Farba niklu. Nikel - vlastnosti a použitie. Formy hľadania kovu

Nikel je 17. chemický prvok periodického systému Mendelejeva s atómovým číslom 28. Látka je prechodný kov, ktorý sa vyznačuje plasticitou a má charakteristickú striebristo-bielu farbu. Nevykazuje silnú chemickú aktivitu. Samotný názov látky v nemčine znamená „horský duch“. Nikel je ľuďom známy už od 17. storočia, no ešte nebol izolovaný na samostatnú látku. Stretával sa v medených rudách pri ťažbe medi a nazýval sa falošnou meďou (kupfernickel) z ducha hôr. Izoláciu látky ako samostatného kovu vykonal Axel Krostedt v roku 1751 a pomenoval ju „nikel“.

V polovici 18. storočia poznali ľudia 12 kovov, ale aj síru, fosfor, uhlík a arzén. Zároveň k nim pribudol nikel, ktorému bolo pridelené 17. číslo.

Charakteristika niklu

Novoobjavený prvok nenašiel svoje uplatnenie hneď. Len o dve storočia neskôr ľudia začali aktívne používať kov. Obľúbeným sa stal najmä v hutníctve. Ako sa ukázalo, nikel je vynikajúci legovací prvok pre oceľ a železo. Zliatiny s niklom sú teda veľmi odolné voči rôznym chemickým vplyvom, nie sú náchylné na poškodenie koróziou a dokážu odolať aj veľmi vysokým teplotám. Napríklad zliatina niklu a železa, ktorá sa v metalurgii nazýva invar, nie je schopná expandovať pod vplyvom vysokých teplôt, to je jeden z hlavných dôvodov, prečo sa invar používa na výrobu železničných koľajníc a mnohých ďalších prvkov.

Fyzikálne vlastnosti niklu

Nikel je kov s charakteristickým žltkasto-strieborným odtieňom. Vo voľnej prírode si zachováva farbu a lesk, nevybledne. Tvrdosť kovu podľa Brinella je 600-800 MN/m2. Napriek svojej pomerne vysokej tvrdosti sa kov dobre hodí na rôzne fyzikálne vplyvy a úpravy, vrátane kovania a leštenia. To umožňuje použitie niklu na výrobu veľmi tenkých a jemných predmetov.

Kov má magnetické vlastnosti aj pri dostatočne nízkych teplotách (do -340 0 C). Nepodlieha korózii.

Fyzikálne vlastnosti niklu

atómové číslo	28
Atómová hmotnosť, a.u.m	58,69
Atómový priemer, pm	248
Hustota, g/cm³	8,902
Špecifická tepelná kapacita, J/(K mol)	0,443
Tepelná vodivosť, W/(m K)	90,9
Teplota topenia, °С	1453
Bod varu, °С	2730-2915
Teplo topenia, kJ/mol	17,61
Výparné teplo, kJ/mol	378,6
Molárny objem, cm³/mol	6,6
Metalová skupina	Heavy metal

Chemické vlastnosti niklu

Nikel má atómové číslo 28 a v chemickej nomenklatúre sa označuje symbolom Ni. Má molárnu hmotnosť 58,6934 g/mol. Atóm niklu má polomer 124 pm. Jeho elektronegativita na Paulingovej stupnici je 1,94, elektronický potenciál je 0,25 V.

Kov nie je vystavený negatívnym vplyvom vzduchu a vody. Je to spôsobené tvorbou filmu na jeho povrchu vo forme oxidu nikelnatého (NiO), ktorý zabraňuje jeho ďalšej oxidácii.

Reaguje s kyslíkom iba za určitých podmienok, najmä pri silnom zahrievaní. Pri vysokých teplotách je tiež schopný interagovať s absolútne všetkými halogénmi.

Vykazuje prudkú reakciu v kyseline dusičnej, ako aj v roztokoch s amoniakom. Avšak niektoré soli, ako napríklad soli chlorovodíkové a sírové, rozpúšťajú kov pomerne pomaly. Ale v kyseline fosforečnej sa vôbec nerozpúšťa.

Získanie niklu

Hlavným materiálom na ťažbu niklu sú sulfidové rudy medi a niklu. Takže z týchto rúd sa získava asi 80% niklu z celkovej produkcie vo svete, okrem Ruska. Rudy sa podrobia selektívnemu obohateniu flotáciou, po ktorej sa z rudy oddelia koncentráty medi, niklu a pyrhotit.

Na získanie čistého kovu sa používa koncentrát niklovej rudy, ktorý sa spolu s tavivami taví v elektrických baniach alebo v dozvukových peciach. Výsledkom tohto procesu je separácia odpadovej horniny a získavanie niklu vo forme kamienok, ktorý obsahuje až 15 % niklu.

Niekedy sa koncentrát pred odoslaním na tavenie podrobí vypaľovaniu a aglomerácii. Zloženie sulfidovej taveniny (matu) po procese tavenia obsahuje aj Fe, Co a takmer úplne Cu, ako aj ušľachtilé kovy. Ďalej sa oddelí železo, po ktorom zostane zliatina, ktorá obsahuje meď a nikel. Zliatina je podrobená pomalému chladeniu, po ktorom je jemne mletá a odoslaná na ďalšiu flotáciu, aby sa tieto dva prvky oddelili. Cu a Ni možno oddeliť aj takzvaným karbonylovým procesom, ktorý je založený na reverzibilite reakcie.

Najbežnejšie sú tri spôsoby, ako získať nikel:

1. Regeneračný. Ako základ sa používa kremičitanová ruda, z ktorej sa za účasti uhoľného prachu vytvárajú železo-niklové pelety obsahujúce od 5% do 8% niklu. Na tento proces sa používajú rotačné rúrkové pece. Potom sa pelety očistia od síry, kalcinujú a spracujú roztokom amoniaku, z ktorého sa po okyslení získava nikel.
2. karbonyl. Táto metóda sa nazýva aj Mondova metóda. Na základe výroby medeno-niklového matu zo sulfidovej rudy. CO prechádza cez kamienok pod vysokým tlakom, v dôsledku čoho vzniká tetrakarbonyl nikel, z ktorého sa vplyvom vysokých teplôt uvoľňuje extra čistý nikel.
3. Aluminotermické. Táto metóda je založená na získavaní niklu z oxidovej rudy: 3NiO + 2Al = 3Ni + Al 2 O 3

Zlúčeniny niklu

Nikel tvorí mnoho rôznych zlúčenín, organických aj anorganických, z ktorých každá sa používa v určitých oblastiach ľudskej činnosti.

