इंडियम (III) सल्फेट

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Indium(III) sulfate
Names
Other names
Indium sulfate
Identifiers
3D model (JSmol)
ChemSpider
EC Number
  • 236-689-1
RTECS number
  • NL1925000
UNII
  • InChI=1S/2In.3H2O4S/c;;3*1-5(2,3)4/h;;3*(H2,1,2,3,4)/q2*+3;;;/p-6 checkY
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  • [In+3].[In+3].[O-]S(=O)(=O)[O-].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O
Properties
In2(SO4)3
Molar mass 517.81 g/mol
Appearance white-gray odorless powder, hygroscopic, monoclinic crystals
Density 3.44 g/cm3, solid
Melting point decomposes at 600 °C[1]
soluble, (539.2 g/L at 20 °C)[2]
Structure
monoclinic (room temperature)
P121
a = 8.57 Å[3], b = 8.908 Å, c = 14.66 Å
α = 90°, β = 124.72°, γ = 90°
Structure
rhombohedral
R-3
a = 8.44 Å[3][4], b = 8.44 Å, c = 23.093 Å
α = 90°, β = 90°, γ = 120°
6 formula per cell
Thermochemistry
0.129[5]
Hazards
GHS labelling:
GHS07: Exclamation mark
Warning
H315, H319, H335
P261, P264, P271, P280, P302+P352, P304+P340, P305+P351+P338, P312, P321, P332+P313, P337+P313, P362, P403+P233, P405, P501
NFPA 704 (fire diamond)
0.1[6] (TWA), 0.3[6] (STEL)
NIOSH (US health exposure limits):
PEL (Permissible)
 0.1[6]
Safety data sheet (SDS) tttmetalpowder
Except where otherwise noted, data are given for materials in their standard state (at 25 °C [77 °F], 100 kPa).
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इंडियम (III) सल्फेट (इंच)2(इसलिए4)3) ईण्डीयुम धातु का सल्फेट नमक है। यह एक सेस्क्यूसल्फेट है, जिसका अर्थ है कि सल्फेट समूह 1 होता है1/2धातु से कई गुना ज्यादा। 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।[8]एक ठोस इंडियम सल्फेट निर्जल हो सकता है, या पांच पानी के अणुओं के साथ हाइड्रेट का रूप ले सकता है[9]या पानी के नौ अणुओं वाला एक 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 एक कॉम्प्लेक्स बनाता है, उदाहरण In(H2ओ)5(इसलिए4)+ और In(H2ओ)4(इसलिए4)2−.[10][11] इंडियम सल्फेट कॉम्प्लेक्स बनाने में असामान्य है। सल्फेट आयन पर प्रभाव रमन स्पेक्ट्रम में प्रकट होता है।[8] 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।[12]सल्फेट कॉम्प्लेक्स 10,000,000 प्रति सेकंड से अधिक की दर से पानी के साथ तेजी से आदान-प्रदान करता है, जिससे परमाणु चुंबकीय अनुनाद एक जटिल और गैर-जटिल इंडियम आयन के परिणामस्वरूप होने वाले अंतर का पता नहीं लगा सकता है।[12]इंडियम सल्फेट पानी का घोल काफी 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 एक अवक्षेप बनेगा।[13] समाधान का रमन स्पेक्ट्रम 650, 1000 और 1125 सेमी पर रेखाएँ दिखाता है−1सल्फेट में इंडियम से जुड़े सल्फर-ऑक्सीजन बांड के कारण। 255 सेमी पर एक रेखा−1सल्फेट के साथ इंडियम-ऑक्सीजन बंधन के कारण होता है। इंडियम परमाणु से जुड़ा पानी लगभग 400 सेमी पर एक बैंड का कारण बनता है−1.[8]

ठोस निर्जल इंडियम सल्फेट के दो क्रिस्टलीय रूप होते हैं। जब क्लोरीन गैस रासायनिक परिवहन प्रतिक्रिया द्वारा 848 K पर बनता है, तो इसका एक मोनोक्लिनिक रूप होता है जिसमें इकाई कोशिका आयाम a = 8.570 Å, b = 8.908 Å और c = 12.0521 Å, β = 91.05° और प्रति कोशिका चार सूत्र होते हैं। 973K पर जमा किए गए एक उच्च तापमान फॉर्म में एक हेक्सागोनल (या रम्बोहेड्रल) फॉर्म होता है जिसमें सेल आयाम a = 8.440 Å, c = 23.093 Å और प्रति सेल छह सूत्र होते हैं।[14] इंडियम के निष्कर्षण के दौरान, इंडियम सल्फेट सहित मिश्रित धातुओं के एक 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। 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।[15]


