Vyznačuje se vynikající odolností proti korozi, vysokou pevností, estetickou přitažlivostí a schopností přijmout jakýkoli tvar, který je mu daný. Díky svým vlastnostem je tento . Více než 60 % niklu jde na výrobu nerezové oceli.

Za účasti niklu staví domy, vystupují zajímavé architektonický design, dělat dekorace na zeď a dělat svody. Nikl je přítomen v našich životech všude. Proto dnes zvážíme jeho složení, strukturu a vlastnosti niklu.

Nikl je bílý se stříbrným nádechem. Tento kov je často kombinován s jinými materiály. V důsledku toho vznikají slitiny.

Nikl se nachází v potravinách zemská kůra, vodě a dokonce i ve vzduchu.
Nikl má plošně centrovanou kubickou mřížku (a = 3,5236A). V normálním stavu je prezentován ve formě β-modifikace. Při katodovém naprašování přechází v α-modifikaci s hexagonální mřížkou. Pokud se nikl dále zahřeje na 200 °C, pak se jeho mřížka stane krychlovou.
Nikl má nedokončený 3D elektronový obal, takže je klasifikován jako přechodný kov.
Prvek nikl je jednou z nejdůležitějších magnetických slitin a materiálů, které mají nejnižší koeficient tepelné roztažnosti.

Nikl, který se v přírodě nezpracovává a netěží, se skládá z 5 stabilních izotopů. Nikl je v Mendělejevově periodickém systému číslo 28. Tento prvek má atomovou hmotnost 58,70.

Vlastnosti niklu

Hustota a hmotnost

Nikl patří do řady těžké kovy. Jeho hustota je dvakrát větší než u titanového kovu, ale číselně se rovná hustotě.

Číselná hodnota měrné hustoty niklu je 8902 kg/m3. Atomová hmotnost niklu: 58,6934 amu e. m. (g/mol).

Mechanické vlastnosti

Nikl má dobrou kujnost a tažnost. Díky těmto vlastnostem se dá snadno rolovat. Je docela snadné ho získat tenké plechy a malé trubky.

Při teplotách od 0 do 631 K se nikl stává feromagnetickým. K tomuto procesu dochází díky speciální struktuře vnějších obalů atomu niklu.

Jsou známy následující mechanické vlastnosti niklu:

Zvýšená síla.
Pevnost v tahu 450 MPa.
Vysoká plasticita materiálu.
Odolnost proti korozi.
Vysoký bod tání.
Vysoká katalytická schopnost.

Mechanické vlastnosti popsaného kovu závisí na přítomnosti nečistot. Síra, vizmut a antimon jsou považovány za nejnebezpečnější a nejškodlivější. Pokud je nikl nasycený plyny, zhorší se jeho mechanické vlastnosti.

Tepelná a elektrická vodivost

Kovový nikl má následující tepelnou vodivost: 90,1 W/(m·K) (při 25 °C).
Elektrická vodivost niklu je 11 500 000 Sim/m.

Odolnost proti korozi

Odolnost proti korozi je chápána jako schopnost kovu odolávat destrukci při vystavení agresivnímu prostředí. Nikl je materiál vysoce odolný proti korozi.

Nikl nekoroduje v následujících prostředích:

Okolní atmosféra. Nikl má dobrou odolnost vůči vysokým teplotám. Pokud je nikl vystaven průmyslové atmosféře, vždy se vytvoří tenký film, který způsobí zakalení niklu.
Alkálie v horké a studené formě, stejně jako jejich roztavené stavy.
organické kyseliny.
anorganické kyseliny.

Nikl navíc v horkých alkoholech a mastných kyselinách nerezaví. Díky tomu je tento kov široce používán v potravinářském průmyslu.

Chemický průmysl také hojně využívá nikl. To je způsobeno korozní odolností niklu vůči vysokým teplotám a vysokým koncentracím roztoků.

Nikl je náchylný ke korozi za následujících podmínek prostředí:

Mořská voda.
Alkalické roztoky chlornanů.
Síra nebo jakékoli médium obsahující síru.
Roztoky oxidačních solí.
Čpavkový hydrát a čpavková voda.

Toxicita niklu je diskutována níže.

Teploty

Jsou známy následující termodynamické vlastnosti niklu:

Teplota tání niklu: 1726 K nebo 2647 °F nebo 1453 °C.
Bod varu niklu: 3005 K nebo 4949 °F nebo 2732 °C.
Teplota lití: 1500-1575 °C.
Teplota žíhání: 750 - 900 °C.

Toxicita a šetrnost k životnímu prostředí

Ve velkém množství má nikl na tělo toxický účinek. Pokud mluvíme o užívání s jídlem, pak zvýšený obsah tohoto prvku jistě způsobí ohrožení zdraví.

Častým negativním důsledkem přebytku niklu je alergie. Také při vystavení tohoto kovu (ve velkém množství) na těle dochází k poruchám žaludku a střev, obsah červených krvinek se nutně zvyšuje. Nikl může způsobit chronickou bronchitidu, stres ledvin a dysfunkci plic. Nadbytek niklu vyvolává rakovinu plic.

Pokud pitná voda obsahuje 250 částic niklu na milion částic vody, může tento obsah způsobit krevní onemocnění a problémy s ledvinami. Jedná se však o poměrně vzácný jev.

Nikl se nachází v tabákovém kouři. Vdechování tohoto kouře nebo prachu obsahujícího nikl vede k bronchitidě a zhoršené funkci plic. Tuto látku je možné získat v podmínkách nebo v nepříznivých ekologických oblastech.

Toxicita niklu je nebezpečná pouze při požití velkého množství. Pokud se nikl používá v průmyslu a ve stavebnictví, pak není nebezpečný.

Další vlastnosti

Nikl má také následující vlastnosti:

charakteristický elektrický odpor nikl rovný 68,8 nom m.
Z chemického hlediska je nikl podobný železu, kobaltu, mědi a některým ušlechtilým kovům.
Nikl reaguje s kyslíkem při teplotě 500 C.
Pokud nikl přejde do jemně rozptýleného stavu, pak se může samovolně vznítit.
Nikl nereaguje s dusíkem ani při velmi vysokých teplotách.
Nikl se v kyselinách rozpouští pomaleji než železo.

na téma: Nikl a jeho vlastnosti

Práci zpracovali studenti 2. ročníku skupiny 5202

Nikitin Dmitry a Sharhemullin Emil.