Anorganické zlúčeniny niklu

Medzi nimi stojí za zmienku oxidy. Predovšetkým jeho monoxid, ku ktorého vzniku dochádza v dôsledku reakcie kovu a kyslíka pri dostatočne vysokej teplote presahujúcej 500 0 C, sa používa ako materiál, z ktorého sa vyrábajú farby a emaily pri výrobe keramiky a skla. A pri výrobe anód, ktoré sa používajú v alkalických batériách, sa používa oxid nikelnatý Ni 2 O 3. Na jeho získanie sa dusičnan nikelnatý alebo chlorečnan nikelnatý veľmi pomaly zahrieva.

Nie posledné miesto je dané hydroxidom niklu. Napríklad Ni(OH)2 vzniká ako výsledok pôsobenia alkálií na vodné roztoky solí niklu. Tento hydroxid sa vyznačuje svetlozelenou farbou. Z hydroxidu niklu vplyvom oxidačného činidla v alkalickom prostredí vzniká hydratovaný oxid, na základe ktorého funguje alkalická batéria Edison. Výhodou tejto batérie je jej schopnosť zostať dlho nenabitá, zatiaľ čo bežná olovená batéria nemôže zostať dlho nenabitá.

Nikelnaté soli sa spravidla tvoria ako výsledok interakcie NiO alebo Ni(OH)2 s rôznymi kyselinami. Rozpustné soli niklu vo väčšine prípadov tvoria kryštalické hydráty. Nerozpustnými soľami sú fosforečnan Ni3(P04)2 a kremičitan Ni2Si04. Kryštalické hydráty a roztoky sa vyznačujú zelenkastou farbou a bezvodé soli žltou alebo hnedožltou farbou.

Existujú aj komplexné zlúčeniny niklu. Na ich tvorbu sa oxid nikelnatý rozpustí v roztoku amoniaku. Dimetylglyoximát nikelnatý Ni(C 4 H 6 N 2 O 2) 2 sa používa ako reakcia na ióny niklu. Vyznačuje sa sfarbením kyslého prostredia do červena.

Zlúčeniny niklu (III) sú najmenej typické zlúčeniny niklu. Z nich je známa čierna látka, ktorá sa získava v dôsledku oxidácie hydroxidu nikelnatého v alkalickom prostredí chlórnanom alebo halogénmi:

2Ni(OH)2 + 2NaOH + Br2 = Ni203 *H20 + 2NaBr + H20

Organické zlúčeniny niklu

Ni-C väzba sa uskutočňuje dvoma spôsobmi:

1. Y-typ. Takéto zlúčeniny sa nazývajú y-komplexy. Tieto zahŕňajú zlúčeniny, ktoré majú nasledujúcu formu: a kde R = Alk alebo Ar, L = PR3, kde X je acidoligand.
2. R-typ. Nazývajú sa p-komplexy. Patria sem alkénové a polyénové organoniklové zlúčeniny, ktoré zahŕňajú nikel v nulovom oxidačnom stave. Takéto zlúčeniny sú spravidla charakterizované trigonálnou alebo tetraedrickou štruktúrou.

Dávno pred objavením niklu poznali saskí baníci minerál, ktorý vyzeral ako medená ruda a používal sa v sklárstve na farbenie skla na zeleno. Všetky pokusy získať z neho meď boli neúspešné, a preto sa mu hovorilo „kupfernikel“, čo približne znamená „Medený diabol“ (porov. nem. Nikel – zlomyseľný). Tento minerál (červený nikel pyrit NiAs) študoval v roku 1751 švédsky mineralóg a chemik Kronstedt. Podarilo sa mu získať zelený oxid a jeho redukciou nový kov nazývaný nikel.

Byť v prírode, získať:

Nikel je v prírode pomerne bežný – jeho obsah v zemskej kôre je 0,01 % (hm.). V železných meteoritoch (až 8%). V rastlinách v priemere 5 * 10 -5 hmotnostných percent, u morských živočíchov - 1,6 * 10 -4, u suchozemských zvierat - 1 * 10 -6, v ľudskom tele - 1 ... 2 * 10 -6
Väčšina niklu sa získava z garnieritu a magnetických pyritov niekoľkými spôsobmi:
1. Kremičitanová ruda sa redukuje uhoľným prachom v rotačných rúrových peciach na železo-niklové pelety (5-8 % Ni), ktoré sa potom čistia od síry, kalcinujú a spracujú roztokom amoniaku. Po okyslení roztoku sa z neho elektrolyticky získa kov.
2. Karbonylová metóda (Mondova metóda). Najprv sa zo sulfidovej rudy získava medeno-niklový kamienok, cez ktorý sa pod vysokým tlakom vedie CO. Tepelným rozkladom vzniká ľahko prchavý tetrakarbonylnikel, ktorý izoluje obzvlášť čistý kov.
3. Aluminotermická metóda. Získavanie niklu z oxidovej rudy hliníkom: 3NiO + 2Al = 3Ni + Al 2 O 3.

Fyzikálne vlastnosti:

Nikel má striebornú farbu so žltkastým odtieňom, je veľmi tvrdý, tvárny a kujný, dobre sa leští a priťahuje ho magnet. Hustota jednoduchej látky pri n.o. 8,902 g/cm3, Tm.=1726K, Tvar.=3005K.

Chemické vlastnosti:

Pri bežných teplotách sa nikel vyznačuje vysokou odolnosťou proti korózii - je stabilný na vzduchu, vo vode, v zásadách a v rade kyselín. Reaguje s kyselinou dusičnou za vzniku dusičnanu nikelnatého Ni(NO 3) 2 a zodpovedajúceho oxidu dusnatého.
Pri zahrievaní nikel interaguje s mnohými nekovmi: halogénmi, sírou, fosforom, uhlíkom. So vzdušným kyslíkom pri 800°C tvorí nikel oxid NiO.
Nikel je schopný absorbovať veľké objemy vodíka, čo vedie k tvorbe tuhých roztokov vodíka v nikle.
S oxidom uhoľnatým (II) nikel ľahko tvorí prchavý a vysoko toxický karbonyl Ni(CO) 4 .