उत्पादन

इंडियम धातु ठंडे सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड के साथ प्रतिक्रिया करके इंडियम सल्फेट और हाइड्रोजन गैस का उत्पादन करती है। यदि गर्म सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड का उपयोग किया जाता है तो इंडियम सल्फ्यूरिक एसिड को सल्फर डाइऑक्साइड में बदल देगा।[16] 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 (437 °C) या इससे ऊपर, इंडियम सल्फेट सल्फर ट्राइऑक्साइड वाष्प छोड़ कर विघटित हो जाता है, जिससे इंडियम ऑक्साइड बनता है।[17]

इंडियम सल्फेट घोल में मिलाए गए क्षार मूल लवणों को अवक्षेपित करते हैं। उदाहरण के लिए, पोटेशियम हाइड्रोक्साइड या तो एक मूल सल्फेट, 2In का उत्पादन करता है2O3।इसलिए3·एनएच2हे, या परिजन3(ओह)6(इसलिए4)2 पीएच पर निर्भर करता है.[18] सोडियम पाइरोफॉस्फेट , इंडियम पायरोफॉस्फेट के एक चिपचिपे अवक्षेप का कारण बनता है4(पी2O7)33X2O. पोटेशियम आवधिक एक बुनियादी इंडियम पेरियोडेट, 2InO के अवक्षेप का कारण बनता है5·इन(ओएच)3ताहा2ओ .[19] ओकसेलिक अम्ल इंडियम ऑक्सालेट के अवक्षेप का कारण बनता है2(सी2O4)3·10एच2O. क्षार ऑक्सालेट्स क्षार डाइऑक्सालेटोइंडेट के अवक्षेप का कारण बनते हैं जिससे MIn(C) बनता है2O4)23X2ओ, जहां एम = ना, के या एनएच4.[20]


संबंधित यौगिक

हाइड्रोजन सल्फेट्स

एक एसिड सल्फेट, इंडियम हाइड्रोजनसल्फेट टेट्राहाइड्रेट जिसका सूत्र HIn(SO) है4)24 एक्स2O ऑर्थोरोम्बिक प्रणाली में यूनिट सेल आयाम a = 9.997 Å, b = 5.477 Å, c = 18.44 Å, प्रति सेल चार सूत्र के साथ क्रिस्टलीकृत होता है। घनत्व 2.50 सेमी है−3. एसिड सल्फेट में, दो पानी के अणु इंडियम परमाणु और एक हाइड्रोनियम आयन एच से जुड़े होते हैं5O2 प्रोटॉन का ख्याल रखता है. यह एसिड सल्फेट परिवार का हिस्सा है जिसमें Al, Ga, In, Tl(III), Fe(III) और Ti(III) शामिल हैं। हिन(एसओ4)2 40% सल्फ्यूरिक एसिड घोल में इंडियम सल्फेट को वाष्पित करके बनाया जाता है[21] या इंडियम सल्फेट को 60% सल्फ्यूरिक एसिड घोल में ठंडा करना।[22] 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।[22]इंडियम हाइड्रोजेनसल्फेट 0.0002Ω चालकता वाला एक प्रोटॉन कंडक्टर है−1सेमी−1.[22]


बेसिक सल्फेट्स

इंडियम सल्फेट के पानी के घोल में इथेनॉल मिलाकर एक बुनियादी इंडियम सल्फेट बनाया जाता है। इथेनॉल की दोगुनी मात्रा के साथ 0.05 मोलर घोल का उपयोग करके और क्रिस्टल बनने के लिए कई हफ्तों तक प्रतीक्षा करके क्रिस्टल बनाए जा सकते हैं।[23] इनओएचएसओ4·(एच2ओ)2 a=6.06 Å b=7.89 Å c=12.66 Å और β=107.5° के साथ मोनोक्लिनिक क्रिस्टल हैं। सेल वॉल्यूम 577.6 Å है3.[23]एक अन्य बुनियादी इंडियम सल्फेट InOHSO4 रोम्बोहेड्रल क्रिस्टल को एक सीलबंद ट्यूब में लगभग एक सप्ताह तक इंडियम सल्फेट घोल को 160°C या इससे अधिक तापमान पर गर्म करके बनाया जाता है।[24] 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 विलयनों के साथ-साथ गर्म विलयनों से भी बनता है।[12]


