इंडियम (III) सल्फेट

इंडियम (III) सल्फेट (In2(SO4)3) ईण्डीयुम धातु का सल्फेट नमक है। यह सेस्क्यूसल्फेट है, जिसका अर्थ है कि सल्फेट समूह 1 होता है धातु से विभिन्न गुना अधिक यह इंडियम, इसके इंडियम (III) ऑक्साइड, या सल्फ्यूरिक एसिड के साथ इसके कार्बोनेट की प्रतिक्रिया से बन सकता है। प्रबल अम्ल की अधिकता की आवश्यकता होती है, अन्यथा अघुलनशील क्षारीय लवण बनते हैं। ठोस इंडियम सल्फेट निर्जल हो सकता है, या पांच पानी के अणुओं के साथ हाइड्रेट का रूप ले सकता है या पानी के नौ अणुओं वाला नॉनहाइड्रेट इंडियम सल्फेट का उपयोग इंडियम या इंडियम युक्त पदार्थों के उत्पादन में किया जाता है। इंडियम सल्फेट मूल लवण, अम्लीय लवण या इंडियम एलम सहित दोहरे लवण में भी पाया जा सकता है।

गुण
पानी के घोल में, इंडियम आयन पानी और सल्फेट के साथ कॉम्प्लेक्स बनाता है, उदाहरण In(H2O)5(SO4)+ और In(H2O)4(SO4)2−. इंडियम सल्फेट कॉम्प्लेक्स बनाने में असामान्य है। सल्फेट आयन पर प्रभाव रमन स्पेक्ट्रम में प्रकट होता है। इस प्रकार तापमान के साथ सल्फेट कॉम्प्लेक्स का अनुपात बढ़ता है जिससे यह पता चलता है कि जो प्रतिक्रिया इसे बनाती है वह एंडोथर्मिक है। घोल की सांद्रता के साथ अनुपात भी बढ़ता है और आधे से अधिक हो सकता है। सल्फेट कॉम्प्लेक्स 10,000,000 प्रति सेकंड से अधिक की दर से पानी के साथ तेजी से आदान-प्रदान करता है, जिससे परमाणु चुंबकीय प्रतिध्वनि समिश्र और गैर-समिश्र इंडियम आयन के परिणामस्वरूप होने वाले अंतर का पता नहीं लगा सकता है। इस प्रकार इंडियम सल्फेट पानी का घोल अधिक अम्लीय होता है, जिसमें 0.14 मोल/लीटर घोल का पीएच 1.85 होता है। यदि पीएच 3.4 से ऊपर बढ़ जाता है तो अवक्षेप बनता है।

समाधान का रमन स्पेक्ट्रम 650, 1000 और 1125 सेमी−1 पर रेखाएँ दिखाता है सल्फेट में इंडियम से जुड़े सल्फर-ऑक्सीजन बांड के कारण 255 सेमी−1 पर रेखा सल्फेट के साथ इंडियम-ऑक्सीजन बंधन के कारण होता है। इस प्रकार इंडियम परमाणु से जुड़ा पानी लगभग 400 सेमी−1 पर बैंड का कारण बनता है.

ठोस निर्जल इंडियम सल्फेट के दो क्रिस्टलीय रूप होते हैं। जब क्लोरीन गैस रासायनिक परिवहन प्रतिक्रिया द्वारा 848 K पर बनता है, तो इसका मोनोक्लिनिक रूप होता है जिसमें इकाई सेल आयाम a = 8.570 Å, b = 8.908 Å और c = 12.0521 Å, β = 91.05° और प्रति सेल चार सूत्र होते हैं। 973K पर जमा किए गए उच्च तापमान फॉर्म में हेक्सागोनल (या रम्बोहेड्रल) फॉर्म होता है जिसमें सेल आयाम a = 8.440 Å, c = 23.093 Å और प्रति सेल छह सूत्र होते हैं।

