Indium Iodida: Sifat dan Aplikasi Kimia

Indium iodida (InI), secara khusus dikenali sebagai Indium(I) iodida, mewakili anomali yang benar-benar menarik dalam lanskap kimia indium yang lebih luas. Sementara indium paling sering ditemui dalam keadaan oksidasi +3 yang lebih stabil, InI membedakan dirinya dengan menampilkan indium dalam keadaan oksidasi +1 yang tidak biasa dan sangat reaktif. Valensi unik ini menganugerahkan kepada InI serangkaian sifat yang berbeda dan seringkali mengejutkan, yang mengarah pada beragam aplikasi kimia yang beragam dan berkembang. Dari penampilan kristal merah-ungu tua yang mencolok hingga peran pentingnya dalam transformasi organik yang kompleks dan potensinya yang berkembang sebagai prekursor dalam sintesis material lanjutan, Indium(I) iodida adalah senyawa yang dengan cepat mendapatkan perhatian signifikan di garda depan penelitian kimia modern. Artikel ini akan dengan cermat mempelajari sifat-sifat dasar InI dan secara komprehensif mengeksplorasi kegunaannya yang berkembang di berbagai aplikasi kimia mutakhir, menyoroti mengapa senyawa biner yang tampaknya sederhana ini menjadi pemain kunci yang semakin penting dalam penelitian dan pengembangan kimia yang inovatif, terutama di ranah kimia kelompok utama.

Pendahuluan: Intrik Indium(I) Iodida – Keadaan Oksidasi yang Unik

Indium, diposisikan di Grup 13 tabel periodik, terkenal karena keserbagunaannya dalam berbagai aplikasi teknologi, mulai dari elektroda konduktif transparan dalam layar sentuh (indium timah oksida, ITO) hingga paduan peleburan rendah. Namun, di bawah permukaan penggunaan konvensionalnya terdapat aspek yang lebih menarik: kimia dari keadaan oksidasi yang lebih rendah. Di antaranya, Indium(I) iodida (InI) menonjol.

Apa yang membuat InI begitu menawan? Ini adalah fakta bahwa indium, unsur yang biasanya stabil dalam keadaan oksidasi +3, ada di sini sebagai In⁺. Keadaan oksidasi rendah ini memberikan serangkaian sifat elektronik dan sterik yang unik yang sangat mempengaruhi reaktivitas dan potensinya untuk aplikasi kimia baru. Awalnya dipandang hanya sebagai bentuk yang stabil dari zat antara sementara, InI telah berkembang menjadi reagen yang kuat dan serbaguna, mendorong kemajuan dalam sintesis organik, katalisis, dan penciptaan bahan canggih baru. Panduan ini bertujuan untuk secara sistematis membongkar sifat-sifat dasar Indium Iodida (InI) dan menjelaskan aplikasi kimianya yang beragam dan semakin penting, memperkuat signifikansinya dalam ilmu kimia kontemporer.

Sifat Dasar Indium Iodida (InI): Mendefinisikan Uniknya

Sifat khas Indium(I) iodida adalah konsekuensi langsung dari konfigurasi elektroniknya yang khas (sepasang elektron tunggal pada In⁺) dan struktur kristalnya yang unik.