Kazaň 2013

Fyzikální vlastnosti Nikl.

Prvek byl objeven v roce 1761. Nikl je prvkem desáté skupiny, čtvrté periody periodického systému chemických prvků. I. Mendělejev, s atomovým číslem 28. Stříbrnobílý kov, který se na vzduchu nekazí. V čistá forma velmi plastické a poddajné tlakovému zpracování. Jedná se o feromagnetikum, tzn. když jím prochází proud, má výrazné magnetické vlastnosti. Atomy niklu mají vnější elektronickou konfiguraci 3d 8 4s 2 . Jde o kujný a kujný kov, což umožňuje vyrábět z něj ty nejtenčí plechy a trubky.

Chemické vlastnosti niklu

Chemicky je Ni podobný Fe a Co, ale také Cu a ušlechtilým kovům. Ve sloučeninách vykazuje proměnnou mocnost (nejčastěji 2-valentní). Nikl je středně aktivní kov. Absorbuje (zejména v jemně rozmělněném stavu) velké množství plynů

Nikl hoří pouze ve formě prášku. V tomto případě tvoří dva oxidy NiO a Ni203 a v souladu s tím dva hydroxidy Ni(OH)2 a Ni(OH)3. Nejdůležitější rozpustné soli niklu jsou acetát, chlorid, dusičnan a síran. Vodné roztoky solí jsou obvykle zbarveny zeleně a bezvodé soli jsou žluté nebo hnědožluté. který se často používá v analytické chemii.

Nasycení N. plyny zhoršuje jeho mechanické vlastnosti. Interakce s kyslíkem začíná při 500 °C; v jemně rozptýleném stavu je N. samozápalný - na vzduchu se samovolně vznítí. Z oxidů je nejvýznamnější oxid NiO - nazelenalé krystaly, prakticky nerozpustné ve vodě (minerál bunsenit). Hydroxid se vysráží z roztoků solí niklu po přidání alkálií ve formě objemné jablkově zelené sraženiny. Při zahřátí se H. slučuje s halogeny za vzniku NiX 2 . Spalováním v sirných parách se získá sulfid podobný složení jako Ni 3 S 2 . Monosulfid NiS lze získat zahříváním NiO se sírou. N. nereaguje s dusíkem ani při vysokých teplotách (do 1400 °C)

V kapalném stavu N. rozpouští znatelné množství C, který se ochlazením vysráží ve formě grafitu. Při izolaci grafitu ztrácí N. kujnost a schopnost tlakového zpracování.

Nikl je odolný vůči vodě. Organické kyseliny působí na N. až po delším kontaktu s ním. Síra a kyselina chlorovodíková pomalu rozpouštět N.; zředěná kyselina dusičná – velmi snadná; koncentrovaná HNO 3 pasivuje N., ale v menší míře než železo. Při interakci s kyselinami vznikají soli 2-mocného Ni. Téměř všechny Ni(II) soli a silné kyseliny vysoce rozpustné ve vodě, jejich roztoky jsou kyselé díky hydrolýze.

Komplexní sloučeniny niklu.

Vazba niklu komplexy – důležité diagnostický proces pro analytickou chemii.

Pro nikl je charakteristická tvorba komplexů. Kation Ni 2+ s amoniakem tedy tvoří hexaamminový komplex 2+ a diquatetraamminový komplex 2+. Tyto komplexy s anionty tvoří modré nebo fialové sloučeniny.

Nerozpustné soli zahrnují oxalát a fosfát (zelená barva), tři sulfidy: NiS (černý), Ni 3 S 2 (žlutavě bronzový) a Ni 3 S 4 (stříbrně bílý). Nebo dimethylglyoximát niklu Ni (C 4 H 6 N 2 O 2) 2, který v kyselém prostředí dává jasně červenou barvu, který je široce používán v kvalitativní analýze pro detekci niklu.

Vodné roztoky nikelnatých solí obsahují hexaaquanikel(II) 2+ iont. Když se přidá do roztoku obsahujícího tyto ionty, roztok amoniaku hydroxid nikelnatý, zelená želatinová látka, se vysráží. Tato sraženina se rozpustí, když se přidá přebytečné množství amoniaku v důsledku tvorby iontů hexaminniklu(II) 2+.

Nikl tvoří komplexy s tetraedrickými a plochými čtvercovými strukturami. Například komplex tetrachlornikelát(II) 2− má tetraedrickou strukturu, zatímco komplex tetrakyanonikelát(II) 2− má plošnou čtvercovou strukturu.

Charakteristická je reakce iontů Ni 2+ s dimethylglyoximem vedoucí ke vzniku růžovočerveného dimethylglyoximátu niklu. Tato reakce se používá při kvantitativním stanovení niklu a reakční produkt se používá jako pigment v kosmetických materiálech a pro jiné účely.

Kvantifikace Elementu.

Provádí se především následujícími metodami:

1) Srážení ve formě dimethoiglioximátu niklu, jak již bylo zmíněno.

2) srážení ve formě enikl-alfa-benzyldioximu.

3) Srážení ve formě hydroxidu nikelnatého (3) . Tato reakce se provádí za použití hydroxidu draselného a bromové vody.

4) Srážení ve formě sulfidu. Kde bude jako závaží použit oxid niklu2.

5) Elektrolytická metoda

6) Volumetrická metoda - tj. titrace kyanidu draselného do vzniku komplexního kyanidu (Kaselník 2 nikl ce en čtyřikrát)

7) Kolorimetrická metoda založená na změně barvy hexamminového niklového iontu, případně červeného zbarvení rozpustné komplexní sloučeniny, která vzniká reakcí niklových iontů 3 s dimethylglyoximem v alkalickém roztoku za přítomnosti oxidačního činidlo.

8) Komplexometrická metoda.

GRAVIMETRICKÁ METODA STANOVENÍ NIKLU Metoda je založena na srážení niklu v roztoku amoniaku dimethylglyoximem jako těžko rozpustné interkomplexní sloučeniny za přítomnosti kyseliny citrónové nebo vinné.

TITRIMETRICKÁ METODA PRO STANOVENÍ NIKLU

Metoda je založena na vysrážení niklu v roztoku amoniaku s dimethylglyoximem jako těžko rozpustnou intrakomplexní sloučeninou za přítomnosti kyseliny citrónové nebo vinné a stanovení niklu komplexometrickou titrací s eriochromovou černí T jako indikátorem.