इंडियम के निष्कर्षण के समय, इंडियम सल्फेट सहित मिश्रित धातुओं के सल्फेट समाधान में त्रिसंयोजक धातुओं को डी-2-एथिलहेक्सिल हाइड्रोजन फॉस्फेट के केरोसिन समाधान में विभाजित किया जाता है। इस कार्य के लिए आइसोडोडेसिलफोस्फेटेनिक और डायसोक्टाइलफोस्फिनिक एसिड का भी उपयोग किया जा सकता है। इस प्रकार पानी के घोल में धातुओं को पुनः प्राप्त करने और निकाले गए तरल पदार्थ को पुनर्जीवित करने के लिए मिट्टी के तेल के मिश्रण को एसिड से दोबारा धोया जाता है।

उत्पादन
इंडियम धातु ठंडे सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड के साथ प्रतिक्रिया करके इंडियम सल्फेट और हाइड्रोजन गैस का उत्पादन करती है। इस प्रकार यदि गर्म सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड का उपयोग किया जाता है तो इंडियम सल्फ्यूरिक एसिड को सल्फर डाइऑक्साइड में परिवर्तित कर देगा। इंडियम सल्फेट का उत्पादन इंडियम ऑक्साइड, इंडियम कार्बोनेट या इंडियम हाइड्रॉक्साइड पर सल्फ्यूरिक एसिड की प्रतिक्रिया से भी किया जा सकता है।

प्रतिक्रियाएँ
गर्म होने पर 710 K या इससे ऊपर, इंडियम सल्फेट सल्फर ट्राइऑक्साइड वाष्प छोड़ कर विघटित हो जाता है, जिससे इंडियम ऑक्साइड बनता है।

इंडियम सल्फेट घोल में मिलाए गए क्षार मूल लवणों को अवक्षेपित करते हैं। उदाहरण के लिए, पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड pH के आधार पर या तो मूल सल्फेट, 2In2O3.SO3·nH2O, या KIn3(OH)6(SO4)2 उत्पन्न करता है। सोडियम पायरोफॉस्फेट इंडियम पायरोफॉस्फेट, In4(P2O7)3·3H2O के चिपचिपे अवक्षेप का कारण बनता है। पोटेशियम पीरियडेट मूल इंडियम पीरियडेट, 2InO5·In(OH)3·6H2O के अवक्षेप का कारण बनता है। ऑक्सालिक एसिड इंडियम ऑक्सालेट, In2(C2O4)3·10H2O के अवक्षेप का कारण बनता है। क्षार ऑक्सालेट्स क्षार डाइऑक्सालेटोइंडेट के अवक्षेप को MIn(C2O4)2·3H2O बनाने का कारण बनते हैं, जहां M = Na, K अथवा NH4 होता है।

हाइड्रोजन सल्फेट्स
एसिड सल्फेट, इंडियम हाइड्रोजेनसल्फेट टेट्राहाइड्रेट, सूत्र HIn(SO4)2·4H2O के साथ ऑर्थोरोम्बिक प्रणाली में इकाई सेल आयाम a = 9.997 Å, b = 5.477 Å, c = 18.44 Å के साथ क्रिस्टलीकृत होता है, जिसमें प्रति सेल चार सूत्र होते हैं। घनत्व 2.50 सेमी−3 है। एसिड सल्फेट में, दो पानी के अणु इंडियम परमाणु से जुड़े होते हैं और हाइड्रोनियम आयन H5O2 प्रोटॉन की देखभाल करता है। यह एसिड सल्फेट समूह का भाग है जिसमें Al, Ga, In, Tl(III), Fe(III) और Ti(III) सम्मिलित हैं। HIn(SO4)2 को 40% सल्फ्यूरिक एसिड घोल में इंडियम सल्फेट को वाष्पित करके या 60% सल्फ्यूरिक एसिड घोल में इंडियम सल्फेट को ठंडा करके बनाया जाता है। जैसे ही एसिड टेट्राहाइड्रेट को गर्म किया जाता है, यह 370, 385 और 482K पर ट्राइहाइड्रेट, मोनोहाइड्रेट और निर्जल रूप में पानी छोड़ता है। 505K से ऊपर यह अधिक पानी और सल्फर डाइऑक्साइड छोड़ता है जिससे तटस्थ इंडियम सल्फेट प्राप्त होता है। इंडियम हाइड्रोजेनसल्फेट 0.0002Ω−1cm−1 चालकता वाला प्रोटॉन कंडक्टर है।