Najdôležitejšie spojenia:

V zlúčeninách kobalt vykazuje oxidačný stav +3, +2, 0.
Oxid nikelnatý, NiO- pevná látka od svetlej po tmavozelenú alebo čiernu. Prevládajú základné vlastnosti, vodík a iné redukčné činidlá sa redukujú na kov.
Hydroxid nikelnatý, Ni(OH) 2- zelená, málo rozpustná vo vode a zásadách, dobrá v mnohých kyselinách, prevládajú zásadité vlastnosti. Pri zahrievaní sa rozkladá za vzniku NiO.
Nikelnaté soli- zvyčajne sa získava interakciou NiO alebo Ni(OH) 2 s rôznymi kyselinami. Vo vode rozpustné soli niklu zvyčajne tvoria kryštalické hydráty, napríklad NiS04*7H20, Ni(NO3)2*6H20. Nerozpustné zlúčeniny niklu zahŕňajú fosforečnan Ni3(P04)2 a kremičitan Ni2Si04. Kryštalické hydráty a roztoky sú zvyčajne sfarbené do zelena a bezvodé soli sú žlté alebo hnedožlté.
Komplexné zlúčeniny niklu veľmi početné (k.n. = 6). Ich vznik sa vysvetľuje napríklad rozpustením oxidu nikelnatého v roztoku amoniaku. Dimetylglyoximát nikelnatý Ni(C 4 H 6 N 2 O 2) 2, ktorý v kyslom prostredí dáva jasne červenú farbu, sa používa ako kvalitatívna reakcia pre ióny niklu (II).
zlúčeniny niklu (III). sú menej typické. Známy napr oxid Ni203*H20, čierna látka, sa získava oxidáciou hydroxidu nikelnatého v alkalickom prostredí chlórnanom alebo halogénmi:
2Ni(OH)2 + 2NaOH + Br2 = Ni203 *H20 + 2NaBr + H20
Silný oxidant.
Existujú tiež komplexné zlúčeniny niklu napríklad K3.
Karbonyl niklu, Ni(CO)4. Diamagnetická bezfarebná kvapalina, vysoko prchavá a toxická. Vytvrdzuje pri -23°C, pri zahriatí na 180-200°C sa rozkladá na kovový nikel a oxid uhoľnatý (II). Ni(CO) 4 je málo rozpustný vo vode, dobrý v organických rozpúšťadlách, nereaguje so zriedenými kyselinami a zásadami.

Aplikácia:

Nikel je súčasťou mnohých zliatin - žiaruvzdorné, odporové zliatiny (nichróm: 60% Ni + 40% Cr), šperky (biele zlato, kupronikel), mince.
Nikel sa používa aj na pokovovanie niklom – vytvorenie povlaku odolného voči korózii na povrchu iného kovu. Používajú sa aj na výrobu batérií, navíjanie strún hudobných nástrojov ...
Nikel je jedným zo stopových prvkov nevyhnutných pre normálny vývoj živých organizmov. Je známe, že sa zúčastňuje enzymatických reakcií u zvierat a rastlín.
Nikel môže spôsobiť alergiu (kontaktnú dermatitídu) na kovy, ktoré prichádzajú do styku s pokožkou (šperky, hodinky, cvočky na džínsoch). V Európskej únii je obsah niklu vo výrobkoch, ktoré prichádzajú do kontaktu s ľudskou pokožkou, obmedzený.

Rudagina Oľga
Štátna univerzita KhF Tyumen, 581 gr., 2011

Zdroje: Wikipedia: http://ru.wikipedia.org/wiki/Ni a ďalšie,
Populárna knižnica chemických prvkov. nikel. http://n-t.ru/ri/ps/pb028.htm
Webová stránka Katedry všeobecnej a anorganickej chémie Ruskej chemickej technickej univerzity pomenovaná po DI. Mendelejev. Tabuľka D.I. Mendelejev: Nikel

Nikel- jednoduchá látka, tvárny, kujný, strieborno-biely prechodný kov, pri bežnej teplote na vzduchu je pokrytý tenkým filmom oxidu. Chemicky neaktívny. Patrí medzi ťažké neželezné kovy, v čistej forme sa na zemi nevyskytuje - zvyčajne je súčasťou rôznych rúd, má vysokú tvrdosť, je dobre leštený, je feromagnetom - je priťahovaný magnetom, v periodickej sústave Mendelejeva je označený symbolom Ni a má 28 sériové číslo.

Pozri tiež:

ŠTRUKTÚRA

Má plošne centrovanú kubickú mriežku s periódou a = 0,35238 å nm, priestorová grupa Fm3m. Táto kryštálová štruktúra je odolná voči tlaku najmenej 70 GPa. Za normálnych podmienok existuje nikel vo forme b-modifikácie s plošne centrovanou kubickou mriežkou (a = 3,5236 å). Ale nikel vystavený katódovému naprašovaniu v atmosfére h 2 vytvára a-modifikáciu, ktorá má šesťhrannú tesne uzavretú mriežku (a = 2,65 å, c = 4,32 å), ktorá sa pri zahriatí nad 200 °C premení na kubický jeden. Kompaktný kubický nikel má hustotu 8,9 g / cm 3 (20 ° C), atómový polomer 1,24 å

VLASTNOSTI

Nikel je kujný a kujný kov, ktorý možno použiť na výrobu tých najtenších plechov a rúr. Pevnosť v ťahu 400-500 MN/m 2, medza pružnosti 80 MN/m 2, medza klzu 120 MN/m 2; predĺženie 40 %; modul normálnej pružnosti 205 Gn/m 2 ; Tvrdosť podľa Brinella 600-800 MN/m 2 . V teplotnom rozsahu od 0 do 631 K (horná hranica zodpovedá Curieho bodu). Feromagnetizmus niklu je spôsobený zvláštnosťami štruktúry vonkajších elektrónových obalov jeho atómov. Nikel je súčasťou najdôležitejších magnetických materiálov a zliatin s minimálnym koeficientom tepelnej rozťažnosti (permalloy, monel metal, invar a pod.).