• Sifat fisik:
  • Rupa: Salah satu fitur InI yang paling mencolok adalah penampilannya. Ini biasanya hadir sebagai padatan kristal merah-ungu tua. Saat digiling halus, warnanya bergeser menjadi merah merah yang lebih cerah. Setelah meleleh (lelehannya hampir hitam), ia tetap menjadi cairan konduktif yang gelap.
  • Rumus molekul dan berat: Rumus stoikiometrik sederhananya adalah InI, dengan berat molekul 241,72 g/mol.
  • Titik lebur: InI memiliki titik leleh yang relatif mudah diakses sekitar 351 ° C (664 ° F), yang memfasilitasi penggunaannya dalam reaksi suhu tinggi tertentu atau sebagai lelehan.
  • Titik didih: Ini mendidih pada sekitar 712 ° C, memungkinkan pemurnian dengan sublimasi dalam pengaturan laboratorium tertentu.
  • Kepadatan: Dengan kepadatan 5,32 g/cm³, ini adalah padatan yang relatif padat.
  • Struktur Kristal: InI mengkristal dalam kisi ortorhombik, struktur berlapis yang berkontribusi pada karakteristik fisik dan elektroniknya yang unik.
  • Kelarutan: Ini umumnya dianggap jarang larut dalam air, tetapi pembubarannya dapat ditingkatkan secara signifikan dalam larutan kaya yodida di mana ia dapat membentuk ion kompleks. Ini juga menunjukkan sedikit kelarutan dalam beberapa pelarut organik tertentu seperti piridin atau campuran yang mengandung m-xilena, yang penting untuk penggunaannya dalam sintesis non-air.
  • Stabilitas: Indium(I) iodida relatif stabil terhadap udara pada suhu biasa saat murni dan kering, tetapi sensitif terhadap kelembaban dan cahaya. Paparan yang lama terhadap kondisi sekitar dapat menyebabkan oksidasi atau ketidakproporsional. Oleh karena itu, harus disimpan di tempat yang gelap dan disimpan di bawah atmosfer lembam (misalnya, nitrogen atau argon) pada suhu kamar.
• Sifat kimia (reaktivitas berdasarkan +1 keadaan oksidasi): Karakteristik yang menentukan perilaku kimia InI berasal dari keadaan oksidasi +1 indium.
  • Sifat Reduktif: Ion indium(I) (In⁺) memiliki dua elektron valens di luar konfigurasi gas mulia yang stabil, menjadikannya zat pereduksi ringan hingga sedang. Ia mudah berusaha untuk kehilangan elektron ini untuk mencapai keadaan oksidasi +3 yang lebih stabil. Kapasitas reduktif yang melekat ini adalah inti dari kegunaannya dalam banyak aplikasi kimia, terutama dalam sintesis organik.
  • Kecenderungan Disproporsional: Aspek kunci dari reaktivitas InI adalah kecenderungannya untuk tidak proporsional dalam kondisi tertentu. Ini berarti ia dapat bereaksi dengan dirinya sendiri untuk membentuk logam indium (In⁰, keadaan oksidasi 0) dan Indium(III) iodida (InI3, keadaan oksidasi +3). Misalnya: 3InI→In+2InI3. Perilaku ini menyoroti ketidakstabilan termodinamika yang melekat pada keadaan +1 relatif terhadap keadaan oksidasi umum indium lainnya. Memahami dan mengendalikan ketidakproporan ini sangat penting untuk aplikasi sintetis yang sukses.
  • Keasaman / Basicitas Lewis: Sementara reaktivitas primernya sering muncul dari sifat redoksnya, InI juga dapat menunjukkan karakteristik asam Lewis atau basa halus, tergantung pada lingkungan reaksi dan sifat reaktan. Struktur elektroniknya yang unik memungkinkannya untuk berpartisipasi dalam berbagai interaksi koordinasi.
  • Reaksi dengan Zat Pengoksidasi: Sebagai zat pereduksi, InI mudah bereaksi dengan zat pengoksidasi yang kuat, mengalami oksidasi ke keadaan oksidasi indium yang lebih tinggi (biasanya +3).

Sintesis Indium Iodida (InI): Membuat Senyawa Unik

Produksi iodida Indium(I) dengan kemurnian tinggi sangat penting untuk aplikasi kimianya yang tepat. Metode sintetis umum biasanya melibatkan:

• Reaksi langsung elemen: Metode yang paling mudah sering melibatkan reaksi langsung unsur indium logam dengan yodium. Reaksi ini biasanya dilakukan pada suhu tinggi dalam tabung tertutup dalam kondisi lembam untuk mencegah reaksi samping dan mencapai hasil yang optimal. 2In(s)+I2(s)heat2InI(s)
• Pengurangan Indium(III) Iodida: Pendekatan umum lainnya melibatkan reduksi Indium(III) iodida (InI3) menggunakan indium logam atau zat pereduksi lain yang sesuai. Metode ini memanfaatkan kesetimbangan disproporsi untuk mendukung pembentukan InI dalam kondisi terkendali. 2 inci + InI3 (dtk) panas3InI

