Sille on ominaista erinomainen korroosionkestävyys, korkea lujuus, esteettinen vetovoima ja kyky ottaa mikä tahansa sille annettu muoto. Ominaisuuksiensa ansiosta tämä . Yli 60 % nikkelistä menee ruostumattoman teräksen tuotantoon.

Nikkelin osallistuessa he rakentavat taloja, esiintyvät mielenkiintoisesti arkkitehtoninen suunnittelu, tehdä seinäkoristeita ja tehdä syöksyputkia. Nikkeli on läsnä elämässämme kaikkialla. Siksi tarkastelemme tänään sen nikkelin koostumusta, rakennetta ja ominaisuuksia.

Nikkeli on valkoista hopeanvärisellä sävyllä. Tämä metalli yhdistetään usein muihin materiaaleihin. Tämän seurauksena muodostuu seoksia.

• Nikkeliä löytyy ruoasta maankuorta, vedessä ja jopa ilmassa.
• Nikkelissä on kasvokeskeinen kuutiohila (a = 3,5236A). Normaalitilassaan se esitetään β-modifioinnin muodossa. Katodisputteroinnin aikana se siirtyy α-modifikaatioon kuusikulmaisella hilalla. Jos nikkeliä kuumennetaan edelleen 200 °C:seen, sen hila muuttuu kuutioiseksi.
• Nikkelissä on keskeneräinen 3D-elektronikuori, joten se luokitellaan siirtymämetalliksi.
• Alkuaine nikkeli on yksi tärkeimmistä magneettisista seoksista ja materiaaleista, joilla on alhaisin lämpölaajenemiskerroin.

Nikkeli, jota ei ole jalostettu ja louhittu luonnossa, koostuu viidestä stabiilista isotoopista. Nikkeli on Mendelejevin jaksollisessa järjestelmässä numero 28. Tämän alkuaineen atomimassa on 58,70.

Nikkelin ominaisuudet

Tiheys ja massa

Nikkeli kuuluu sarjaan raskasmetallit. Sen tiheys on kaksi kertaa suurempi kuin titaanimetallin, mutta on lukuarvoltaan sama kuin tiheys.

Nikkelin ominaistiheyden numeerinen arvo on 8902 kg/m3. Nikkelin atomimassa: 58,6934 amu e.m. (g/mol).

Mekaaniset ominaisuudet

Nikkelillä on hyvä muokattavuus ja sitkeys. Näiden ominaisuuksien ansiosta se voidaan rullata helposti. Se on melko helppo saada ohuita levyjä ja pienet putket.

Lämpötiloissa 0 - 631 K nikkelistä tulee ferromagneettista. Tämä prosessi johtuu nikkeliatomin ulkokuorten erityisestä rakenteesta.

Seuraavat nikkelin mekaaniset ominaisuudet tunnetaan:

• Lisääntynyt voima.
• Vetolujuus 450 MPa.
• Materiaalin korkea plastisuus.
• Korroosionkestävyys.
• Korkea sulamispiste.
• Korkea katalyyttinen kyky.

Kuvatun metallin mekaaniset ominaisuudet riippuvat epäpuhtauksien läsnäolosta. Rikkiä, vismuttia ja antimonia pidetään vaarallisimpina ja haitallisimpina. Jos nikkeli on kyllästetty kaasuilla, sen mekaaniset ominaisuudet huononevat.

Lämmön- ja sähkönjohtavuus

• Nikkelimetallilla on seuraava lämmönjohtavuus: 90,1 W/(m·K) (25 °C:ssa).
• Nikkelin sähkönjohtavuus on 11 500 000 Sim/m.

Korroosionkestävyys

Korroosionkestävyys ymmärretään metallin kyvyksi vastustaa tuhoa, kun se altistuu aggressiiviselle ympäristölle. Nikkeli on erittäin korroosionkestävä materiaali.

Nikkeli ei ruostu seuraavissa ympäristöissä:

• Ympäröivä tunnelma. Nikkeli kestää hyvin korkeita lämpötiloja. Jos nikkeli altistetaan teollisuusilmalle, se kehittää aina ohuen kalvon, joka saa nikkelin tummumaan.
• Alkalit kuumassa ja kylmässä muodossa sekä niiden sulassa tilassa.
• orgaaniset hapot.
• epäorgaaniset hapot.

Lisäksi nikkeli ei ruostu kuumissa alkoholeissa ja rasvahapoissa. Tästä johtuen tätä metallia käytetään laajasti elintarviketeollisuudessa.

Myös kemianteollisuus käyttää laajasti nikkeliä. Tämä johtuu nikkelin korroosionkestävyydestä korkeita lämpötiloja ja suuria liuospitoisuuksia vastaan.

Nikkeli on herkkä korroosiolle seuraavissa ympäristöolosuhteissa:

• Merivesi.
• Hypokloriitin alkaliset liuokset.
• Rikki tai mikä tahansa rikkiä sisältävä väliaine.
• Hapettavien suolojen liuokset.
• Ammoniakkihydraatti ja ammoniakkivesi.

Nikkelin myrkyllisyyttä käsitellään alla.