बेसिक सल्फेट्स
इंडियम सल्फेट के पानी के घोल में इथेनॉल मिलाकर मूलभूत इंडियम सल्फेट बनाया जाता है। इथेनॉल की दोगुनी मात्रा के साथ 0.05 मोलर घोल का उपयोग करके और क्रिस्टल बनने के लिए विभिन्न सप्ताहों तक प्रतीक्षा करके क्रिस्टल बनाए जा सकते हैं। InOHSO4·(H2O)2 में a=6.06 Å b=7.89 Å c=12.66 Å और β=107.5° वाले मोनोक्लिनिक क्रिस्टल हैं। सेल का आयतन 577.6 Å3 है। रॉम्बोहेड्रल क्रिस्टल के साथ अन्य मूलभूत इंडियम सल्फेट InOHSO4 सील्ड ट्यूब में लगभग सप्ताह तक इंडियम सल्फेट घोल को 160 डिग्री सेल्सियस या उससे अधिक पर गर्म करके बनाया जाता है। इस प्रकार यह अघुलनशील मूल नमक तब भी बनता है जब इंडियम सल्फेट घोल को 0.005 मोलर से नीचे पतला किया जाता है। अतः अवक्षेप तनु विलयन के साथ-साथ गर्म विलयन से भी बनता है।

निर्जल डबल सल्फेट्स
दो भिन्न-भिन्न प्रकार के निर्जल डबल इंडियम सल्फेट बनाए गए हैं। 3MIII(XO4)3 समूह से है, जिसमें MI बड़ा एकल धनात्मक आयन है जैसे K, Rb, Cs, Tl या NH3; MIII तीन गुना चार्ज है और यह Al, Ga, In, Tl, V, Cr, Fe, Sc और अन्य दुर्लभ पृथ्वी हो सकता है; और X, S या Se है। इनमें से अधिकांश में समचतुर्भुज क्रिस्टलीय संरचना होती है। चूँकि, ट्रायमोनियम इंडियम ट्राइसल्फेट, (NH4)3In(SO4)3 जैसे ही तापमान 80 डिग्री सेल्सियस से नीचे चला जाता है, रॉम्बोहेड्रल से मोनोक्लिनिक में परिवर्तित हो जाता है, और तापमान 110 डिग्री सेल्सियस से ऊपर बढ़ने पर वापस समष्टि समूह R3c के साथ रॉम्बोहेड्रल रूप में परिवर्तित हो जाता है। इस प्रकार कम तापमान वाले मोनोक्लिनिक फॉर्म में समष्टि समूह P21/c, a=8.96, b=15.64 c=9.13 β=108.28° Z=4 इस प्रकार उच्च तापमान वाले फॉर्म को "β-" कहा जाता है। इस संक्रमण के लिए स्पष्टीकरण यह है कि अमोनियम (और थैलियम भी) गैर-गोलाकार आयन है और इस प्रकार इसकी समरूपता कम है। चूँकि, जब इसे पर्याप्त रूप से गर्म किया जाता है, तो यादृच्छिक अभिविन्यास उत्पन्न करने वाला गतिशील विकार आयनों को औसतन गोलाकार रूप से सममित बनाता है। इस प्रकार क्षार धातु आयन सभी तापमानों पर गोलाकार होते हैं और समचतुर्भुज संरचना बनाते है। इस रूप के डबल सल्फेट क्षार धातुओं सोडियम, पोटेशियम, रूबिडियम और सीज़ियम के साथ इंडियम से उपस्थित होते हैं। इन्हें व्यक्तिगत सल्फेट्स के ठोस मिश्रण को 350 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करके बनाया जा सकता है