Aplikasi Kimia Utama Indium Iodida (InI): Reagen Serbaguna

Sifat khas Indium(I) iodida, terutama sifat reduktif dan kemampuannya untuk menghasilkan zat antara indium yang sangat reaktif, telah memposisikannya sebagai reagen serbaguna dan semakin vital di berbagai aplikasi kimia.

• Katalisis:
  • Karbonilasi Metanol menjadi Asam Asetat: Ini bisa dibilang salah satu aplikasi InI yang paling signifikan secara industri. Indium(I) iodida terbukti menjadi katalis yang sangat menjanjikan untuk karbonilasi metanol untuk menghasilkan asam asetat, sebuah proses yang secara tradisional didominasi oleh katalis berbasis rhodium yang mahal dan beracun (misalnya, proses Monsanto). InI menawarkan potensi keuntungan dalam hal efektivitas biaya, keberlanjutan, dan selektivitas, selaras dengan prinsip-prinsip kimia hijau.
  • Reaksi Organik: Daya reduktifnya yang ringan hingga sedang membuatnya sangat berguna dalam beragam transformasi sintesis organik:
    • Reaksi Kopling Reduktif: InI unggul dalam memfasilitasi pembentukan ikatan karbon-karbon (CC) melalui kopling reduktif. Ini termasuk kopling senyawa karbonil (misalnya, aldehida, keton) untuk membentuk pinakol atau kopling halida organik untuk membentuk biaryl atau struktur kompleks lainnya.
    • Reaksi Aliasi: InI adalah reagen yang kuat untuk aliasi senyawa karbonil, memungkinkan penambahan gugus alil yang efisien ke aldehida dan keton, membentuk alkohol homoallylic yang berharga. Reaksi ini seringkali sangat diastereoselektif.
    • Reaksi Siklisasi: Ini dapat mempromosikan reaksi siklisasi intramolekuler, membentuk molekul organik siklik dengan stereokimia yang tepat, alat penting dalam sintesis produk alami yang kompleks.
    • Pembelahan Diselenide atau Disulfida: InI dapat bertindak sebagai reagen selektif untuk memutus ikatan disulfida (RSR) atau diselenide (R-Se-Se-R), berguna dalam berbagai jalur sintetis dan untuk memanipulasi senyawa yang mengandung belerang/selenium.
  • Penyelarasan Kimia Hijau: Kondisi reaksi yang seringkali lebih ringan, selektivitas tinggi, dan berkurangnya pembentukan produk sampingan yang terkait dengan reaksi yang dimediasi InI sering selaras dengan prinsip-prinsip inti kimia hijau, mempromosikan rute sintetis yang lebih ramah lingkungan.
• Prekursor dalam Ilmu Material dan Industri Semikonduktor:
  • Sintesis Bahan Indium Dimensi Rendah: Keadaan oksidasi +1 indium yang unik di InI menjadikannya prekursor yang tak ternilai untuk penciptaan berbagai kelompok yang mengandung indium, kawat nano, film tipis, dan bahan berdimensi rendah lainnya. Bahan-bahan ini menunjukkan sifat elektronik, optik, dan katalitik yang spesifik dan dapat disetel, menjadikannya menarik untuk perangkat generasi berikutnya.
  • Kompleks yang Mengandung Indium dan Kimia Organoindium: InI adalah bahan awal serbaguna untuk persiapan senyawa organoindium kompleks dan kompleks indium baru lainnya. Ini kemudian dapat berfungsi sebagai prekursor serbaguna untuk pengendapan bahan semikonduktor berbasis indium melalui teknik seperti pengendapan uap kimia (CVD) atau pengendapan lapisan atom (ALD).
  • Potensi dalam Optoelektronik: Sementara Indium(III) iodida (InI3) lebih sering dikaitkan dengan peran prekursor dalam bahan optoelektronik (misalnya, untuk beberapa komponen perovskit), reaktivitas unik InI berarti dapat digunakan sebagai aditif atau prekursor khusus untuk membuat bahan baru yang mengandung indium dengan sifat yang disesuaikan untuk dioda pemancar cahaya (LED), fotodetektor, atau sel surya generasi berikutnya.
• Penelitian Fundamental dalam Kimia Anorganik:
  • Menjelajahi Keadaan Oksidasi Rendah: InI berfungsi sebagai senyawa model yang sangat diperlukan untuk penelitian fundamental ke dalam kimia unsur-unsur dalam keadaan oksidasi yang tidak biasa, metastabil, atau tidak stabil, terutama untuk unsur-unsur gugus utama dalam Kelompok 13. Memahami InI membantu mengungkap perilaku redoks indium yang kompleks.
  • Pembentukan Senyawa Cluster dan Rantai: Kemampuannya untuk tidak proporsional dan membentuk ikatan unik memungkinkannya menjadi reagen kunci untuk menyiapkan senyawa gugus indium yang menarik dan struktur rantai yang diperpanjang. Senyawa ini sering memiliki motif struktural yang menarik dan sifat elektronik yang tidak biasa yang sangat menarik bagi para ilmuwan material.