REZERVY A VÝROBA

Nikel je v prírode pomerne bežný – jeho obsah v zemskej kôre je asi 0,01 % (hmotnosti). V zemskej kôre sa nachádza len vo viazanej forme, železné meteority obsahujú prírodný nikel (až 8%). Jeho obsah v ultrabázických horninách je približne 200-krát vyšší ako v kyslých (1,2 kg/t a 8 g/t). V ultramafických horninách je prevládajúce množstvo niklu spojené s olivínmi obsahujúcimi 0,13 - 0,41 % Ni.
V rastlinách je v priemere 5 10 -5 hmotnostných percent niklu, u morských živočíchov - 1,6 10 -4, u suchozemských zvierat - 1 10 -6, v ľudskom tele - 1 ... 2 10 -6.

Väčšina niklu sa získava z garnieritu a magnetických pyritov.
Kremičitanová ruda sa redukuje uhoľným prachom v rotačných rúrových peciach na železo-niklové pelety (5-8 % Ni), ktoré sa potom čistia od síry, kalcinujú a spracujú roztokom amoniaku. Po okyslení roztoku sa z neho elektrolyticky získa kov.
Karbonylová metóda (Mondova metóda): Najprv sa zo sulfidovej rudy získa medeno-niklový kamienok, cez ktorý sa pod vysokým tlakom vedie CO. Vzniká ľahko prchavý tetrakarbonylnikel, ktorého tepelným rozkladom vzniká obzvlášť čistý kov.
Aluminotermická metóda získavania niklu z oxidovej rudy: 3NiO + 2Al = 3Ni + Al 2 O 3

ORIGIN

Ložiská sulfidických medenoniklových rúd sú spojené s lopolitickými alebo doskovitými masívmi vrstvených gabbroidov obmedzených na zóny hlbokých zlomov na starovekých štítoch a plošinách. Charakteristickým znakom ložísk medi a niklu na celom svete je konzistentné minerálne zloženie rúd: pyrhotit, pentlandit, chalkopyrit, magnetit; okrem nich sa v rudách nachádza pyrit, kubanit, polydymit, nikelín, millerit, violarit, minerály skupiny platiny, ojedinele chromit, arzenidy niklu a kobaltu, galenit, sfalerit, bornit, makinavit, wallerit, grafit, prírodné zlato.

Exogénne ložiská silikátových niklových rúd sú univerzálne spojené s jedným alebo druhým typom zvetrávacej kôry serpentenitov. pri zvetrávaní dochádza k etapovitému rozkladu minerálov, ako aj k presunu mobilných prvkov pomocou vody z vrchných častí kôry do spodných. Tam sa tieto prvky vyzrážajú vo forme sekundárnych minerálov.
Ložiská tohto typu obsahujú zásoby niklu, ktoré sú 3-krát vyššie ako jeho zásoby v sulfidových rudách a zásoby niektorých ložísk dosahujú 1 milión ton a viac niklu. Veľké zásoby silikátových rúd sú sústredené v Novej Kaledónii, na Filipínach, v Indonézii, Austrálii a ďalších krajinách. Priemerný obsah niklu v nich je 1,1-2%. Okrem toho rudy často obsahujú kobalt.

APLIKÁCIA

Prevažná väčšina niklu sa používa na získanie zliatin s inými kovmi (fe, cr, cu atď.), ktoré sa vyznačujú vysokými mechanickými, antikoróznymi, magnetickými alebo elektrickými a termoelektrickými vlastnosťami. V súvislosti s rozvojom tryskovej technológie a vytváraním zariadení s plynovými turbínami sú obzvlášť dôležité žiaruvzdorné a žiaruvzdorné chrómniklové zliatiny. Zliatiny niklu sa používajú pri konštrukcii jadrových reaktorov.

Značné množstvo niklu sa spotrebuje na výrobu alkalických batérií a antikoróznych náterov. Kujný nikel v čistej forme sa používa na výrobu plechov, rúr atď. Používa sa aj v chemickom priemysle na výrobu špeciálnych chemických zariadení a ako katalyzátor mnohých chemických procesov. Nikel je veľmi vzácny kov a ak je to možné, mal by byť nahradený inými, lacnejšími a bežnejšími materiálmi.

Používa sa pri výrobe konzolových systémov (nikelid titánu), protetiky. Je široko používaný pri výrobe mincí v mnohých krajinách. V Spojených štátoch je 5 centová minca hovorovo známa ako nikel. Nikel sa používa aj na výrobu navíjacích strún hudobných nástrojov.

Nikel - Ni

KLASIFIKÁCIA

Strunz (8. vydanie)	1/A.08-10
Nickel-Strunz (10. vydanie)	1.AA.05
Dana (7. vydanie)	1.1.17.2
Dana (8. vydanie)	1.1.11.5
Ahoj, CIM Ref	1.61

Časť 1. Charakteristika.

Časť 2. Byť v prírode.

Časť 3. Potvrdenie.

Časť 4. Aplikácia.

- Pododdiel 1. Zliatiny.

- Pododdiel 2. Poniklovanie.

Sekcia 5. Razenie mincí.

Ni- je to prvok vedľajšej podskupiny ôsmej skupiny, štvrtej periódy periodického systému chemických prvkov D. I. Mendelejeva, s atómovým číslom 28.

Charakteristika nikel

Ni- je striebristo biely, na vzduchu sa nefarbí. Má tvárovo centrovanú kubickú mriežku s obdobie a = 0,35238 HM, priestorová grupa Fm3m. Vo svojej čistej forme sa dá spracovať tlakom. Ide o feromagnetikum s Curieovým bodom 358 C.

Špecifický elektrický odpor 0,0684 μ Ohm∙m.

Koeficient lineárnej tepelnej rozťažnosti α=13,5∙10-6 K-1 pri 0 C

Súčiniteľ objemovej tepelnej rozťažnosti β=38—39∙10-6 K-1

Modul pružnosti 196-210 GPa.

Atómy niklu majú vonkajšiu elektronickú konfiguráciu 3d84s2. Najstabilnejší oxidačný stav niklu je nikel(II).