Lämpötilat

Seuraavat nikkelin termodynaamiset ominaisuudet tunnetaan:

• Nikkelin sulamispiste: 1726 K tai 2647 °F tai 1453 °C.
• Nikkelin kiehumispiste: 3005 K tai 4949 °F tai 2732 °C.
• Valulämpötila: 1500-1575 °C.
• Hehkutuslämpötila: 750 - 900 °C.

Myrkyllisyys ja ympäristöystävällisyys

Suurina määrinä nikkelillä on myrkyllinen vaikutus kehoon. Jos puhumme sen ottamisesta ruoan kanssa, tämän elementin lisääntynyt pitoisuus aiheuttaa varmasti uhan terveydelle.

Ylimääräisen nikkelin yleinen negatiivinen seuraus on allergia. Myös kun tämä metalli (suuria määriä) altistuu keholle, ilmenee maha- ja suoliston häiriöitä, punasolujen pitoisuus kasvaa välttämättä. Nikkeli voi aiheuttaa kroonista keuhkoputkentulehdusta, munuaisten stressiä ja keuhkojen toimintahäiriöitä. Liiallinen nikkeli aiheuttaa keuhkosyöpää.

Jos juomavedessä on 250 nikkelihiukkasta miljoonaa vesihiukkasta kohden, tämä pitoisuus voi aiheuttaa verisairauksia ja munuaisongelmia. Tämä on kuitenkin melko harvinainen tapaus.

Nikkeliä löytyy tupakansavusta. Tämän nikkeliä sisältävän savun tai pölyn hengittäminen johtaa keuhkoputkentulehdukseen ja keuhkojen toiminnan heikkenemiseen. Tätä ainetta on mahdollista saada olosuhteissa tai epäsuotuisilla ekologisilla alueilla.

Nikkelin myrkyllisyys on vaarallista vain suuria määriä nautittuna. Jos nikkeliä käytetään teollisuudessa ja rakennusteollisuudessa, se ei ole vaarallista.

Muut ominaisuudet

Nikkelillä on myös seuraavat ominaisuudet:

• erityisiä sähkövastus nikkeli on 68,8 nom m.
• Kemiallisesti nikkeli muistuttaa rautaa, kobolttia, kuparia ja joitakin jalometalleja.
• Nikkeli reagoi hapen kanssa 500 C:n lämpötilassa.
• Jos nikkeli siirtyy hienojakoiseen tilaan, se voi syttyä itsestään.
• Nikkeli ei reagoi typen kanssa edes erittäin korkeissa lämpötiloissa.
• Nikkeli liukenee hitaammin happoihin kuin rauta.

aiheesta: Nikkeli ja sen ominaisuudet

Teoksen ovat laatineet ryhmän 5202 2. vuoden opiskelijat

Nikitin Dmitry ja Sharhemullin Emil.

Kazan 2013

Fyysiset ominaisuudet Nikkeli.

Elementti löydettiin vuonna 1761. Nikkeli on kemiallisten alkuaineiden jaksollisen järjestelmän kymmenennen ryhmän alkuaine. I. Mendelejev, atominumerolla 28. Hopeanvalkoinen metalli, joka ei tummu ilmassa. AT puhdas muoto erittäin muovinen ja kestää painekäsittelyä. Se on ferromagneetti, ts. kun se johtaa virtaa sen läpi, sillä on selvät magneettiset ominaisuudet. Nikkeliatomeilla on ulkoinen elektroninen konfiguraatio 3d 8 4s 2 . Se on muokattava ja muokattava metalli, jonka avulla siitä voidaan valmistaa ohuimpia levyjä ja putkia.

Nikkelin kemialliset ominaisuudet

Ni on kemiallisesti samanlainen kuin Fe ja Co, mutta myös Cu ja jalometallit. Yhdisteissä sen valenssi vaihtelee (useimmiten 2-valenttinen). Nikkeli on keskiaktiivinen metalli. Imee (erityisesti hienojakoisessa tilassa) suuria määriä kaasuja

Nikkeli palaa vain jauheena. Tässä tapauksessa se muodostaa kaksi oksidia NiO ja Ni 2 O 3 ja vastaavasti kaksi hydroksidia Ni(OH) 2 ja Ni(OH) 3. Tärkeimmät liukoiset nikkelisuolat ovat asetaatti, kloridi, nitraatti ja sulfaatti. Suolojen vesiliuokset ovat yleensä väriltään vihreitä ja vedettömät suolat keltaisia ​​tai ruskeankeltaisia. jota käytetään usein analyyttisessä kemiassa.

N:n kyllästyminen kaasuilla huonontaa sen mekaanisia ominaisuuksia. Vuorovaikutus hapen kanssa alkaa 500 °C:ssa; hienojakoisessa tilassa N. on pyroforinen - se syttyy itsestään ilmassa. Oksideista tärkein oksidi on NiO - vihertäviä kiteitä, käytännössä veteen liukenemattomia (mineraali bunseniitti). Hydroksidi saostuu nikkelisuolojen liuoksista, kun emäksiä lisätään suuren omenanvihreän sakan muodossa. Kuumennettaessa H. yhdistyy halogeenien kanssa muodostaen NiX 2:ta. Rikkihöyryssä palaminen tuottaa sulfidin, joka on koostumukseltaan samanlainen kuin Ni 3 S 2 . Monosulfidi NiS voidaan saada kuumentamalla NiO rikillä. N. ei reagoi typen kanssa edes korkeissa lämpötiloissa (jopa 1400 °C)

Nestemäisessä tilassa N. liuottaa huomattavan määrän C:tä, joka saostuu jäähtyessään grafiitin muodossa. Kun grafiitti eristetään, N. menettää muokattavuuden ja kyvyn käsitellä paineella.