TlFe(SO4)2 की उसी श्रृंखला में निर्जल समचतुर्भुज दोहरे लवणों की और श्रृंखला उपस्थित है। इन्हें 350 डिग्री सेल्सियस पर निर्जल सल्फेट्स के मिश्रण को गर्म करके, या 300 डिग्री सेल्सियस पर हाइड्रस डबल एलम प्रकार के नमक को निर्जलित करके बनाया जा सकता है। इस प्रकार इस श्रृंखला के पदार्थ RbIn(SO4)2, CsIn(SO4)2, TlIn(SO4)2 और NH4In(SO4)2 हैं। यद्यपि KIn(SO4)2 उपस्थित है किन्तु इसका पृथक क्रिस्टलीय रूप है।

हाइड्रेटेड डबल सल्फेट्स
फिटकरी संरचना में ईण्डीयुम के हाइड्रेटेड डबल लवण MIIn(SO4)2·12H2O सूत्र के साथ उपस्थित होते हैं। सभी फिटकरी में समष्टि समूह Pa3 के साथ घन क्रिस्टल संरचना होती है। इस प्रकार इंडियम सीज़ियम एलम CsIn(SO4)2•12H2O का सूत्र भार 656.0, इकाई सेल चौड़ाई 12.54 Å, सेल आयतन 1972 Å3 और घनत्व 2.20 g/cm3 है। इसमें β फिटकिरी संरचना है। सीज़ियम एलम का उपयोग इंडियम के विश्लेषण में किया जा सकता है। इस प्रकार यह तब अवक्षेपित होता है जब अतिरिक्त सल्फ्यूरिक एसिड के साथ सीज़ियम नाइट्रेट को इंडियम सल्फेट घोल में मिलाया जाता है।

इंडियम अमोनियम एलम NH4In(SO4)2·12H2O कमरे के तापमान पर अधिक अस्थिर है और इसे 5 डिग्री सेल्सियस से नीचे क्रिस्टलीकृत किया जाना चाहिए। यह 36 डिग्री सेल्सियस पर विघटित होकर टेट्राहाइड्रेट बन जाता है। यह 127K से नीचे फेरोइलेक्ट्रिक चरण में परिवर्तित हो जाता है। इस प्रकार एलम मिथाइल अमोनियम इंडियम सल्फेट डोडेकाहाइड्रेट CH3NH3In(SO4)2·12H2O 164K से नीचे फेरोइलेक्ट्रिक बन जाता है। पोटेशियम इंडियम एलम को क्रिस्टलीकृत नहीं किया गया है। इस प्रकार रूबिडम इंडियम एलम अत्यधिक प्रवाहित होता है और बहुत सरलता से अपना पानी खो देता है।

मोनोक्लिनिक हाइड्रेटेड डबल नमक की और श्रृंखला में चार पानी के अणु MIn(SO4)2·4H2O होते हैं, प्रति इकाई सेल में पांच सूत्र होते हैं, जहां M NH4, K या Rb है और बिंदु समूह P21/c है। श्रृंखला के लिए प्रोटोटाइप पदार्थ (NH4)Sm(SO4)2(H2O)4 है।