Ni tvorí zlúčeniny s oxidačným stavom +2 a +3. Zároveň je Ni s oxidačným stavom +3 iba vo forme komplexných solí. Pre zlúčeniny niklu +2 je známy veľký počet bežných a komplexných zlúčenín. Oxid nikelnatý Ni2O3 je silné oxidačné činidlo.

Ni sa vyznačuje vysokou odolnosťou proti korózii - je stabilný na vzduchu, vo vode, v zásadách a v rade kyselín. Chemická odolnosť je spôsobená jeho sklonom k ​​pasivácii - tvorbe hustého oxidového filmu na jeho povrchu, ktorý má ochranný účinok. Ni sa aktívne rozpúšťa v kyseline dusičnej.

S oxidom uhoľnatým CO Ni ľahko tvorí prchavý a vysoko toxický nikel-karbonát (CO)4.

Jemne rozptýlený niklový prášok je samozápalný (na vzduchu sa samovznieti).

Ni horí iba vo forme prášku. Tvorí dva oxidy nikelO a Ni2O3 a dva hydroxidy nikel(OH)2 a nikel(OH)3. Najdôležitejšie rozpustné soli niklu sú acetát, chlorid, dusičnan a síran.

Roztoky sú zvyčajne sfarbené do zelena, zatiaľ čo bezvodé soli sú žlté alebo hnedožlté. Nerozpustné soli zahŕňajú oxalát a fosfát (zelený), tri sulfidy:

nikelS (čierna)

Ni3S2 (žltý bronz)

Ni3S4 (strieborná biela).

Ni tiež tvorí početné koordinačné a komplexné zlúčeniny.

Vodné roztoky niklových solí obsahujú hexaaquanikelový ión nikel(H2O)62+. Keď sa k roztoku obsahujúcemu tieto ióny pridá roztok amoniaku, vyzráža sa hydroxid nikelnatý (II), zelená želatínová látka. Táto zrazenina sa rozpustí, keď sa pridá nadbytočné množstvo amoniaku v dôsledku tvorby iónov hexammínniklu (II) niklu (NH3)62+.

Ni tvorí komplexy s tetraedrickými a plošnými štvorcovými štruktúrami. Napríklad komplex tetrachlórnikelát (II) NiCl42– má tetraedrickú štruktúru, zatiaľ čo komplex nikel (CN)42– tetrakyanonikelát (II) má plošnú štvorcovú štruktúru.

Kvalitatívna a kvantitatívna analýza využíva alkalický roztok butándióndioxímu, tiež známy ako dimetylglyoxím, na detekciu iónov niklu (II). Pri interakcii s iónmi niklu (II) sa vytvorí červená koordinačná zlúčenina bis (butándióndioxymato) Ni (II). Je to chelát a butándióndioxymatoligand je bidentátny.

Prírodný Ni sa skladá z 5 stabilných izotopov, 58 nikel, 60 nikel, 61 nikel, 62 nikel je najrozšírenejší (68,077 % prírodného množstva).

Byť v prírode

Ni je v prírode pomerne bežný – jeho obsah v zemskej kôre je asi 0,01 % (hm.). V zemskej kôre sa vyskytuje len vo viazanej forme, železné meteority obsahujú prirodzený Ni (až 8 %). Jeho obsah v ultrabázických horninách je približne 200-krát vyšší ako v kyslých (1,2 kg/t a 8 g/t). V ultramafických horninách je prevládajúce množstvo niklu spojené s olivínmi obsahujúcimi 0,13–0,41 % niklu. Nahrádza aj izomorfne horčík.

Malá časť niklu je prítomná vo forme sulfidov. Ni vykazuje siderofilné a chalkofilné vlastnosti. So zvýšeným obsahom síry v magme sa objavujú sulfidy niklu spolu s meďou, kobaltom, železo a platinoidy. V hydrotermálnom procese sa spolu s kobaltom, arzénom a sivá a príležitostne s bizmutom, uránom a striebrom tvorí Ni zvýšené koncentrácie ako arzenidy a sulfidy niklu. Ni sa bežne vyskytuje v sulfidových a arzénových medeno-niklových rudách.

Nikelín (červený nikel pyrit, kupfernikel) nikel As.

Chloantit (biely nikel pyrit) (nikel, Co, Fe)As2

Garnierit (Mg, nikel)6(Si4O11)(OH)6 s H2O a inými silikátmi.

Magnetický pyrit (Fe, nikel, Cu)S

Lesk arzén-nikel (gersdorfit) nikel As S,

Pentlandit (Fe, Nikel) 9S8

O nikle v organizmoch je známe veľa. Zistilo sa napríklad, že jeho obsah v ľudskej krvi sa vekom mení, že u zvierat je množstvo niklu v tele zvýšené a napokon, že existujú niektoré rastliny a mikroorganizmy – „koncentrátory“ niklu, obsahujúce tis. a dokonca státisíckrát viac niklu ako životné prostredie.

Potvrdenie

Celkové zásoby niklu v rudách na začiatku roku 1998 sa odhadujú na 135 miliónov ton, vrátane spoľahlivých - 49 miliónov ton Hlavnými niklovými rudami sú nikel (kupfernikel) nikel As, millerit nikel S, pentlandit (Fe nikel)9S8 - obsahujú aj arzén, železo a síra; Inklúzie pentlanditu sa vyskytujú aj vo vyvretom pyrhotite. Ostatné rudy, z ktorých sa tiež ťaží nikel, obsahujú nečistoty Co, Cu Fe a Mg. Niekedy je Ni hlavnou komoditou proces rafináciou, ale častejšie sa získava ako vedľajší produkt produkt v technológiách iných kovov. Zo spoľahlivých zásob je podľa rôznych zdrojov 40 až 66 % niklu v oxidovaných niklových rudách (ONR),

33 % v sulfide. V roku 1997 predstavoval podiel niklu vyrobeného spracovaním OHP asi 40 % svetovej produkcie. V priemyselných podmienkach sa OHP delí na dva typy: magnéziové a železité.

Žiaruvzdorné magnéziové rudy sa spravidla podrobujú elektrickému taveniu feronickelu (5-50% niklu + Co, v závislosti od zloženia suroviny a technologických vlastností).