Nikkeli kestää vettä. Orgaaniset hapot vaikuttavat N:ään vasta pitkäaikaisessa kosketuksessa sen kanssa. Rikki ja suolahappo hitaasti liuottaa N.; laimennettu typpihappo - erittäin helppoa; väkevä HNO 3 passivoi N:a, mutta vähäisemmässä määrin kuin rauta. Vuorovaikutuksessa happojen kanssa muodostuu 2-arvoisen Ni:n suoloja. Lähes kaikki Ni(II)-suolat ja vahvoja happoja hyvin veteen liukenevia, niiden liuokset ovat happamia hydrolyysin vuoksi.

Nikkelin monimutkaiset yhdisteet.

Nikkelin sidos kompleksit - tärkeitä diagnostinen prosessi analyyttista kemiaa varten.

Nikkelille on ominaista kompleksien muodostuminen. Siten Ni2+-kationi ammoniakin kanssa muodostaa heksaammiinikompleksin 2+ ja dikvatetraamiinikompleksin 2+. Nämä kompleksit anionien kanssa muodostavat sinisiä tai violetteja yhdisteitä.

Liukenemattomia suoloja ovat oksalaatti ja fosfaatti (vihreä väri), kolme sulfidia: NiS (musta), Ni 3 S 2 (keltaisen pronssi) ja Ni 3 S 4 (hopeavalkoinen). Tai nikkelidimetyyliglyoksimaatti Ni (C 4 H 6 N 2 O 2) 2, joka antaa kirkkaan punaisen värin happamassa ympäristössä, jota käytetään laajasti kvalitatiivisessa analyysissä nikkelin havaitsemiseksi.

Nikkeli(II)-suolojen vesiliuokset sisältävät heksaakvanikkeli(II) 2+ -ionin. Kun lisätään näitä ioneja sisältävään liuokseen, ammoniakkiliuos nikkeli(II)hydroksidi, vihreä hyytelömäinen aine, saostuu. Tämä sakka liukenee, kun lisätään ylimäärä ammoniakkia heksamminennikkeli(II) 2+ -ionien muodostumisen vuoksi.

Nikkeli muodostaa komplekseja tetraedrisillä ja litteillä neliörakenteilla. Esimerkiksi tetrakloorinikelaatti(II)2−-kompleksilla on tetraedrirakenne, kun taas tetrasyaaninikelaatti(II)2−kompleksilla on tasomainen neliörakenne.

Ni 2+ -ionien reaktio dimetyyliglyoksiimin kanssa on ominaista, mikä johtaa vaaleanpunaisen punaisen nikkelidimetyyliglyoksimaatin muodostumiseen. Tätä reaktiota käytetään nikkelin kvantitatiivisessa määrityksessä, ja reaktiotuotetta käytetään pigmenttinä kosmeettisissa materiaaleissa ja muihin tarkoituksiin.

Elementin kvantifiointi.

Se suoritetaan pääasiassa seuraavilla menetelmillä:

1) Saostus nikkelidimetoiglioksimaatin muodossa, kuten jo mainittiin.

2) saostus enikkeli-alfa-bentsyylidioksiimin muodossa.

3) Saostus nikkelihydroksidin muodossa (3) . Tämä reaktio suoritetaan käyttämällä emäksistä potaskaa ja bromivettä.

4) Saostuminen sulfidin muodossa. Jos nikkelioksidia käytetään painomuodossa2.

5) Elektrolyyttinen menetelmä

6) Volumetrinen menetelmä - eli kaliumsyanidin titraus kompleksisen syanidin muodostamiseksi (Kalium 2 nikkeliä neljä kertaa)

7) Kolorimetrinen menetelmä, joka perustuu heksamiinin nikkeli-ionin värin muutokseen tai liukoisen kompleksiyhdisteen punaiseen väriin, joka muodostuu nikkeli-ionien 3 reaktiossa dimetyyliglyoksiimin kanssa alkalisessa liuoksessa hapettavan aineen läsnä ollessa. agentti.

8) Kompleksometrinen menetelmä.

GRAVIMETRINEN MENETELMÄ NIKKELIN MÄÄRITTÄMISEKSI Menetelmä perustuu nikkelin saostukseen ammoniakkiliuoksessa dimetyyliglyoksiimin kanssa niukkaliukoisena yhdistelmäyhdisteenä sitruuna- tai viinihapon läsnä ollessa.

TITRIMETRINEN MENETELMÄ NIKKELIN MÄÄRITTÄMISEKSI

Menetelmä perustuu nikkelin saostukseen ammoniakkiliuoksessa dimetyyliglyoksiimin kanssa niukkaliukoisena kompleksisena yhdisteenä sitruuna- tai viinihapon läsnä ollessa ja nikkelin määrittämiseen kompleksometrisellä titrauksella indikaattorina eriokromimustalla T.