निर्जल डबल सल्फेट्स

दो अलग-अलग प्रकार के निर्जल डबल इंडियम सल्फेट बनाए गए हैं। एक एम परिवार से हैI
3एमतृतीय(XO4)3, एम के साथमैं K, Rb, Cs, Tl या NH जैसे एक बड़ा एकल धनात्मक आयन हूं3; एमIII 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।[25] इनमें से अधिकांश में समचतुर्भुज क्रिस्टलीय संरचना होती है। हालाँकि, ट्रायमोनियम इंडियम ट्राइसल्फेट, (NH4)3इतने में4)3 जैसे ही तापमान 80°C से नीचे चला जाता है, rhombohedral से मोनोक्लिनिक में परिवर्तित हो जाता है, और तापमान 110°C से ऊपर बढ़ने पर वापस अंतरिक्ष समूह R3c के साथ rhombohedral रूप में परिवर्तित हो जाता है।[25]कम तापमान वाले मोनोक्लिनिक रूप में अंतरिक्ष समूह P2 होता है1/c, a=8.96, b=15.64 c=9.13 β=108.28° Z=4[25]उच्च तापमान वाले रूप को β- कहा जाता है। इस संक्रमण के लिए एक स्पष्टीकरण यह है कि अमोनियम (और थैलियम भी) एक गैर-गोलाकार आयन है और इस प्रकार इसकी समरूपता कम है। हालाँकि, जब इसे पर्याप्त रूप से गर्म किया जाता है, तो यादृच्छिक अभिविन्यास पैदा करने वाला गतिशील विकार आयनों को औसतन गोलाकार रूप से सममित बनाता है। क्षार धातु आयन सभी तापमानों पर गोलाकार होते हैं और समचतुर्भुज संरचना बनाते हैं।[25]इस रूप के डबल सल्फेट क्षार धातुओं सोडियम, पोटेशियम, रूबिडियम और सीज़ियम के साथ इंडियम से मौजूद होते हैं। इन्हें व्यक्तिगत सल्फेट्स के ठोस मिश्रण को 350°C तक गर्म करके बनाया जा सकता है।[9]

name formula molecular weight a Å c Å α volume Å3 density
trisodium indium trisulfate 471.97 13.970 8.771 109°00′ 494 3.172
tripotassium indium trisulfate 520.30 14.862 8.960 109°45′ 571 3.026
trirubidium indium trisulfate 659.41 15.413 9.136 110°03′ 626 3.498
tricesium indium trisulfate 801.72 16.068 9.211 110°36′ 687 3.876
triammonium indium trisulfate 361.06 15.531 9.163 120° 1914.1 1.88
ammonium indium disulfate 324.98 4.902 8.703 73.643 171.27 3.15
rubidium indium disulfate 392.41 4.908 8.7862 73.781 173.50 3.75
cesium indium disulfate 439.85 4.956 9.2567 74.473 187.26 3.90
thallium indium disulfate 511.33 4.919 8.7882 73.748 174.27 4.87

TlFe(SO) की उसी श्रृंखला में निर्जल समचतुर्भुज दोहरे लवणों की एक और श्रृंखला4)2 मौजूद। इन्हें निर्जल सल्फेट्स के मिश्रण को 350°C पर गर्म करके, या हाइड्रस डबल फिटकरी प्रकार के लवणों को 300°C पर निर्जलित करके बनाया जा सकता है। इस श्रृंखला के पदार्थ RbIn(SO) हैं4)2, सीएसइन(एसओ4)2, टीएलआईएन(एसओ4)2 और एनएच4इतने में4)2. हालाँकि KIn(SO4)2 मौजूद है इसका एक अलग क्रिस्टलीय रूप है।[26]