Najželezitejšie - lateritické rudy sa spracovávajú hydrometalurgickými metódami s použitím amoniakovo-uhličitanového lúhovania alebo autoklávového lúhovania kyselinou sírovou. V závislosti od zloženia surovín a použitých technologických schém sú konečnými produktmi týchto technológií: oxid nikelnatý (76-90% niklu), spekanie (89% niklu), sulfidové koncentráty rôzneho zloženia, ako aj kovový Ni. elektrolytické, niklové prášky a kobalt.

Menej železité - nontronitové rudy sa tavia do kamienky. V podnikoch pracujúcich v plnom cykle zahŕňa ďalšia schéma spracovania konverziu, praženie kamienok, elektrické tavenie oxidu niklu na získanie kovového niklu. Popri tom sa vyťažený kobalt vyrába vo forme kovu a/alebo solí. Ďalší zdroj niklu: v popole z uhlia južného Walesu v Británii - až 78 kg niklu na tonu. Zvýšený obsah niklu v niektorých uhlíkoch, rope, bridliciach naznačuje možnosť koncentrácie niklu fosílnou organickou hmotou. Príčiny tohto javu zatiaľ neboli objasnené.

„Ni nebolo možné dlho získať v plastovej forme, pretože má vždy malú prímes síry vo forme sulfidu niklu, ktorý sa nachádza v tenkých, krehkých vrstvách na hraniciach. kov. Pridaním malého množstva horčíka do roztaveného niklu sa síra premení na formu zlúčeniny s horčíkom, ktorá sa vyzráža vo forme zŕn bez narušenia plasticity. kov».

Väčšina niklu sa získava z garnieritu a magnetických pyritov.

Kremičitanová ruda sa redukuje uhoľným prachom v rotačných rúrových peciach na železo-niklové pelety (5-8 % niklu), ktoré sa potom čistia od síry, kalcinujú a spracujú roztokom amoniaku. Po okyslení roztoku sa z neho elektrolyticky získa kov.

Karbonylová metóda (Mondova metóda). Najprv sa zo sulfidovej rudy získava medeno-niklový kamienok, cez ktorý sa pod vysokým tlakom vedie kobalt. Vzniká ľahko prchavý tetrakarbonyl nikel nikel (CO)4 a tepelným rozkladom sa izoluje obzvlášť čistý kov.

Aluminotermická metóda získavania niklu z oxidovej rudy: 3NiO + 2Al = 3Ni + Al2O.

Aplikácia

Zliatiny

Ni je základom väčšiny superzliatin, vysokoteplotných materiálov používaných v leteckom a kozmickom priemysle na časti elektrární.

monel kov (65 - 67 % nikel + 30 - 32 % Cu+ 1% Mn), tepelne odolný do 500°C, veľmi odolný proti korózii;

biela (585 obsahuje 58,5 % zlato a zliatina (ligatúra) striebra a niklu (alebo paládia));

Nichróm, odporová zliatina (60 % niklu + 40 % Cr);

Permalloy (76 % nikel + 17 % Fe + 5 % Cu + 2 % Cr), má vysokú magnetickú susceptibilitu s veľmi nízkymi hysteréznymi stratami;

Invar (65 % Fe + 35 % Nikel), pri zahrievaní sa takmer nepredlžuje;

Okrem toho zliatiny niklu zahŕňajú nikel a chrómniklové ocele, nikel striebro a rôzne odporové zliatiny, ako je konštantán, nikelín a manganín.

Niklové rúry sa používajú na výrobu kondenzátorov pri výrobe vodíka, na čerpanie alkálií v chemickom priemysle. Niklové nástroje odolné voči chemikáliám sa široko používajú v medicíne a výskumnej práci. Ni sa používa na radar, televíziu, diaľkové ovládanie procesy v jadrovej technológii.

Čistý nikel sa používa na výrobu chemického náčinia, rôznych prístrojov, zariadení, kotlov s vysokou odolnosťou proti korózii a stálosťou fyzikálnych vlastností a z niklových materiálov - zásobníky a nádrže na skladovanie potravín, chemikálií, éterických olejov, na prepravu alkálií, na tavenie žieravín alkálie.

Na báze čistého niklového prášku sa vyrábajú porézne filtre na filtráciu plynov, palív a iných produktov v chemickom priemysle. priemyslu. Práškový Ni sa tiež spotrebúva pri výrobe zliatin niklu a ako spojivo pri výrobe tvrdých a supertvrdých materiálov.

Biologická úloha niklu sa vzťahuje na množstvo stopových prvkov potrebných pre normálny vývoj živých organizmov. Málo sa však vie o jeho úlohe v živých organizmoch. Je známe, že Ni sa zúčastňuje enzymatických reakcií u zvierat a rastlín. U zvierat sa hromadí v keratinizovaných tkanivách, najmä v perí. Zvýšený obsah niklu v pôdach vedie k endemickým chorobám – u rastlín sa objavujú škaredé formy, u zvierat očné choroby spojené s hromadením niklu v rohovke. Toxická dávka (pre potkany) - 50 mg. Zvlášť škodlivé sú prchavé zlúčeniny niklu, najmä jeho tetrakarbonyl nikel(CO)4. MPC zlúčenín niklu vo vzduchu sa pohybuje od 0,0002 do 0,001 mg/m3 (pre rôzne zlúčeniny).

Ni je hlavnou príčinou alergie (kontaktná dermatitída) na kovy pri kontakte s pokožkou (šperky, hodinky, riflové cvočky).

V Európskej únii je obsah niklu vo výrobkoch, ktoré prichádzajú do kontaktu s ľudskou pokožkou, obmedzený.

Karbonit nikel Nikel (CO) je vysoko toxický. Maximálna prípustná koncentrácia jeho pár vo vzduchu priemyselných priestorov je 0,0005 mg/m3.