Tarina

Nikkeli (englanniksi, ranskaksi ja saksaksi Nickel) löydettiin vuonna 1751. Saksilaiset kaivostyöläiset olivat kuitenkin hyvin tietoisia malmista, joka ulkoisesti muistutti kuparimalmia ja jota käytettiin lasinvalmistuksessa lasin värjäykseen vihreä väri. Kaikki yritykset saada kuparia tästä malmista epäonnistuivat, ja siksi ne onnistuivat myöhään XVII sisään. Malmi sai nimen Kupfernickel, joka tarkoittaa karkeasti "kuparipaholaista". Tätä malmia (punainen nikkelipyriitti NiAs) tutki vuonna 1751 ruotsalainen mineralogi Kronstedt. Hän onnistui saamaan vihreää oksidia ja jälkimmäistä pelkistämällä uuden metallin nimeltä nikkeli. Kun Bergman sai metallin puhtaammassa muodossa, hän havaitsi, että metallin ominaisuudet olivat samanlaisia ​​kuin raudalla; Nikkeliä ovat tutkineet yksityiskohtaisemmin monet kemistit Proustista alkaen. Nikkel on kiroussana kaivostyöläisten kielessä. Se muodostettiin vääristetystä Nicolaus-sanasta, jolla oli useita merkityksiä. Mutta pääasiassa sana Nicolaus palveli luonnehtimaan kaksinaamaisia ​​ihmisiä; Lisäksi se merkitsi "ilkikurista pientä henkeä", "petollista loiferia" jne. Venäläisessä kirjallisuudessa alku XIX sisään. käytettiin nimiä nikolan (Scherer, 1808), nikolan (Zakharov, 1810), nikol ja nikkeli (Dvigubsky, 1824).

Fyysiset ominaisuudet

Nikkelimetallilla on hopeanhohtoinen väri kellertävällä sävyllä, se on erittäin kovaa, sitkeää ja muokattavaa, kiillottaa hyvin, vetää puoleensa magneettia, jolla on magneettisia ominaisuuksia alle 340 °C:n lämpötiloissa.

Kemiallisia ominaisuuksia
Nikkelidikloridi (NiCl2)

Nikkeliatomien ulkoinen elektroninen konfiguraatio on 3d84s2. Ni(II):n hapetusaste on nikkelin vakain.
Nikkeli muodostaa yhdisteitä, joiden hapetusaste on +2 ja +3. Tässä tapauksessa nikkeli, jonka hapetusaste on +3, on vain kompleksisten suolojen muodossa. Nikkeli +2 -yhdisteille se tunnetaan suuri määrä tavalliset ja monimutkaiset yhdisteet. Nikkelioksidi Ni2O3 on voimakas hapetin.
Nikkelille on ominaista korkea korroosionkestävyys - se on vakaa ilmassa, vedessä, emäksissä, useissa hapoissa. Kemiallinen kestävyys johtuu sen taipumuksesta passivoida - tiheän oksidikalvon muodostumisesta sen pinnalle, jolla on suojaava vaikutus. Nikkeli liukenee aktiivisesti typpihappo.
Hiilimonoksidin CO:n kanssa nikkeli muodostaa helposti haihtuvan ja erittäin myrkyllisen karbonyylin Ni(CO)4:n.
Hienojakoinen nikkelijauhe on pyroforista (syttyy itsestään ilmassa).

Nikkeli palaa vain jauheena. Muodostaa kaksi oksidia NiO ja Ni2O3 ja vastaavasti kaksi hydroksidia Ni(OH)2 ja Ni(OH)3. Tärkeimmät liukoiset nikkelisuolat ovat asetaatti, kloridi, nitraatti ja sulfaatti. Liuokset ovat yleensä väriltään vihreitä, kun taas vedettömät suolat ovat keltaisia ​​tai ruskeankeltaisia. Liukenemattomia suoloja ovat oksalaatti ja fosfaatti (vihreä), kolme sulfidia NiS (musta), Ni2S3 (keltainen pronssi) ja Ni3S4 (musta). Nikkeli muodostaa myös lukuisia koordinaatio- ja monimutkaisia ​​yhdisteitä. Esimerkiksi nikkelidimetyyliglyoksimaatti Ni(C4H6N2O2)2, joka antaa kirkkaan punaisen värin happamissa väliaineissa, on laajalti käytetty kvalitatiivisessa analyysissä nikkelin havaitsemiseksi.
Purkissa oleva nikkelisulfaatin vesiliuos on vihreää.