Příběh

Nikl (anglicky, francouzsky a německy Nickel) byl objeven v roce 1751. Již dávno předtím však saští horníci dobře znali rudu, která navenek připomínala měděnou rudu a používala se ve sklářství k barvení skla v r. zelená barva. Všechny pokusy získat měď z této rudy byly neúspěšné, a proto v konec XVII v. Ruda byla pojmenována Kupfernickel, což zhruba znamená „Měděný ďábel“. Tato ruda (červený pyrit niklu NiAs) byla studována v roce 1751 švédským mineralogem Kronstedtem. Podařilo se mu získat zelený oxid a jeho redukcí nový kov zvaný nikl. Když Bergman obdržel kov v čistší formě, zjistil, že vlastnosti kovu jsou podobné vlastnostem železa; Nikl byl podrobněji studován mnoha chemiky, počínaje Proustem. Nikkel je v jazyce horníků prokleté slovo. Bylo vytvořeno ze zkomoleného Nicolaus, obecného slova, které mělo několik významů. Ale hlavně slovo Nicolaus sloužilo k charakterizaci lidí se dvěma tvářemi; kromě toho to znamenalo „rozpustilý duch“, „podvodný povaleč“ atd. V ruské literatuře začátek XIX v. používala se jména nikolan (Scherer, 1808), nikolan (Zacharov, 1810), nicol a nikl (Dvigubsky, 1824).

Fyzikální vlastnosti

Niklový kov má stříbřitou barvu s nažloutlým nádechem, je velmi tvrdý, tažný a tvárný, dobře se leští, je přitahován magnetem, vykazuje magnetické vlastnosti při teplotách pod 340°C.

Chemické vlastnosti
Dichlorid nikelnatý (NiCl2)

Atomy niklu mají vnější elektronickou konfiguraci 3d84s2. Oxidační stav Ni(II) je nejstabilnější pro nikl.
Nikl tvoří sloučeniny s oxidačním stavem +2 a +3. V tomto případě je nikl s oxidačním stavem +3 pouze ve formě komplexních solí. Pro sloučeniny niklu +2 je to známo velký počet běžné a komplexní sloučeniny. Oxid niklu Ni2O3 je silné oxidační činidlo.
Nikl se vyznačuje vysokou korozní odolností – je stálý na vzduchu, ve vodě, v zásadách, v řadě kyselin. Chemická odolnost je dána jeho sklonem k pasivaci – vytvořením hustého oxidového filmu na jeho povrchu, který má ochranný účinek. Nikl se aktivně rozpouští v kyselina dusičná.
S oxidem uhelnatým CO nikl snadno tvoří těkavý a vysoce toxický karbonyl Ni(CO)4.
Jemně rozptýlený niklový prášek je samozápalný (na vzduchu se samovznítí).

Nikl hoří pouze ve formě prášku. Tvoří dva oxidy NiO a Ni2O3, respektive dva hydroxidy Ni(OH)2 a Ni(OH)3. Nejdůležitější rozpustné soli niklu jsou acetát, chlorid, dusičnan a síran. Roztoky jsou obvykle zbarveny zeleně, zatímco bezvodé soli jsou žluté nebo hnědožluté. Nerozpustné soli zahrnují oxalát a fosfát (zelený), tři sulfidy NiS (černý), Ni2S3 (nažloutlý bronz) a Ni3S4 (černý). Nikl také tvoří četné koordinační a komplexní sloučeniny. Například dimethylglyoximát niklu Ni(C4H6N2O2)2, který dává jasně červenou barvu v kyselém prostředí, je široce používán v kvalitativní analýze pro detekci niklu.
Vodný roztok síranu nikelnatého ve sklenici je zelený.

Vodné roztoky nikelnatých solí obsahují hexaaquanikel(II) 2+ iont. Když se k roztoku obsahujícímu tyto ionty přidá roztok amoniaku, vysráží se hydroxid nikelnatý, zelená želatinová látka. Tato sraženina se rozpustí, když se přidá přebytečné množství amoniaku v důsledku tvorby iontů hexaminniklu(II) 2+.
Nikl tvoří komplexy s tetraedrickými a plochými čtvercovými strukturami. Například komplex tetrachlornikelát(II) 2− má tetraedrickou strukturu, zatímco komplex tetrakyanonikelát(II) 2− má plošnou čtvercovou strukturu.
Kvalitativní a kvantitativní analýza používá alkalický roztok butandiondioximu, také známý jako dimethylglyoxim, k detekci niklových iontů. Když interaguje s ionty niklu(II), vytvoří se červená koordinační sloučenina bis(butandionedioxymato)nikl(II). Je to chelátová sloučenina a butandionedioxymatoligand je bidentátní.

Být v přírodě

Nikl je v přírodě poměrně běžný - jeho obsah v zemské kůře je cca. 0,01 % (hmotn.). V zemské kůře se nachází pouze v vázaná formaželezné meteority obsahují nativní nikl (až 8 %). Jeho obsah v ultrabazických horninách je přibližně 200krát vyšší než v kyselých (1,2 kg/t a 8 g/t). V ultramafických horninách je převládající množství niklu spojeno s olivíny obsahujícími 0,13–0,41 % Ni. Izomorfně nahrazuje železo a hořčík. Malá část niklu je přítomna ve formě sulfidů. Nikl vykazuje siderofilní a chalkofilní vlastnosti. Se zvýšeným obsahem síry v magmatu se objevují sulfidy niklu spolu s mědí, kobaltem, železem a platinoidy. V hydrotermálním procesu spolu s kobaltem, arsenem a sírou a někdy s vizmutem, uranem a stříbrem tvoří nikl zvýšené koncentrace ve formě arsenidů a sulfidů niklu. Nikl se běžně vyskytuje v sulfidových a měď-niklových rudách obsahujících arsen.