हाइड्रेटेड डबल सल्फेट्स

फिटकरी संरचना में ईण्डीयुम के हाइड्रेटेड दोहरे लवण सूत्र फिटकिरी के साथ मौजूद होते हैंमैंमें(एसओ4)2·12एच2O. सभी फिटकरी में अंतरिक्ष समूह Pa3 के साथ एक घन क्रिस्टल संरचना होती है।[27]इंडियम सीज़ियम एलम CsIn(SO4)2•12ह2O[12] सूत्र भार 656.0, इकाई सेल चौड़ाई 12.54 Å, सेल आयतन 1972 Å है3और घनत्व 2.20 ग्राम/सेमी3.[27] इसमें β फिटकिरी संरचना है।[28] सीज़ियम एलम का उपयोग इंडियम के विश्लेषण में किया जा सकता है। यह तब अवक्षेपित होता है जब सीज़ियम नाइट्रेट को अतिरिक्त सल्फ्यूरिक एसिड के साथ इंडियम सल्फेट घोल में मिलाया जाता है।[29] इंडियम अमोनियम एलम एनएच4इतने में4)2·12एच2O[30] कमरे के तापमान पर काफी अस्थिर है और इसे 5°C से नीचे क्रिस्टलीकृत किया जाना चाहिए।[31] यह 36°C पर टेट्राहाइड्रेट में विघटित हो जाता है।[32] यह 127K से नीचे फेरोइलेक्ट्रिक चरण में बदल जाता है।[33] एलम मिथाइल अमोनियम इंडियम सल्फेट डोडेकाहाइड्रेट सीएच3राष्ट्रीय राजमार्ग3इतने में4)2·12एच2164K से नीचे O फेरोइलेक्ट्रिक हो जाता है।[34] पोटेशियम इंडियम फिटकरी को क्रिस्टलीकृत नहीं किया गया है।[35] रुबिडियम इंडियम एलम अत्यधिक प्रवाहित होता है और बहुत आसानी से अपना पानी खो देता है।[36] मोनोक्लिनिक हाइड्रेटेड डबल नमक की एक और श्रृंखला में चार पानी के अणु MIn(SO) होते हैं4)24 एक्स2O, प्रति यूनिट सेल पांच सूत्रों के साथ, जहां M NH है4, K या Rb और बिंदु समूह P2 है1/सी। श्रृंखला के लिए प्रोटोटाइप पदार्थ (एनएच) है4)एस.एम.(एसओ4)2(एच2ओ)4.

formula weight a Å b Å c Å β volume Å3 density ref
NH4In(SO4)2•4H2O 397.04 10.651 10.745 9.279 102.67° 1036.08 3.182 [37]
KIn(SO4)2•4H2O 418.10 10.581 10.641 9.224 101.93° 1016.1 3.416 [38]
RbIn(SO4)2•4H2O 464.47 10.651 10.745 9.279 102.67° 1036.1 3.722 [39]

कैडमियम डबल सल्फेट, सीडी भी बना सकता है3में2(इसलिए4)6·बिल्ली2ओ[40] KIn(SO) जैसे कम पानी वाले क्रिस्टल भी मौजूद होते हैं4)2·एच2ओ[41]