Nikkeli(II)-suolojen vesiliuokset sisältävät heksaakvanikkeli(II) 2+ -ionin. Kun näitä ioneja sisältävään liuokseen lisätään ammoniakkiliuosta, nikkeli(II)hydroksidi, vihreä hyytelömäinen aine, saostuu. Tämä sakka liukenee, kun lisätään ylimäärä ammoniakkia heksamminennikkeli(II) 2+ -ionien muodostumisen vuoksi.
Nikkeli muodostaa komplekseja tetraedrisillä ja litteillä neliörakenteilla. Esimerkiksi tetrakloorinikelaatti(II)2−-kompleksilla on tetraedrirakenne, kun taas tetrasyaaninikelaatti(II)2−kompleksilla on tasomainen neliörakenne.
Kvalitatiivisessa ja kvantitatiivisessa analyysissä nikkeli(II)-ionien havaitsemiseen käytetään butaanidionioksiimin alkalista liuosta, joka tunnetaan myös nimellä dimetyyliglyoksiimi. Kun se on vuorovaikutuksessa nikkeli(II)-ionien kanssa, muodostuu punainen koordinaatioyhdiste bis(butaanidionidioksimato)nikkeli(II). Se on kelaattiyhdiste ja butaanidionioksimaattiligandi on kaksihampainen.

Luonnossa oleminen

Nikkeli on melko yleinen luonnossa - sen pitoisuus maankuoressa on n. 0,01 % (massa). Maankuoressa sitä löytyy vain sidottu muoto, rautameteoriitit sisältävät alkuperäistä nikkeliä (jopa 8 %). Sen pitoisuus ultraemäksissä on noin 200 kertaa suurempi kuin happamissa (1,2 kg/t ja 8 g/t). Ultramafisissa kivissä nikkelin hallitseva määrä liittyy oliviineihin, jotka sisältävät 0,13–0,41 % Ni. Se korvaa raudan ja magnesiumin isomorfisesti. Pieni osa nikkelistä on sulfidien muodossa. Nikkelillä on siderofiilisiä ja kalkofiilisiä ominaisuuksia. Magman rikkipitoisuuden lisääntyessä ilmaantuu nikkelisulfideja yhdessä kuparin, koboltin, raudan ja platinoidien kanssa. Hydrotermisessä prosessissa nikkeli muodostaa koboltin, arseenin ja rikin ja joskus vismutin, uraanin ja hopean kanssa kohonneita pitoisuuksia nikkeliarsenideina ja sulfideina. Nikkeliä löytyy yleisesti sulfidi- ja arseenia sisältävistä kupari-nikkelimalmeista.

* Nikkeli (punainen nikkelipyriitti, kupfernikkeli) NiAs
* kloantiitti (valkoinen nikkelipyriitti) (Ni, Co, Fe)As2
* garnieriitti (Mg, Ni)6(Si4O11)(OH)6*H2O ja muut silikaatit
* magneettiset pyriitit (Fe, Ni, Cu)S
* arseeni-nikkelikiilto (gersdorfiitti) NiAsS,
* pentlandiitti (Fe,Ni)9S8

Kasveissa keskimäärin 5 × 10 -5 painoprosenttia nikkeliä, merieläimissä - 1,6 × 10 -4, maaeläimissä - 1 × 10 -6, ihmiskehossa - 1 ... 2 × 10 -6 . Nikkelistä tiedetään paljon eliöissä. On esimerkiksi todettu, että sen pitoisuus ihmisen veressä muuttuu iän myötä, että eläimillä nikkelin määrä elimistössä lisääntyy ja lopuksi on olemassa joitakin kasveja ja mikro-organismeja - nikkelin "rikastimia", jotka sisältävät tuhansia ja jopa satoja tuhansia kertoja enemmän nikkeliä kuin ympäristö.
Nikkelimalmiesiintymät

Nikkelimalmien pääesiintymät sijaitsevat Kanadassa, Venäjällä, Uudessa-Kaledoniassa, Filippiineillä, Indonesiassa, Kiinassa, Suomessa ja Australiassa. Nikkelin luonnolliset isotoopit.
Luonnonnikkeli sisältää 5 stabiilia isotooppia: 58Ni (68,27%), 60Ni (26,10%), 61Ni (1,13%), 62Ni (3,59%), 64Ni (0,91%).

Kuitti

Malmeissa olevan nikkelin kokonaisvarannot vuoden 1998 alussa ovat arviolta 135 miljoonaa tonnia, josta luotettavat varat ovat 49 miljoonaa tonnia.
Nikkelin päämalmit - nikkeli (kupfernikkeli) NiAs, milleriitti NiS, pentlandiitti (FeNi)9S8 - sisältävät myös arseenia, rautaa ja rikkiä; Pentlandiittia esiintyy myös magmaisessa pyrrotiitissa. Myös muut malmit, joista Ni louhitaan, sisältävät Co-, Cu-, Fe- ja Mg-epäpuhtauksia. Joskus nikkeli on jalostusprosessin päätuote, mutta useammin sitä saadaan sivutuotteena muissa metalliteknologioissa. Luotettavista varannoista eri lähteiden mukaan 40-66% nikkelistä on "hapettuneissa nikkelimalmeissa" (ONR), 33% - sulfidissa, 0,7% - muissa. Vuodesta 1997 OHP:n jalostuksessa tuotetun nikkelin osuus oli noin 40 % maailman tuotannosta. Teollisissa olosuhteissa OHP jaetaan kahteen tyyppiin: magnesiumoksidi ja rautapitoinen.
Tulenkestävät magnesiomalmit pääsääntöisesti sulatetaan sähköisesti ferronikkelille (5-50% Ni + Co, riippuen raaka-aineen koostumuksesta ja teknisistä ominaisuuksista).