* Nikl (červený pyrit niklu, kupfernikl) NiAs
* chloantit (bílý pyrit niklu) (Ni, Co, Fe)As2
* garnierit (Mg, Ni)6(Si4O11)(OH)6*H2O a další silikáty
* magnetické pyrity (Fe, Ni, Cu)S
* arsen-niklový lesk (gersdorfit) NiAsS,
* pentlandit (Fe,Ni)9S8

V rostlinách v průměru 5 × 10 -5 hmotnostních procent niklu, u mořských živočichů - 1,6 × 10 -4, u suchozemských zvířat - 1 × 10 -6, v lidském těle - 1 ... 2 × 10 -6 . O niklu v organismech je známo mnoho. Bylo například zjištěno, že jeho obsah v lidské krvi se mění s věkem, že u zvířat se zvyšuje množství niklu v těle a konečně, že existují některé rostliny a mikroorganismy - "koncentrátory" niklu, obsahující tis. a dokonce stotisíckrát více niklu než životní prostředí.
Ložiska niklových rud

Hlavní ložiska niklových rud se nacházejí v Kanadě, Rusku, Nové Kaledonii, na Filipínách, v Indonésii, Číně, Finsku a Austrálii. Přírodní izotopy niklu.
Přírodní nikl obsahuje 5 stabilních izotopů: 58Ni (68,27 %), 60Ni (26,10 %), 61Ni (1,13 %), 62Ni (3,59 %), 64Ni (0,91 %).

Účtenka

Celkové zásoby niklu v rudách na počátku roku 1998 se odhadují na 135 milionů tun, včetně spolehlivých zásob 49 milionů tun.
Hlavní rudy niklu — nikl (kupfernickel) NiAs, millerit NiS, pentlandit (FeNi)9S8 — obsahují také arsen, železo a síru; Inkluze pentlanditu se vyskytují i ve vyvřelém pyrhotitu. Ostatní rudy, ze kterých se také těží Ni, obsahují nečistoty Co, Cu, Fe a Mg. Někdy je nikl hlavním produktem procesu rafinace, ale častěji se získává jako vedlejší produkt v jiných technologiích kovů. Ze spolehlivých zásob je podle různých zdrojů 40 až 66% niklu v "oxidovaných niklových rudách" (ONR), 33% - v sulfidu, 0,7% - v ostatních. V roce 1997 činil podíl niklu vyrobeného zpracováním OHP asi 40 % světové produkce. V průmyslových podmínkách se OHP dělí na dva typy: hořčíkové a železité.
Žáruvzdorné hořčíkové rudy jsou zpravidla podrobeny elektrickému tavení pro feronickel (5-50% Ni + Co, v závislosti na složení suroviny a technologických vlastnostech).

Nejželezitější - lateritické rudy se zpracovávají hydrometalurgickými metodami čpavkovým loužením nebo autoklávovým loužením kyselinou sírovou. V závislosti na složení surovin a použitých technologických schématech jsou finálními produkty těchto technologií: oxid niklu (76-90 % Ni), aglomerát (89 % Ni), sulfidové koncentráty různé složení, stejně jako kovový nikl elektrolytický, niklové prášky a kobalt.
Méně železité - nontronitové rudy se taví na kamínek. V podnicích, které pracují na plný cyklus, další schéma zpracování zahrnuje konverzi, pražení kamínku, elektrické tavení oxidu niklu za účelem získání kovového niklu. Po cestě se vytěžený kobalt vyrábí ve formě kovu a/nebo solí. Další zdroj niklu: v popelu uhlí jižního Walesu v Anglii - až 78 kg niklu na tunu. Zvýšený obsah niklu v některých uhlích, ropě, břidlicích ukazuje na možnost koncentrace niklu ve fosiliích. organická hmota. Příčiny tohoto jevu nebyly dosud objasněny.

Většina niklu se získává z garnieritu a magnetických pyritů.

1. Křemičitanová ruda se redukuje uhelným prachem v rotačních trubkových pecích na železo-niklové pelety (5-8 % Ni), které se následně čistí od síry, kalcinují a upravují roztokem amoniaku. Po okyselení roztoku se z něj elektrolyticky získává kov.
2. Karbonylová metoda (Mondova metoda). Nejprve se ze sulfidové rudy získává měděno-niklový kamínek, přes který se pod vysokým tlakem vede CO. Vzniká snadno těkavý tetrakarbonylnikl, jehož tepelným rozkladem vzniká zvláště čistý kov.
3. Aluminotermická metoda získávání niklu z oxidové rudy: 3NiO + 2Al = 3Ni + Al2O3

aplikace

Slitiny

Nikl je základem většiny superslitin, vysokoteplotních materiálů používaných v leteckém průmyslu pro části elektráren.

* Kov Monel (65 - 67 % Ni + 30 - 32 % Cu + 1 % Mn), tepelně odolný do 500 °C, velmi odolný proti korozi;
* bílé zlato (například 585 vzorků obsahuje 58,5 % zlata a slitinu (ligaturu) stříbra a niklu (nebo palladia));
* nichrom, odporová slitina (60 % Ni + 40 % Cr);
* permalloy (76 % Ni + 17 % Fe + 5 % Cu + 2 % Cr), má vysokou magnetickou susceptibilitu s velmi nízkými hysterezními ztrátami;
* Invar (65 % Fe + 35 % Ni), při zahřátí se téměř neprodlužuje;
* Kromě toho mezi slitiny niklu patří nikl a chromniklové oceli, niklové stříbro a různé odporové slitiny, jako je konstantan, nikl a manganin.

niklování

Niklování je vytvoření niklového povlaku na povrchu jiného kovu za účelem jeho ochrany před korozí. Provádí se galvanickým pokovováním pomocí elektrolytů obsahujících síran nikelnatý, chlorid sodný, hydroxid boritý, povrchově aktivní látky a lesklé látky a rozpustné niklové anody. Tloušťka výsledné niklové vrstvy je 12–36 µm. Stabilita povrchového lesku může být zajištěna následným chromováním (tloušťka vrstvy chromu 0,3 µm).

Bezproudové pokovování niklem se provádí v roztoku směsi chloridu nikelnatého a fosfornanu sodného v přítomnosti citrátu sodného:

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

Proces se provádí při pH 4-6 a 95 °C.

Výroba baterií

Výroba železo-niklových, nikl-kadmiových, nikl-zinkových, nikl-vodíkových baterií.

Radiační technologie

Nuklid 63Ni emitující částice β+ má poločas rozpadu 100,1 roku a používá se v krytronech.

Lék

* Používá se při výrobě konzolových systémů (niklid titanu).
* Protéza

ražba

Nikl je široce používán při výrobě mincí v mnoha zemích. Ve Spojených státech je 5 centová mince hovorově známá jako nikl.