Safety and Handling Considerations for Indium Iodide (InI)

Seperti semua reagen kimia, terutama yang melibatkan logam berat dan keadaan oksidasi yang tidak biasa, protokol keamanan dan penanganan yang tepat adalah yang terpenting untuk Indium Iodide (InI).

• Toksisitas: InI dianggap berbahaya jika tertelan. Senyawa indium, secara umum, harus ditangani dengan hati-hati karena potensi toksisitas.
• Iritasi: Ini dapat menyebabkan iritasi kulit dan iritasi mata yang serius saat bersentuhan. Debu atau uap juga dapat menyebabkan iritasi pernapasan jika terhirup.
• Sensitisasi: Ada kemungkinan bahwa InI dapat menyebabkan gejala alergi atau asma atau kesulitan bernapas jika terhirup, atau reaksi kulit alergi pada individu yang rentan.
• Tindakan pencegahan: Memerlukan penggunaan alat pelindung diri (APD) yang sesuai, termasuk sarung tangan tahan bahan kimia (misalnya, nitril), kacamata percikan bahan kimia atau pelindung wajah, dan mantel laboratorium. Pelindung pernapasan (misalnya, masker debu atau respirator) mungkin diperlukan, terutama di area dengan ventilasi yang tidak memadai atau di mana kemungkinan timbulnya debu. Semua operasi harus dilakukan di area yang berventilasi baik, sebaiknya di dalam lemari asap bersertifikat.
• Penyimpanan: Karena kepekaannya terhadap kelembaban dan cahaya, InI harus disimpan di tempat yang sejuk, kering, dan gelap. Sangat penting untuk menyimpannya di bawah atmosfer lembam (misalnya, nitrogen atau argon) untuk mencegah oksidasi atau ketidakproporsional. Wadah harus tertutup rapat.

Kesimpulan: Semakin Signifikansi Indium Iodida (InI) dalam Kimia Modern

Indium Iodida (InI), senyawa yang menampilkan indium dalam keadaan oksidasi +1 yang langka dan menarik, dengan cepat memantapkan posisinya sebagai senyawa yang memiliki minat ilmiah dan teknologi yang signifikan. Sifat-sifatnya yang unik, terutama sifat reduktif yang melekat dan kecenderungan untuk kimia disproporsi yang menarik, telah membuka pintu ke beragam aplikasi kimia.