Rautapitoisimmat - lateriittiset malmit käsitellään hydrometallurgisilla menetelmillä käyttäen ammoniakki-karbonaattiliuotusta tai rikkihappo-autoklaaviliuotusta. Riippuen raaka-aineiden koostumuksesta ja käytetyistä teknologioista näiden teknologioiden lopputuotteet ovat: nikkelioksidi (76-90 % Ni), sintteri (89 % Ni), sulfidirikasteet erilainen koostumus sekä metallista nikkelielektrolyyttiä, nikkelijauheita ja kobolttia.
Vähemmän rautapitoiset - nontroniittimalmit sulavat mattaiksi. Täydellä kierrolla toimivissa yrityksissä jatkokäsittelysuunnitelma sisältää nikkelioksidin muuntamisen, paahtamisen ja sähkösulatuksen metallisen nikkelin saamiseksi. Matkan varrella uutettua kobolttia tuotetaan metallin ja/tai suolojen muodossa. Toinen nikkelin lähde: Etelä-Walesin hiilen tuhkassa Englannissa - jopa 78 kg nikkeliä tonnia kohti. Lisääntynyt nikkelipitoisuus joissakin hiileissä, öljyssä ja liuskeessa viittaa mahdolliseen nikkelipitoisuuteen fossiileissa. eloperäinen aine. Tämän ilmiön syitä ei ole vielä selvitetty.

Suurin osa nikkelistä saadaan garnieriitista ja magneettisista pyriiteistä.

1. Silikaattimalmi pelkistetään hiilipölyllä kiertoputkiuuneissa rauta-nikkelipelleteiksi (5-8 % Ni), jotka sitten puhdistetaan rikistä, kalsinoidaan ja käsitellään ammoniakkiliuoksella. Kun liuos on tehty happamaksi, siitä saadaan elektrolyyttisesti metallia.
2. Karbonyylimenetelmä (Mond-menetelmä). Ensinnäkin kupari-nikkelikivi saadaan sulfidimalmista, jonka yli CO johdetaan korkeassa paineessa. Muodostuu helposti haihtuvaa tetrakarbonyylinikkeliä, jonka lämpöhajoaminen tuottaa erityisen puhtaan metallin.
3. Aluminoterminen menetelmä nikkelin talteenottamiseksi oksidimalmista: 3NiO + 2Al = 3Ni + Al2O3

Sovellus

Seokset

Nikkeli on useimpien superseosten, korkean lämpötilan materiaalien perusta, joita käytetään ilmailuteollisuudessa voimalaitosten osissa.

* Monel-metalli (65 - 67% Ni + 30 - 32% Cu + 1% Mn), lämmönkestävä 500 °C asti, erittäin korroosionkestävä;
* valkokulta (esimerkiksi 585 näytettä sisältää 58,5 % kultaa ja hopean ja nikkelin (tai palladiumin) seosta (ligatuuria));
* nikromi, vastuslejeerinki (60 % Ni + 40 % Cr);
* permalloy (76 % Ni + 17 % Fe + 5 % Cu + 2 % Cr), sillä on korkea magneettinen suskeptibiliteetti ja erittäin pienet hystereesihäviöt;
* Invar (65 % Fe + 35 % Ni), melkein ei pidennä kuumennettaessa;
* Lisäksi nikkeliseoksia ovat nikkeli- ja kromi-nikkeliteräkset, nikkelihopea ja erilaiset vastuslejeeringit, kuten konstantaani, nikkeli ja manganiini.

nikkelipinnoitus

Nikkelöinti tarkoittaa nikkelipinnoitteen luomista toisen metallin pinnalle suojaamaan sitä korroosiolta. Se suoritetaan galvanoimalla käyttämällä elektrolyyttejä, jotka sisältävät nikkeli(II)sulfaattia, natriumkloridia, boorihydroksidia, pinta-aktiivisia aineita ja kiiltäviä aineita sekä liukoisia nikkelianodeja. Syntyneen nikkelikerroksen paksuus on 12–36 µm. Pinnan kiillon pysyvyys voidaan varmistaa seuraavalla kromauksella (kromikerroksen paksuus 0,3 µm).

Virtaton nikkelipinnoitus suoritetaan liuoksessa, jossa on nikkeli(II)kloridin ja natriumhypofosfiitin seosta natriumsitraatin läsnä ollessa:

NiCl2 + NaH2PO2 + H2O = Ni + NaH2PO3 + 2HCl

Prosessi suoritetaan pH:ssa 4-6 ja 95 °C:ssa.

Akun tuotanto

Rauta-nikkeli-, nikkeli-kadmium-, nikkeli-sinkki-, nikkeli-vety-akkujen valmistus.

Säteilytekniikat

63Ni-nuklidia emittoivien β+-hiukkasten puoliintumisaika on 100,1 vuotta, ja sitä käytetään krytroneissa.

Lääke

* Sitä käytetään kannatinjärjestelmien valmistukseen (titaaninikkeli).
* Proteesit

kolikoiden

Nikkeliä käytetään laajasti kolikoiden valmistuksessa monissa maissa. Yhdysvalloissa 5 sentin kolikko tunnetaan puhekielenä nikkelinä.