Biologická role

Biologická role: Nikl je jedním ze stopových prvků nezbytných pro normální vývoj živých organismů. Málo se však ví o jeho roli v živých organismech. Je známo, že nikl se účastní enzymatických reakcí u zvířat a rostlin. U zvířat se hromadí v keratinizovaných tkáních, zejména v peří. Zvýšený obsah niklu v půdách vede k endemickým chorobám – u rostlin se objevují ošklivé formy, u zvířat oční choroby spojené s hromaděním niklu v rohovce. Toxická dávka (pro potkany) - 50 mg. Zvláště škodlivé jsou těkavé sloučeniny niklu, zejména jeho tetrakarbonyl Ni(CO)4. MPC sloučenin niklu ve vzduchu se pohybuje od 0,0002 do 0,001 mg/m3 (pro různé sloučeniny).

Fyziologické působení

Nikl je hlavní příčinou alergie (kontaktní dermatitida) na kovy, které přicházejí do styku s pokožkou (šperky, hodinky, cvočky na džínách). V Evropské unii je obsah niklu ve výrobcích, které přicházejí do styku s lidskou pokožkou, omezený.
Karbonyl niklu je vysoce toxický. Maximální přípustná koncentrace jeho par ve vzduchu průmyslových prostor je 0,0005 mg/m³.
Ve 20. století bylo zjištěno, že slinivka břišní je velmi bohatá na nikl. Při podávání po inzulínu prodlužuje nikl působení inzulínu a tím zvyšuje hypoglykemickou aktivitu. Nikl ovlivňuje enzymatické procesy, oxidaci kyseliny askorbové, urychluje přechod sulfhydrylových skupin na disulfidové. Nikl může bránit působení adrenalinu a snižovat krevní tlak. Nadměrný příjem niklu v těle způsobuje vitiligo. Nikl se ukládá ve slinivce břišní a příštítných tělíscích.

Nikl

NIKL-I; m[Němec] Nikl] Chemický prvek (Ni), stříbřitě bílý žáruvzdorný kov se silným leskem (používá se v průmyslu).

◁ Nikl, th, th. N. můj. N-tá ruda. H slitiny. N kryt.

nikl

(lat. Niccolum), chemický prvek VIII skupiny periodického systému. Název je z německého Nickel - jméno zlého ducha, který údajně překážel horníkům. Stříbrný bílý kov; hustota 8,90 g / cm 3, t pl 1455 °C; feromagnetický (Curieův bod 358°C). Velmi odolný vůči vzduchu a vodě. Hlavními minerály jsou nikl, millerit, pentlandit. Asi 80 % niklu jde do slitin niklu. Používá se také pro výrobu baterií, chemických zařízení, pro antikorozní nátěry (niklování), jako katalyzátor mnoha chemických procesů.