V 20. storočí sa zistilo, že pankreas je veľmi bohatý na nikel. Keď sa podáva po inzulíne, nikel predlžuje účinok inzulínu a tým zvyšuje hypoglykemickú aktivitu. Ni ovplyvňuje enzymatické procesy, oxidáciu kyseliny askorbovej, urýchľuje prechod sulfhydrylových skupín na disulfidové. Ni môže inhibovať pôsobenie adrenalínu a znižovať krvný tlak. Nadmerný príjem niklu v tele spôsobuje vitiligo. Ni sa ukladá v pankrease a prištítnych telieskach.

pokovovanie niklom

Niklovanie je vytvorenie niklového povlaku na povrchu iného kovu s cieľom chrániť ho pred koróziou. Vykonáva sa galvanickým pokovovaním s použitím elektrolytov obsahujúcich síran nikelnatý, chlorid sodný, hydroxid boritý, povrchovo aktívne látky a lesklé látky a rozpustné niklové anódy. Hrúbka výslednej vrstvy niklu je 12–36 µm. Stabilita povrchového lesku môže byť zaistená následným chrómovaním (hrúbka chrómovej vrstvy 0,3 µm).

Pokovovanie niklom bez prúdu sa vykonáva v roztoku zmesi chloridu nikelnatého a zmesi fosfornanu sodného v prítomnosti citranu sodného:

NiCl2 + NaH2P02 + H2O = Nikel + NaH2P03 + 2HCl

proces sa uskutočňuje pri pH 4 - 6 a 95 ° C

Najbežnejšie sú elektrolytické a chemické niklovanie. Častejšie sa niklovanie (tzv. matovanie) vyrába elektrolytickým spôsobom. Najviac študovaný a stabilný v práca síranové elektrolyty. Po pridaní do elektrolytu sa lesk formovačov uskutočňuje takzvaným lesklým niklovaním. Elektrolytické povlaky majú určitú pórovitosť, ktorá závisí od dôkladnej prípravy povrchu substrátu a od hrúbky povlaku. Na ochranu pred koróziou je potrebná úplná absencia pórov, preto sa aplikuje viacvrstvový náter, ktorý je pri rovnakej hrúbke spoľahlivejší ako jedna vrstva (napríklad oceľ obchodná položkačasto potiahnuté podľa schémy Cu - Nikel - Cr).

Nevýhody elektrolytického niklovania sú nerovnomerné usadzovanie niklu na reliéfnom povrchu a nemožnosť pokovovania úzkych a hlbokých otvorov, dutín a pod. Chemické pokovovanie niklom je o niečo drahšie ako elektrolytické pokovovanie niklom, ale poskytuje možnosť nanesenia povlaku jednotnej hrúbky a kvality na akékoľvek časti povrchu reliéfu za predpokladu, že je pre ne dostupné riešenie. Proces je založený na redukčnej reakcii iónov niklu z jeho solí pomocou fosfornanej zmesi sodíka (alebo iných redukčných činidiel) vo vodných roztokoch.

Niklovanie sa používa napríklad na nátery častí chemických zariadení, automobilov, bicyklov, lekárskych nástrojov, prístrojov.

Ni sa používa aj na navíjanie strún hudobných nástrojov.

razenie mincí

Ni je široko používaný pri výrobe mincí v mnohých krajinách. V Spojených štátoch sa 5 centová minca hovorovo nazýva „Ni“.

Ni je súčasťou mincí od polovice 19. storočia. V Spojených štátoch sa termín „Ni“ alebo „Nick“ pôvodne používal pre medenoniklové mince (lietajúci orol), ktoré v rokoch 1857-58 nahradili meď 12 % niklu.

Ešte neskôr v roku 1865 sa výraz priradený k trom percentám niklu zvýšil o 25 %. V roku 1866 päť percent nikel (25 % niklu, 75 % medi). Spolu s proporcionálnou zliatinou sa tento výraz v súčasnosti používa v Spojených štátoch. Takmer čisté niklové mince boli prvýkrát použité v roku 1881 vo Švajčiarsku a konkrétne viac ako 99,9 % Ni z päťcentových mincí bolo vyrazených v Kanade (v tom čase najväčší producent niklu na svete).

centy vyrobené z niklu" height="431" src="/pictures/investments/img778307_14_Britanskie_monetyi_v_5_i_10_penny_sdelannyie_iz_nikelya.jpg" title="(!LANG:14. Britské 5 a 10 centové mince vyrobené z niklu" width="682" />!}

Taliansko 1909" height="336" src="/pictures/investments/img778308_15_Monetyi_iz_nikelya_Italiya_1909_god.jpg" title="(!LANG:15. Niklové mince, Taliansko 1909" width="674" />!}

Zdroje

Wikipedia – The Free Encyclopedia, WikiPedia

hyperon-perm.ru - Výroba Hyperonu

cniga.com.ua - knižný portál

chem100.ru - Príručka pre chemikov

bse.sci-lib.com - Význam slov vo Veľkej sovietskej encyklopédii

chemistry.narod.ru - Svet chémie

dic.academic.ru - Slovníky a encyklopédie

Encyklopédia investora. 2013 .

Synonymá:

• Nikaragua

Pozrite sa, čo je „nikel“ v iných slovníkoch:

NIKEL- (symbol Ni), kov s atómovou hmotnosťou 58,69, poradové číslo 28, patrí spolu s kobaltom a železom do skupiny VIII a 4. radu periodického systému Mendelejeva. Oud. v. 8,8, teplota topenia 1452 °C. Vo svojich obvyklých spojeniach N. ...... Veľká lekárska encyklopédia

NIKEL- (symbol Ni), striebristo biely kov, PRECHODNÝ PRVOK, objavený v roku 1751. Jeho hlavnými rudami sú sulfidické nikel-železné rudy (pentlandit) a arzenid niklu (nikel). Nikel má zložitý proces čistenia, vrátane diferencovaného rozkladu ... ... Vedecko-technický encyklopedický slovník

NIKEL- (nemecký nikel). Kov je striebristo bielej farby a nenachádza sa v čistej forme. V poslednej dobe sa používa na obliekanie riadu a kuchynského náčinia. Slovník cudzích slov zahrnutých v ruskom jazyku. Chudinov A.N., 1910. NIKEL Nem. Nikel… Slovník cudzích slov ruského jazyka