Dari kepentingannya yang berkembang dalam katalisis untuk proses yang relevan secara industri seperti karbonilasi metanol, hingga keserbagunaannya sebagai reagen yang kuat dalam sintesis organik yang rumit, dan peran pentingnya sebagai prekursor dalam penciptaan bahan canggih mutakhir untuk industri semikonduktor dan optoelektronik, InI terus mengejutkan dan menggairahkan para peneliti. Penelitian fundamental yang sedang berlangsung tentang Indium(I) iodida tidak hanya memperdalam pemahaman kita tentang kimia kelompok utama tetapi juga secara aktif mendorong batas-batas metodologi sintetis, yang pada akhirnya mengarah pada pengembangan bahan baru dengan sifat yang disesuaikan dengan tepat untuk berbagai kemajuan teknologi, menjanjikan masa depan yang dibentuk oleh reaktivitasnya yang unik.

Pertanyaan yang Sering Diajukan (FAQ)

• Apa perbedaan antara Indium(I) Iodida dan Indium(III) Iodida? Perbedaan utama terletak pada keadaan oksidasi indium. Indium(I) Iodida (InI) memiliki indium dalam keadaan oksidasi +1, sedangkan Indium(III) Iodida (InI3) memiliki indium dalam keadaan oksidasi +3 yang lebih umum. Perbedaan ini mengarah pada sifat kimia dan reaktivitas yang sangat berbeda (misalnya, InI bersifat reduktif, InI3 adalah asam Lewis yang khas).
• Mengapa InI dianggap sebagai agen reduktif? Iodida indium(I) adalah agen reduktif karena ion indium(I) (In⁺) memiliki sepasang elektron valens tambahan di luar konfigurasi yang stabil. Ia dengan mudah “ingin” kehilangan elektron ini untuk mencapai keadaan oksidasi +3 yang lebih stabil, sehingga mengurangi spesies lain dalam prosesnya.
• Apa aplikasi industri utama Indium Iodida? Meskipun tidak banyak digunakan seperti ITO, InI semakin penting sebagai katalis dalam proses seperti karbonilasi metanol untuk produksi asam asetat. Ini juga penting sebagai prekursor untuk berbagai bahan canggih dalam industri semikonduktor.
• Apakah Indium Iodida aman untuk ditangani? Indium Iodida berbahaya jika tertelan, menyebabkan iritasi kulit dan mata, dan dapat menyebabkan iritasi pernapasan atau reaksi alergi. Ini membutuhkan penanganan yang hati-hati dengan APD yang sesuai dan di area yang berventilasi baik.
• Bagaimana InI digunakan dalam sintesis organik? Dalam sintesis organik, InI adalah reagen serbaguna yang digunakan dalam reaksi kopling reduktif (misalnya, pembentukan ikatan CC), reaksi aliasi (menambahkan gugus alil), dan berbagai reaksi siklisasi karena sifat reduktif dan koordinasinya yang unik.

Referensi

• Database & Jurnal Akademik:
  • PubChem (Perpustakaan Kedokteran Nasional): Untuk informasi kimia dasar dan data keamanan tentang Indium Iodide.
  • Publikasi ACS (misalnya, Jurnal American Chemical Society, Huruf Organik, Kimia Anorganik)
  • RSC Publishing (misalnya, Komunikasi Kimia, Transaksi Dalton)
  • Perpustakaan Online Wiley (misalnya, Edisi Internasional Angewandte Chemie)
• Buku:
  • Greenwood, N. N., & Earnshaw, A. (1997). Kimia Unsur-unsur (edisi ke-2). Butterworth-Heinemann. (Untuk kimia kelompok utama yang komprehensif).
  • Kimia Organik Lanjutan: Reaksi, Mekanisme, dan Struktur oleh Jerry March atau Francis A. Carey dan Richard J. Sundberg (Untuk aplikasi sintesis organik).
• Pemasok Ilmu Material:
  • Situs web pemasok bahan kimia (misalnya, Sigma-Aldrich, Alfa Aesar) sering memberikan spesifikasi terperinci dan lembar data keselamatan untuk InI.
• [Pertimbangkan untuk menambahkan DOI atau tautan tertentu ke artikel ulasan yang banyak dikutip tentang kimia Indium(I) atau katalisis indium untuk penyelaman yang lebih dalam.]

Hubungi kami: https://www.yuhanchemi.com/contact