Biologinen rooli

Biologinen rooli: Nikkeli on yksi elävien organismien normaalille kehitykselle välttämättömistä hivenaineista. Sen roolista elävissä organismeissa tiedetään kuitenkin vähän. Nikkelin tiedetään osallistuvan eläinten ja kasvien entsymaattisiin reaktioihin. Eläimillä se kerääntyy keratinoituneisiin kudoksiin, erityisesti höyheniin. Maaperän lisääntynyt nikkelipitoisuus johtaa endeemisiin sairauksiin - rumia muotoja esiintyy kasveissa ja silmäsairauksia eläimissä, jotka liittyvät nikkelin kertymiseen sarveiskalvoon. Myrkyllinen annos (rotille) - 50 mg. Erityisen haitallisia ovat haihtuvat nikkeliyhdisteet, erityisesti sen tetrakarbonyyli-Ni(CO)4. Nikkeliyhdisteiden MPC ilmassa vaihtelee välillä 0,0002 - 0,001 mg/m3 (eri yhdisteille).

Fysiologinen toiminta

Nikkeli on pääasiallinen allergian (kosketusihottuman) aiheuttaja metallille, joka joutuu kosketuksiin ihon kanssa (korut, kellot, farkut). Euroopan unionissa ihmisen ihon kanssa kosketuksiin joutuvien tuotteiden nikkelipitoisuus on rajallinen.
Nikkelikarbonyyli on erittäin myrkyllistä. Sen höyryjen suurin sallittu pitoisuus teollisuustilojen ilmassa on 0,0005 mg/m³.
1900-luvulla havaittiin, että haima on erittäin runsaasti nikkeliä. Kun nikkeli annetaan insuliinin jälkeen, se pidentää insuliinin vaikutusta ja lisää siten hypoglykeemistä aktiivisuutta. Nikkeli vaikuttaa entsymaattisiin prosesseihin, askorbiinihapon hapettumiseen, nopeuttaa sulfhydryyliryhmien siirtymistä disulfidiryhmiksi. Nikkeli voi estää adrenaliinin toimintaa ja alentaa verenpainetta. Liiallinen nikkelin saanti kehossa aiheuttaa vitiligoa. Nikkeliä kertyy haimaan ja lisäkilpirauhasiin.

Nikkeli

NIKKELI- minä; m.[Saksan kieli] Nikkeli] Kemiallinen alkuaine (Ni), hopeanvalkoinen tulenkestävä metalli, jolla on vahva kiilto (käytetään teollisuudessa).

◁ Nikkeli, th, th. N. minun. N:s malmi. H seokset. N kansi.

nikkeli

(lat. Niccolum), kemiallinen elementti VIII jaksollisen järjestelmän ryhmät. Nimi tulee saksalaisesta nikkelistä - pahan hengen nimi, jonka oletetaan häirinneen kaivostyöläisiä. Hopea valkoinen metalli; tiheys 8,90 g / cm3, t pl 1455 °C; ferromagneettinen (Curie-piste 358°C). Erittäin kestävä ilmaa ja vettä vastaan. Tärkeimmät mineraalit ovat nikkeli, milleriitti, pentlandiitti. Noin 80 % nikkelistä menee nikkeliseoksiin. Sitä käytetään myös akkujen, kemiallisten laitteiden valmistukseen, korroosionestopinnoitteisiin (nikkelipinnoitukseen) useiden kemiallisten prosessien katalysaattorina.