NIKL

NICKEL (lat. Niсolum), Ni, chemický prvek s atomovým číslem 28, atomová hmotnost 58,69. Chemická značka prvku Ni se vyslovuje stejně jako název prvku samotného. Přírodní nikl se skládá z pěti stabilních nuklidů (cm. NUKLID): 58 Ni (67,88 % hmotn.), 60 Ni (26,23 %), 61 Ni (1,19 %), 62 Ni (3,66 %) a 64 Ni (1,04 %). V periodické soustavě D. I. Mendělejeva je nikl zařazen do skupiny VIIIB a spolu se železem (cm.ŽEHLIČKA) a kobalt (cm. KOBALT) tvoří ve 4. období v této skupině triádu přechodných kovů s podobnými vlastnostmi. Konfigurace dvou vnějších elektronových vrstev atomu niklu 3 s 2 p 6 d 8 4s 2 . Tvoří sloučeniny nejčastěji v oxidačním stupni +2 (valence II), méně často v oxidačním stupni +3 (valence III) a velmi vzácně v oxidačních stavech +1 a +4 (mocnost I, resp. IV).
Poloměr neutrálního atomu niklu je 0,124 nm, poloměr iontu Ni 2+ je od 0,069 nm (koordinační číslo 4) do 0,083 nm (koordinační číslo 6). Sekvenční ionizační energie atomu niklu jsou 7,635, 18,15, 35,17, 56,0 a 79 eV. Na Paulingově stupnici je elektronegativita niklu 1,91. Standardní elektrodový potenciál Ni 0 /Ni 2+ -0,23 V.
Jednoduchá hmota nikl v kompaktní formě je lesklý stříbřitě bílý kov.
Historie objevů
Od 17. stol horníci v Sasku (Německo) znali rudu, která svým vzhledem připomínala měděné rudy, ale při tavení nedávala měď. Říkalo se mu Kupfernikel (německy Kupfer je měď a Nickel je jméno trpaslíka, který místo měděné rudy podsouval horníkům prázdnou skálu). Jak se později ukázalo, kupfernikel je sloučenina niklu a arsenu, NiAs. Historie objevu niklu se táhla téměř půl století. První závěr o přítomnosti nového „polokovu“ v kupferniklu (tedy v tehdejší terminologii jednoduché látky mezi vlastnostmi mezi kovy a nekovy) učinil švédský metalurg A.F. Kronstedt. (cm. KRONSTEDT Axel Fredrik) v roce 1751. Avšak více než dvacet let byl tento objev zpochybňován a převládal názor, že Cronstedt nedostal novou jednoduchou látku, ale nějaký druh sloučeniny se sírou, buď železem, nebo vizmutem, nebo kobaltem nebo nějakým jiným kovem.
Teprve v roce 1775, 10 let po Cronstedtově smrti, provedl Švéd T. Bergman studie, které umožnily dojít k závěru, že nikl je jednoduchá látka. Ale nakonec se nikl jako prvek prosadil až na počátku 19. století, v roce 1804, po pečlivém výzkumu německého chemika I. Richtera. (cm. RICHTER Jeremiah Benjamin), který na čištění vynaložil 32 rekrystalizací niklu vitriolu (síranu nikelnatého) a v důsledku redukce získal čistý kov.
Být v přírodě
V zemské kůře je obsah niklu asi 8·10 -3 % hmotnosti. Je možné, že v zemském jádru, které se podle jedné z rozšířených hypotéz skládá ze slitiny železa a niklu, je uzavřeno obrovské množství niklu – asi 17·10 19 tun. Pokud je to pravda, pak Země obsahuje přibližně 3 % niklu a mezi prvky, které tvoří planetu, je nikl na pátém místě – po železe, kyslíku, křemíku a hořčíku. Nikl se nachází v některých meteoritech, které jsou svým složením slitinou niklu a železa (tzv. železo-niklové meteority). Takové meteority samozřejmě nemají žádný význam jako praktický zdroj niklu. Nejdůležitější niklové minerály: nikl (cm. NIKEL)(moderní název pro kupfernickel) NiAs, pentlandit (cm. PENTLANDIT)[složení sulfidu niklu a železa (Fe,Ni) 9 S 8], millerit (cm. MILLERIT) NiS, garnierit (cm. GARNIERITE)(Ni, Mg) 6 Si 4 O 10 (OH) 2 a další silikáty obsahující nikl. V mořská voda obsah niklu je přibližně 1 10 -8 -5 10 -8 %
Účtenka
Významná část niklu se získává z měďno-niklových sulfidových rud. Z obohacených surovin se nejprve připraví mat - sulfidický materiál obsahující kromě niklu také příměsi železa, kobaltu, mědi a řady dalších kovů. flotační metoda (cm. FLOTACE) přijímat niklový koncentrát. Dále se kamínek obvykle zpracovává, aby se oddělily nečistoty ze železa a mědi, a poté se vypaluje a výsledný oxid se redukuje na kov. Existují také hydrometalurgické způsoby získávání niklu, kdy se k jeho extrakci z rudy používá roztok amoniaku. (cm. AMONIAK) nebo kyselina sírová (cm. KYSELINA SÍROVÁ). Pro další čištění je černý nikl podroben elektrochemické rafinaci.
Fyzikální a chemické vlastnosti
Nikl je kujný a tažný kov. Má kubickou plošně centrovanou krystalovou mřížku (parametr a=0,35238 nm). Teplota tání 1455 °C, bod varu asi 2900 °C, hustota 8,90 kg/dm 3 . Nikl je feromagnetický (cm. FERROMAGNETICKÉ), Curie bod (cm. CURIE BOD) kolem 358 °C
Na vzduchu je kompaktní nikl stabilní, zatímco vysoce rozptýlený nikl je samozápalný. (cm. PYROFORICKÉ KOVY). Povrch niklu je pokryt tenkým filmem oxidu NiO, který silně chrání kov před další oxidací. Nikl také nereaguje s vodou a vodní párou obsaženou ve vzduchu. Nikl prakticky neinteraguje s takovými kyselinami, jako je sírová, fosforečná, fluorovodíková a některé další.
Kovový nikl reaguje s kyselinou dusičnou, což má za následek tvorbu dusičnanu nikelnatého Ni (NO 3) 2 a uvolnění odpovídajícího oxidu dusnatého, například:
3Ni + 8HNO 3 \u003d 3Ni (NO 3) 2 + 2NO + 4H 2O
Teprve při zahřátí na vzduchu na teploty nad 800 °C začne kovový nikl reagovat s kyslíkem za vzniku oxidu NiO.
Oxid niklu má základní vlastnosti. Existuje ve dvou polymorfních modifikacích: nízkoteplotní (hexagonální mřížka) a vysokoteplotní (kubická mřížka, stabilní při teplotách nad 252°C). Existují zprávy o syntéze fází oxidu niklu o složení NiO 1,33-2,0.
Při zahřívání reaguje nikl se všemi halogeny. (cm. HALOGENY) s tvorbou dihalogenidů NiHal 2. Zahřívání prášků niklu a síry vede k tvorbě sulfidu nikelnatého NiS. Jak ve vodě rozpustné halogenidy niklu, tak ve vodě nerozpustný sulfid nikelnatý lze z vodných roztoků získat nejen „za sucha“, ale také „za mokra“.
S grafitem tvoří nikl karbid Ni 3 C, s fosforem - fosfidy složení Ni 5 P 2, Ni 2 P, Ni 3 P. Nikl také reaguje s jinými nekovy, včetně (za zvláštních podmínek) s dusíkem. Zajímavé je, že nikl je schopen absorbovat velké objemy vodíku, což vede k tvorbě pevných roztoků vodíku v niklu.
Jsou známy takové ve vodě rozpustné soli niklu, jako je síran NiS04, dusičnan Ni(N03)2 a mnoho dalších. Většina těchto solí při krystalizaci z vodných roztoků tvoří krystalické hydráty, například NiSO 4 .7H 2 O, Ni (NO 3) 2 .6H 2 O. Mezi nerozpustné sloučeniny niklu patří fosforečnan Ni 3 (PO 4) 2 a silikát Ni2SiO čtyři.
Když se k roztoku soli niklu přidá alkálie, vysráží se zelená sraženina hydroxidu nikelnatého:
Ni (NO 3) 2 + 2NaOH \u003d Ni (OH) 2 + 2NaNO 3
Ni(OH) 2 má slabě zásadité vlastnosti. Pokud je suspenze Ni (OH) 2 v alkalickém prostředí vystavena silnému oxidačnímu činidlu, například bromu, objeví se hydroxid nikelnatý:
2Ni(OH)2 + 2NaOH + Br2 = 2Ni(OH)3 + 2NaBr
Pro nikl je charakteristická tvorba komplexů. Kation Ni 2+ s amoniakem tedy tvoří hexaamminový komplex 2+ a diquatetraamminový komplex 2+. Tyto komplexy s anionty tvoří modré nebo fialové sloučeniny.
Působením fluoru F 2 na směs NiCl 2 a KCl se objevují komplexní sloučeniny, které obsahují nikl ve vysokých oxidačních stavech: +3 - (K 3 ) a +4 - (K 2 ).
Niklový prášek reaguje s oxidem uhelnatým (II) CO a vzniká snadno těkavý tetrakarbonyl Ni (CO) 4, který nachází velké praktické uplatnění při nanášení niklových povlaků, přípravě vysoce čistého disperzního niklu apod.
Charakteristická je reakce iontů Ni 2+ s dimethylglyoximem vedoucí ke vzniku růžovočerveného dimethylglyoximátu niklu. Tato reakce se používá při kvantitativním stanovení niklu a reakční produkt se používá jako pigment v kosmetických materiálech a pro jiné účely.
aplikace
Hlavní podíl taveného niklu se vynakládá na přípravu různých slitin. Přidání niklu do oceli tedy umožňuje zvýšit chemickou odolnost slitiny a všechny nerezové oceli nutně obsahují nikl. Slitiny niklu se navíc vyznačují vysokou houževnatostí a používají se při výrobě odolného pancíře. Slitina železa a niklu obsahující 36-38 % niklu má překvapivě nízký koeficient tepelné roztažnosti (jedná se o tzv. slitinu Invar) a používá se při výrobě kritických částí různých zařízení.
Při výrobě jader elektromagnetů, slitin pod běžné jméno permalloys (cm. PERMALLOY). Tyto slitiny kromě železa obsahují od 40 do 80 % niklu. Dobře známé jsou nichromové spirálky používané v různých topných tělesech, které se skládají z chrómu (10-30%) a niklu. Mince jsou raženy ze slitin niklu. Celkový počet různých slitin niklu, které nacházejí praktické uplatnění, dosahuje několika tisíc.
Vysoká korozní odolnost niklových povlaků umožňuje používat tenké niklové vrstvy k ochraně různých kovů před korozí niklováním. Zároveň niklování dodává výrobkům krásný vzhled vzhled. V tomto případě se pro elektrolýzu používá vodný roztok podvojného síranu amonného a niklu (NH 4) 2 Ni(SO 4) 2.
Nikl je široce používán při výrobě různých chemických zařízení, při stavbě lodí, v elektrotechnice, při výrobě alkalických baterií a pro mnoho dalších účelů.
Speciálně upravený dispergovaný nikl (tzv. Raneyův nikl) je široce používán jako katalyzátor pro různé chemické reakce. Oxidy niklu se používají při výrobě feritických materiálů a jako pigment pro sklo, glazury a keramiku; oxidy a některé soli slouží jako katalyzátory pro různé procesy.
Biologická role
Nikl je jedním ze stopových prvků (cm. MIKROELEMENTY) nezbytné pro normální vývoj živých organismů. Málo se však ví o jeho roli v živých organismech. Je známo, že nikl se účastní enzymatických reakcí u zvířat a rostlin. U zvířat se hromadí v keratinizovaných tkáních, zejména v peří. Zvýšený obsah niklu v půdách vede k endemickým chorobám – u rostlin se objevují ošklivé formy, u zvířat oční choroby spojené s hromaděním niklu v rohovce. Toxická dávka (pro potkany) - 50 mg. Zvláště škodlivé jsou těkavé sloučeniny niklu, zejména jeho tetrakarbonyl Ni(CO) 4 . MPC sloučenin niklu ve vzduchu se pohybuje od 0,0002 do 0,001 mg/m 3 (pro různé sloučeniny).