Nikel- je pomerne tvrdý sivobiely kov s teplotou topenia 1453 stupňov. C. Je feromagnetický, kujný, tvárny, pevný a odolný voči korózii a oxidácii. Nikel je väčšinou ...... Oficiálna terminológia

nikel- ja, m. nikel m. , nemčina nikel. 1. Strieborne biely žiaruvzdorný kov. BAS 1. Nikel, škodlivý spoločník strieborných rúd, dostal meno podľa mena zlého trpaslíka, ktorý údajne žil v saských baniach. Fersman Zanim. geochémia. 2. Vrchná vrstva ...... Historický slovník galicizmov ruského jazyka

NIKEL- (lat. Niccolum) Ni, chemický prvok skupiny VIII periodickej sústavy, atómové číslo 28, atómová hmotnosť 58,69. Názov je z nemeckého Nickel, mena zlého ducha, ktorý údajne prekážal baníkom. Strieborne biely kov; hustota 8,90 g/cm³, mp 1455… … Veľký encyklopedický slovník

NIKEL- NIKEL, nikel, manžel. (nemecký nikel). Strieborne biely žiaruvzdorný kov, upr. na výrobu nástrojov, náradia a pod. (Podľa názvu horského božstva v škandinávskej mytológii.) Vysvetľujúci slovník Ušakova. D.N. Ušakov. 1935 1940 ... Vysvetľujúci slovník Ushakova

Nikel je chemicky neaktívny strieborno-biely kov. Tento prvok sa označuje symbolom Ni a nachádza sa v desiatej skupine štvrtej periódy periodickej sústavy.

So vznikom názvu tohto prvku sa spája veľmi zaujímavý príbeh. Ide o to, že meno Nicolaus v nemeckej mytológii nazývali zlomyseľného, ​​zlého ducha, osobu s dvoma tvárami. Vysvetľuje to skutočnosť, že ruda, z ktorej sa nikel získava, je navonok veľmi podobná, ale z hľadiska chemického zloženia je to arzenid niklu (červené pyrity niklu), pri ktorého tavení sa uvoľňujú jedovaté plyny arzénu. Pokusy o izoláciu medi boli neúspešné, ale v roku 1751 švédsky mineralóg Kronstedt izoloval zelený oxid. Po jeho obnovení dostal výskumník kov, ktorý sa neskôr stal známym ako nikel.

Nájdenie niklu v prírode

Hlavné niklové rudy:

• nikelín (červené pyrity niklu, kupfernikel) NiAs;
• millerit (žltý nikelpyrit) NiS;
• pentlandit (Fe,Ni)₉S8;
• magnetické pyrity (Fe, Ni, Cu)S;
• arzén-niklový lesk (gersdorfit) NiAsS.

Pentlandit

Aplikácia niklu

A hoci je tento prvok chemicky neaktívny, našiel svoje široké uplatnenie v priemysle. Napríklad iné kovy sú potiahnuté niklom, aby boli chránené pred. Z Ni je možné vyrobiť aj veľmi tenké kovové platne, ktoré sa používajú v elektronike, najmä v batériách.

Zliatiny niklu sa tiež aktívne používajú v protetike a výrobe konzolových systémov.

Fyzikálne vlastnosti niklu

Nikel je strieborný biely kov, ktorý sa nekazí. Vo vzduchu je zakrytý.

Nikel je veľmi tvrdý, no zároveň dosť tvárny a tvárny.

Teplota topenia je 1455 °C, teplota varu je asi 2900 °C, hustota je 8,90 kg/dm³.

Nikel je feromagnet s bodom ≈ 358°C.

Chemické vlastnosti niklu

Nikel v zlúčeninách môže mať nasledujúce oxidačné stavy: +1, +2, +3 a +4. Zlúčeniny, v ktorých má nikel oxidačný stav +4, sú veľmi zriedkavé a nestabilné. Pri zahrievaní nad 800 °C reaguje nikel s kyslíkom za vzniku oxidu:

2Ni + O₂ → 2NiO

Minerál bunsenit (NiO)

Niklový prášok vo vzduchu. V dôsledku toho sa tvoria oxidy niklu:

5Ni + 3O₂ → 3NiO + Ni203

Reaguje s oxidom uhoľnatým za vzniku jedovatého karbonylového plynu:

Ni + 4СO → Ni(СO)₄

Pri vysokej teplote interaguje s dusíkom a vytvára nitrid niklu:

Ni + N2 = Ni3N2

So sírou dochádza k exotermickej reakcii:

S uhlíkom, bórom, kremíkom, fosforom vznikajú pri zahrievaní aj zlúčeniny nestechiometrického zloženia, napr.

3Ni + C = Ni3C,

2Ni + B = Ni₂B,

3Ni + P = Ni3P.

Kov reaguje s halogénmi za vzniku halogenidov:

Ni + Cl2 = NiCl2.

Nikel je schopný absorbovať vodík, čím vytvára tuhé roztoky vodíka v nikle.

Kovový nikel reaguje s kyselinou dusičnou

3Ni + 8HNO3 = 3Ni(NO3)2 + 2NO + 4H20

Pri zahrievaní reaguje s koncentrovanými kyselinami dusičnou a sírovou:

Ni + 2H2SO4 = NiSO4 + SO2 + 2H20,

Ni + 4HN03 = Ni(N03)2 + 2N02 + 2H20.

Bezvodý síran nikelnatý

So zriedenými roztokmi kyseliny chlorovodíkovej a sírovej:

Ni + 2HCl = NiCl2 + H2,

Ni + H2SO4 = NiS04 + H2.

Nikel vytláča kovy, ktoré sa nachádzajú napravo od ich soľných roztokov v elektrochemickej sérii napätí:

Ni + CuSO4 = NiSO4 + Cu.

Nikel neinteraguje s vodou, zásadami a fluórom ani pri zahrievaní. nájdete zaujímavé pokusy o štúdiu chemických vlastností kovov.

Reakcia detekcie iónov niklu

Na uskutočnenie kvalitatívnej reakcie pre nikel sa používa Chugaevovo činidlo (dimetylglyoxím). Ak pridáte Chugaevovo činidlo do roztoku amoniaku soli niklu, vytvorí sa jasná karmínová zrazenina. Pomocou tejto reakcie možno detegovať ióny niklu. Obsah niklu je možné určiť aj pri nízkom obsahu jeho iónov v roztoku - v každom prípade, keď sa pridá činidlo, roztok sa zmení na karmínový.