कार्बनिक डबल सल्फेट्स

इंडियम के कार्बनिक आधार डबल सल्फेट्स में ग्वानिडिनियम नमक [सी (एनएच) शामिल है2)3][एच में2ओ)2(इसलिए4)2], जो अंतरिक्ष समूह P2 के साथ एक मोनोक्लिनिक प्रणाली में क्रिस्टलीकृत होता है1/c a = 4.769 Å, b = 20.416 Å, c = 10.445 Å, β = 93.39°, सेल आयतन 1015.3 Å3, प्रति कोशिका 4 सूत्र और घनत्व 2.637। [एच2(4,4'-द्वि-पाइ)][में2(एच2ओ)6(इसलिए4)4] · इ2O ट्राइक्लिनिक प्रणाली में a = 7.143 Å, b = 7.798 Å, c = 12.580 Å, α = 107.61°, β = 98.79°, γ = 93.89°, कोशिका आयतन 655.2 Å के साथ क्रिस्टलीकृत होता है।3, प्रति कोशिका एक सूत्र और घनत्व 2.322।[42] [H(2,2'-bipy)][In(H2पूँछ) (तो4)2] · इ2हे, हेक्सामेथिलीनडायमाइन नमक [एच3एन(सीएच2)6राष्ट्रीय राजमार्ग3][एच में2ओ)2(इसलिए4)2]2एह2ओ और [एच2(पाइ(सीएच2)3पाय)][इन(एच2ओ)2(इसलिए4)2]2एह2ओ भी मौजूद है.[42]फिर भी अन्य कार्बनिक व्युत्पन्नों में ट्राइएथिलीनटेट्रामाइन शामिल हैं,[43] और अमाइलामाइन[30]त्रि-μ-सल्फेटो-κ6O:O'-bis[aqua(1,10-phenanthroline-κ2एन,एन')इंडियम(III)] डाइहाइड्रेट, [इन2(इसलिए4)3(सी12H8N2)2(एच2ओ)2] · इ2O, में प्रत्येक इंडियम आयन से जुड़ा 1,10-फेनेंथ्रोलाइन अणु है। दो इंडियम आयन तीन सल्फेट समूहों के माध्यम से जुड़े हुए हैं। यह प्रति इकाई कोशिका दो सूत्रों के साथ ट्राइक्लिनिक क्रिस्टल बनाता है। घनत्व 2.097 ग्राम/सेमी है3.[44] डाइमिथाइलिंडियम सल्फेट [(सीएच3)2में]2इसलिए4 ट्राइमेथिलिण्डियम को शुष्क सल्फ्यूरिक एसिड के साथ प्रतिक्रिया करके बनाया जा सकता है।[45]


मिश्रित

डबल इंडियम सल्फेट क्लोराइड नमक का सूत्र In होता है2(इसलिए4)3·InCl3·(17±1)एच2ओ[46]


मोनोवैलेंट

इंडियम(आई) सल्फेट, इन2इसलिए4 इंडियम धातु को इंडियम (III) सल्फेट के साथ गर्म करके ठोस अवस्था में बनाया जा सकता है,[47] लेकिन पानी या सल्फ्यूरिक एसिड में घुलने पर, में+हाइड्रोजन गैस उत्पन्न करने के लिए प्रतिक्रिया करता है।[48] मिश्रित वैलेंस नमक मेंमैंमेंIII(SO4)2 इसे इंडियम धातु को इंडियम (III) सल्फेट के साथ गर्म करके भी बनाया जाता है।[49]


उपयोग

फ़ाइल:फिल्को सरफेस बैरियर ट्रांजिस्टर=1953.jpg|thumb|फिल्को सरफेस-बैरियर ट्रांजिस्टर का विकास और उत्पादन 1953 में हुआ इंडियम सल्फेट एक व्यावसायिक रूप से उपलब्ध रसायन है। इसका उपयोग इंडियम धातु को इलेक्ट्रोप्लेट करने के लिए किया जा सकता है,[50] सोने की इलेक्ट्रोप्लेटिंग में सख्त करने वाले एजेंट के रूप में[51] या कॉपर इंडियम सेलेनाइड जैसे अन्य इंडियम युक्त पदार्थ तैयार करने के लिए। इसे स्वास्थ्य पूरक के रूप में बेचा गया है, भले ही मनुष्यों के लिए लाभ का कोई सबूत नहीं है, और यह जहरीला है।[52] पहला उच्च-आवृत्ति ट्रांजिस्टर 1953 में फ़िल्को द्वारा विकसित सतह-अवरोधक ट्रांजिस्टर|सतह-अवरोधक जर्मेनियम ट्रांजिस्टर था, जो 60 मेगाहर्ट्ज तक संचालित करने में सक्षम था।[53] इन्हें एन-प्रकार के जर्मेनियम बेस में इंडियम सल्फेट के जेट के साथ दोनों तरफ से तब तक खोदकर बनाया गया था जब तक कि यह एक इंच के कुछ दस-हजारवें हिस्से तक मोटा न हो जाए। इंडियम ने अवसादों में इलेक्ट्रोप्लेटिंग करके संग्राहक और उत्सर्जक का निर्माण किया।[54][55]


संदर्भ

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