirli şekillerde daha iyi bilinen alüminyum trihalidlere benzerler. InF₃, tıpkı ilgili alüminyum bileşiği gibi polimeriktir.

Piktojenler ve indiyum doğrudan reaksiyona girerek gri veya yarı metalik III-V yarı iletkenler oluşturur. Birçoğu nemli havada yavaşça parçalandığından, yarı iletken bileşikler çevreyle temas etmelerini önlemek için dikkatle saklanmalıdır. Asitler ve alkaliler indiyum nitrürü kolayca parçalayabilir.

Kaynak: Wikipedia