कैडमियम डबल सल्फेट, Cd3In2(SO4)6·26H2O भी बना सकता है।

KIn(SO4)2·H2O जैसे कम पानी वाले क्रिस्टल भी उपस्थित होते हैं।

कार्बनिक डबल सल्फेट्स
इंडियम के कार्बनिक आधार डबल सल्फेट्स में ग्वानिडिनियम नमक [C(NH2)3][In(H2O)2(SO4)2] सम्मिलित है, जो समष्टि समूह P21/c a = 4.769 Å, b = 20.416 Å, c = 10.445 Å, β = 93.39° के साथ मोनोक्लिनिक प्रणाली में क्रिस्टलीकृत होता है। सेल आयतन 1015.3 Å3, प्रति सेल 4 सूत्र और घनत्व 2.637 [H2(4,4'-bi-py)][In2(H2O)6(SO4)4]·2H2O ट्राइक्लिनिक प्रणाली में a = 7.143 Å, b = 7.798 Å, c = 12.580 Å, α = 107.61 β = 98.79°, γ = 93.89°, के साथ क्रिस्टलीकृत होता है।, सेल आयतन 655.2 Å3, प्रति सेल सूत्र और घनत्व 2.322 [H(2,2'-bipy)][In(H2O)(SO4)2]·2H2O, हेक्सामेथिलीनडायमाइन नमक [H3N(CH2)6NH3][In(H2O)2(SO4)2]2·2H2O और [H2(Py(CH2)3Py)][In(H2O)2(SO4)2]2·2H2O भी उपस्थित है। फिर भी अन्य कार्बनिक व्युत्पन्नों में ट्राइएथिलीनटेट्रामाइन और एमाइलमोनियम सम्मिलित हैं। ट्राई-μ-सल्फेटो-κ6O:O'-bis[aqua(1,10-phenanthroline-κ2N,N')इंडियम(III)] डाइहाइड्रेट] [In2(SO4)3(C12H8N2)2(H2O)2]·2H2O प्रत्येक इंडियम आयन से 1,10-फेनेंथ्रोलाइन अणु जुड़ा हुआ है। इस प्रकार दो इंडियम आयन तीन सल्फेट समूहों के माध्यम से जुड़े हुए हैं। यह प्रति इकाई सेल दो सूत्रों के साथ ट्राइक्लिनिक क्रिस्टल बनाता है। घनत्व 2.097 ग्राम/सेमी3 है।

मिश्रित
डबल इंडियम सल्फेट क्लोराइड नमक का सूत्र In2(SO4)3·InCl3·(17±1)H2O है।

मोनोवैलेंट
इंडियम (I) सल्फेट, In2SO4 को इंडियम धातु को इंडियम (III) सल्फेट के साथ गर्म करके ठोस अवस्था में बनाया जा सकता है, किन्तु पानी या सल्फ्यूरिक एसिड में घुलने पर, In+ हाइड्रोजन गैस का उत्पादन करने के लिए प्रतिक्रिया करता है। मिश्रित संयोजकता नमक InIInIII(SO4)2 भी इंडियम धातु को इंडियम(III) सल्फेट के साथ गर्म करके बनाया जाता है।

उपयोग
फिल्को सरफेस-बैरियर ट्रांजिस्टर का विकास और उत्पादन 1953 में हुआ था इस प्रकार इंडियम सल्फेट व्यावसायिक रूप से उपलब्ध रसायन है। इस प्रकार इसका उपयोग इंडियम धातु को इलेक्ट्रोप्लेट करने के लिए किया जा सकता है, सोने की इलेक्ट्रोप्लेटिंग में कठिन करने वाले एजेंट के रूप में या कॉपर इंडियम सेलेनाइड जैसे अन्य इंडियम युक्त पदार्थ तैयार करने के लिए। इसे स्वास्थ्य पूरक के रूप में बेचा गया है, तथापि मनुष्यों के लिए लाभ का कोई प्रमाण नहीं है, और यह जहरीला है।

पहला उच्च-आवृत्ति ट्रांजिस्टर 1953 में फ़िल्को द्वारा विकसित सतह-अवरोधक ट्रांजिस्टर या सतह-अवरोधक जर्मेनियम ट्रांजिस्टर था, जो 60 मेगाहर्ट्ज तक संचालित करने में सक्षम था। इस प्रकार इन्हें एन-प्रकार के जर्मेनियम बेस में इंडियम सल्फेट के जेट के साथ दोनों पक्ष से तब तक एचिंग बनाया गया था जब तक कि यह इंच के कुछ दस-हजारवें भाग तक मोटा न हो जाए। इंडियम ने अवसादों में इलेक्ट्रोप्लेटिंग करके संग्राहक और उत्सर्जक का निर्माण किया था।

==संदर्भ                                                                                                                                                                                                                                      ==