encyklopedický slovník. 2009 .

Synonyma:

Podívejte se, co je „nikl“ v jiných slovnících:

NIKL- (symbol Ni), kov o atomové hmotnosti 58,69, pořadové číslo 28, patří spolu s kobaltem a železem do skupiny VIII a 4. řady periodického systému Mendělejeva. Oud. v. 8,8, teplota tání 1452 °C. Ve svých obvyklých spojeních N. ...... Velká lékařská encyklopedie

- (symbol Ni), stříbřitě bílý kov, PŘECHODOVÝ PRVEK, objeven v roce 1751. Jeho hlavními rudami jsou sulfidické nikl-železné rudy (pentlandit) a arsenid niklu (nikl). Nikl má složitý proces čištění, včetně diferencovaného rozkladu ... ... Vědecké a technické encyklopedický slovník

- (německý nikl). Kov je stříbřitě bílé barvy a nenachází se v čisté formě. V V poslední době používá se k úpravě nádobí a kuchyňského náčiní. Slovník cizích slov obsažených v ruském jazyce. Chudinov A.N., 1910. NICKEL něm. Nikl… Slovník cizích slov ruského jazyka

Nikl- je poměrně tvrdý šedobílý kov s teplotou tání 1453 stupňů. C. Je feromagnetický, kujný, tažný, pevný a odolný vůči korozi a oxidaci. Nikl je většinou ... ... Oficiální terminologie

Nikl je 17 chemický prvek periodický systém Mendělejeva s atomovým číslem 28. Látka je přechodný kov, který se vyznačuje svou plasticitou a má charakteristickou stříbřitě bílou barvu. Nevykazuje silnou chemickou aktivitu. Samotný název látky v němčině znamená „horský duch“. Nikl je lidem znám již od 17. století, ale dosud nebyl izolován na samostatnou látku. Vyskytoval se v měděných rudách při těžbě mědi a říkalo se mu nepravá měď (kupfernickel) z ducha hor. Izolaci látky jako samostatného kovu provedl Axel Krostedt v roce 1751 a pojmenoval ji „nikl“.

V polovině 18. století bylo lidem známo 12 kovů, dále síra, fosfor, uhlík a arsen. Zároveň k nim přibyl nikl, kterému bylo přiděleno 17. číslo.

Charakteristika niklu

Nově objevený prvek nenašel své uplatnění hned. Teprve o dvě století později začali lidé aktivně používat kov. Oblíbeným se stal zejména v hutnictví. Jak se ukázalo, nikl je vynikající legující prvek pro ocel a železo. Slitiny s niklem jsou tedy velmi odolné vůči různým chemickým vlivům, nepodléhají korozi a odolávají i velmi vysokým teplotám. Například slitina niklu a železa, které se v metalurgii říká invar, není schopna působením vysokých teplot expandovat, to je jeden z hlavních důvodů, proč se invar používá k výrobě kolejnic pro železnice a mnoho dalších prvků.

Fyzikální vlastnosti niklu

Nikl je kov s charakteristickým žluto-stříbrným odstínem. Na čerstvém vzduchu si zachovává barvu a lesk, nebledne. Tvrdost kovu podle Brinella je 600-800 MN/m 2 . Navzdory své poměrně vysoké tvrdosti se kov dobře hodí k různým fyzikálním vlivům a úpravám, včetně kování a leštění. To umožňuje použití niklu k výrobě velmi tenkých a jemných předmětů.

Kov má magnetické vlastnosti i při dostatečně nízkých teplotách (až -340 0 C). Nepodléhá korozi.

Fyzikální vlastnosti niklu

protonové číslo	28
Atomová hmotnost, a.u.m	58,69
Atomový průměr, pm	248
Hustota, g/cm³	8,902
Měrná tepelná kapacita, J/(K mol)	0,443
Tepelná vodivost, W/(m K)	90,9
Teplota tání, °С	1453
Bod varu, °С	2730-2915
Teplo tání, kJ/mol	17,61
Výparné teplo, kJ/mol	378,6
Molární objem, cm³/mol	6,6
Metalová skupina	Těžký kov

Chemické vlastnosti niklu

Nikl má atomové číslo 28 a v chemické nomenklatuře se označuje symbolem Ni. Má to molární hmotnost 58,6934 g/mol. Atom niklu má poloměr 124 pm. Jeho elektronegativita na Paulingově stupnici je 1,94, elektronický potenciál je 0,25 V.

Kov není vystaven negativním účinkům vzduchu a vody. To je způsobeno tvorbou filmu na jeho povrchu ve formě oxidu niklu (NiO), který zabraňuje jeho další oxidaci.

Reaguje s kyslíkem pouze za určitých podmínek, zejména při silném zahřátí. Při vysokých teplotách je také schopen interagovat s absolutně všemi halogeny.

Vykazuje prudkou reakci v kyselině dusičné, stejně jako v roztocích s amoniakem. Některé soli, jako jsou chlorovodíkové a sírové soli, však rozpouštějí kov spíše pomalu. Ale v kyselině fosforečné se vůbec nerozpouští.

Získání niklu

Hlavním materiálem pro těžbu niklu jsou rudy měď-nikl sulfid. Z takových rud se tedy získává asi 80 % niklu z celkové produkce ve světě, kromě Ruska. Rudy jsou podrobeny selektivnímu obohacování flotací, po které se z rudy oddělují koncentráty mědi, niklu a pyrhotitů.

K získání čistého kovu se používá koncentrát niklové rudy, který se spolu s tavidly taví v elektrických dolech nebo v dozvukových pecích. Výsledkem tohoto procesu je separace odpadních hornin a získávání niklu ve formě kamínku, který obsahuje až 15 % niklu.

Někdy, než je koncentrát odeslán k tavení, je podroben vypalování a aglomeraci. Složení sulfidové taveniny (matu) po procesu tavení obsahuje také Fe, Co a téměř úplně Cu a také ušlechtilé kovy. Dále se oddělí železo, po kterém zůstane slitina, která obsahuje měď a nikl. Slitina je podrobena pomalému ochlazování, po kterém je jemně mleta a odeslána k další flotaci, aby se tyto dva prvky oddělily. Cu a Ni lze také oddělit tzv. karbonylovým procesem, který je založen na reverzibilitě reakce.

Nejběžnější jsou tři způsoby, jak získat nikl:

Regenerační. Základem je silikátová ruda, ze které se za účasti uhelného prachu tvoří železo-niklové pelety obsahující od 5 % do 8 % niklu. Pro tento proces se používají rotační trubkové pece. Poté jsou pelety očištěny od síry, kalcinovány a ošetřeny roztokem amoniaku, ze kterého se po okyselení získává nikl.
karbonyl. Tato metoda se také nazývá Mondova metoda. Na základě výroby měděno-niklového kamínku ze sulfidové rudy. Přes kamínek prochází pod vysokým tlakem CO, v důsledku čehož vzniká tetrakarbonyl nikl, ze kterého se vlivem vysokých teplot uvolňuje extra čistý nikl.
Aluminotermické. Tato metoda na základě získávání niklu z oxidové rudy: 3NiO + 2Al = 3Ni + Al 2 O 3

Sloučeniny niklu

Nikl tvoří mnoho různých sloučenin, organických i anorganických, z nichž každá se používá v určitých oblastech lidské činnosti.

Anorganické sloučeniny niklu

Mezi nimi stojí za zmínku oxidy. Zejména jeho monoxid, k jehož tvorbě dochází v důsledku reakce kovu a kyslíku při dostatečně vysoké teplotě přesahující 500 0 C, se používá jako materiál, ze kterého se vyrábějí barvy a emaily v keramické a sklářské výrobě. A při výrobě anod, které se používají v alkalických bateriích, se používá seskvioxid niklu Ni 2 O 3. K jeho získání se dusičnan nikelnatý nebo chlorečnan nikelnatý velmi pomalu zahřívá.

Ne poslední místo se také dává hydroxidům niklu. Například Ni(OH) 2 vzniká v důsledku působení alkálií na vodné roztoky solí niklu. Tento hydroxid se vyznačuje světle zelenou barvou. Z hydroxidu nikelnatého vzniká vlivem oxidačního činidla v alkalickém prostředí hydratovaný oxid, na jehož základě funguje alkalická baterie Edison. Výhodou této baterie je její schopnost zůstat dlouho nenabitá, zatímco klasická olověná baterie nemůže zůstat dlouho nenabitá.

Nikelnaté soli se zpravidla tvoří jako výsledek interakce NiO nebo Ni(OH)2 s různými kyselinami. Rozpustné soli niklu ve většině případů tvoří krystalické hydráty. Nerozpustnými solemi jsou fosforečnan Ni3(P04)2 a křemičitan Ni2Si04. Krystalické hydráty a roztoky se vyznačují nazelenalou barvou a bezvodé soli žlutou nebo hnědožlutou barvou.

Existují také komplexní sloučeniny niklu. Pro jejich tvorbu se oxid nikelnatý rozpustí v roztoku amoniaku. Dimetylglyoximát niklu Ni(C 4 H 6 N 2 O 2) 2 se používá jako reakce na ionty niklu. Vyznačuje se zbarvením kyselého prostředí do červena.

Sloučeniny niklu (III) jsou nejméně typické sloučeniny niklu. Z nich je známa černá látka, která se získává jako výsledek oxidace hydroxidu nikelnatého v alkalickém prostředí chlornanem nebo halogeny:

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

Organické sloučeniny niklu

Ni-C vazba se provádí dvěma způsoby:

Typ Y. Takové sloučeniny se nazývají y-komplexy. Tyto zahrnují sloučeniny, které mají následující formu: a kde R=Alk nebo Ar, L=PR3, kde X je acidoligand.
R-typ. Říká se jim p-komplexy. Mezi ně patří alkenové a polyenové organoniklové sloučeniny, které zahrnují nikl v nulovém oxidačním stavu. Takové sloučeniny se vyznačují zpravidla trigonální nebo tetraedrickou strukturou.