NIKKELI

NIKKELI (lat. Niсolum), Ni, kemiallinen alkuaine, jonka atominumero on 28, atomimassa 58,69. Alkuaineen Ni kemiallinen symboli lausutaan samalla tavalla kuin itse alkuaineen nimi. Luonnonnikkeli koostuu viidestä stabiilista nuklidista (cm. NUCLIDE): 58 Ni (67,88 massa-%), 60 Ni (26,23 %), 61 Ni (1,19 %), 62 Ni (3,66 %) ja 64 Ni (1,04 %). D. I. Mendelejevin jaksollisessa järjestelmässä nikkeli sisältyy ryhmään VIIIB ja yhdessä raudan kanssa (cm. RAUTA) ja kobolttia (cm. KOBOLTTI) muodostaa 4. jaksolla tässä ryhmässä siirtymämetallien triadin, jolla on samanlaiset ominaisuudet. Nikkeliatomin kahden ulomman elektronikerroksen konfiguraatio 3 s 2 s 6 d 8 4s 2 . Muodostaa yhdisteitä useimmiten hapetustilassa +2 (valenssi II), harvemmin hapetustilassa +3 (valenssi III) ja erittäin harvoin hapetustilassa +1 ja +4 (valenssi I ja IV, vastaavasti).
Neutraalin nikkeliatomin säde on 0,124 nm, Ni 2+ -ionin säde on 0,069 nm (koordinaationumero 4) 0,083 nm (koordinaationumero 6). Nikkeliatomin peräkkäiset ionisaatioenergiat ovat 7,635, 18,15, 35,17, 56,0 ja 79 eV. Paulingin asteikolla nikkelin elektronegatiivisuus on 1,91. Vakioelektrodipotentiaali Ni 0 /Ni 2+ -0,23 V.
Yksinkertainen aine nikkeli kompaktissa muodossa on kiiltävää hopeanvalkoista metallia.
Löytöhistoria
1700-luvulta lähtien Saksin (Saksan) kaivostyöläiset tunsivat malmin, joka ulkonäöltään muistutti kuparimalmeja, mutta ei antanut kuparia sulatettaessa. Sitä kutsuttiin Kupfernikeliksi (saksalainen Kupfer on kuparia ja nikkeli on kääpiön nimi, joka liukasi tyhjää kiveä kaivostyöläisille kuparimalmin sijaan). Kuten myöhemmin kävi ilmi, kupfernikkeli on nikkelin ja arseenin yhdiste, NiAs. Nikkelin löytämisen historia ulottui lähes puoli vuosisataa. Ruotsalainen metallurgi A. F. Kronstedt teki ensimmäisen päätelmän uuden "puolimetallin" esiintymisestä kupfernikkelissä (eli silloisessa terminologiassa yksinkertaisen aineen, joka on ominaisuuksiltaan metallien ja ei-metallien välissä). (cm. KRONSTEDT Axel Fredrik) vuonna 1751. Tästä löydöstä kuitenkin kiisteltiin yli kahdenkymmenen vuoden ajan ja vallitsi näkemys, että Cronstedt ei saanut uutta yksinkertaista ainetta, vaan jonkinlaista rikkiä sisältävää yhdistettä, joko rautaa tai vismuttia tai kobolttia tai jotain muuta metallia.
Vasta vuonna 1775, 10 vuotta Cronstedtin kuoleman jälkeen, ruotsalainen T. Bergman teki tutkimuksia, joiden perusteella oli mahdollista päätellä, että nikkeli on yksinkertainen aine. Mutta lopulta nikkeli alkuaineena vakiintui vasta 1800-luvun alussa, vuonna 1804, saksalaisen kemistin I. Richterin huolellisen tutkimuksen jälkeen. (cm. RICHTER Jeremiah Benjamin), joka käytti 32 nikkelivitriolin (nikkelisulfaatin) uudelleenkiteytystä puhdistukseen ja sai pelkistyksen seurauksena puhdasta metallia.
Luonnossa oleminen
Maankuoressa nikkelipitoisuus on noin 8,10 -3 painoprosenttia. On mahdollista, että valtavia määriä nikkeliä - noin 17 · 10 19 tonnia - on suljettu maan ytimeen, joka yhden laajalle levinneen hypoteesin mukaan koostuu rauta-nikkeli-seoksesta. Jos tämä on totta, maapallossa on noin 3% nikkeliä, ja planeetan muodostavien alkuaineiden joukossa nikkeli on viidennellä sijalla - raudan, hapen, piin ja magnesiumin jälkeen. Nikkeliä löytyy joistakin meteoriiteista, jotka koostumuksensa ovat nikkelin ja raudan seos (ns. rauta-nikkeli meteoriiteja). Tällaisilla meteoriiteilla ei tietenkään ole merkitystä käytännön nikkelin lähteenä. Tärkeimmät nikkelimineraalit: nikkeli (cm. NICKELIN)(nykyaikainen nimi kupfernickelille) NiAs, pentlandiitti (cm. PENTLANDIT)[nikkeli- ja rautasulfidikoostumus (Fe,Ni) 9 S 8], milleriitti (cm. MILLERITE) NiS, garnieriitti (cm. GARNIERITE)(Ni, Mg) 6 Si 4 O 10 (OH) 2 ja muut nikkeliä sisältävät silikaatit. AT merivettä nikkelipitoisuus on noin 1 10 -8 -5 10 -8 %
Kuitti
Merkittävä osa nikkelistä saadaan kupari-nikkelisulfidimalmeista. Rikastetuista raaka-aineista valmistetaan ensin matta - sulfidimateriaali, joka sisältää nikkelin lisäksi myös raudan, koboltin, kuparin ja useiden muiden metallien epäpuhtauksia. kelluntamenetelmä (cm. FLOTATION) vastaanottaa nikkelirikastetta. Seuraavaksi matta yleensä käsitellään erottamaan raudan ja kuparin epäpuhtaudet, sitten poltetaan ja tuloksena oleva oksidi pelkistetään metalliksi. Nikkelin saamiseksi on olemassa myös hydrometallurgisia menetelmiä, joissa ammoniakkiliuosta uutetaan malmista. (cm. AMMONIAKKI) tai rikkihappoa (cm. RIKKIHAPPO). Lisäpuhdistusta varten musta nikkeli puhdistetaan sähkökemiallisesti.
Fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet
Nikkeli on muokattava ja sitkeä metalli. Siinä on kuutiopintainen kidehila (parametri a = 0,35238 nm). Sulamispiste 1455°C, kiehumispiste noin 2900°C, tiheys 8,90 kg/dm3. Nikkeli on ferromagneettinen aine (cm. FEROMAGNEETTINEN), Curie-piste (cm. CURIE PISTE) noin 358°C
Ilmassa tiivis nikkeli on stabiilia, kun taas erittäin dispergoitunut nikkeli on pyroforista. (cm. PYROFORISET METALLIT). Nikkelin pinta on peitetty ohuella NiO-oksidikalvolla, joka suojaa metallia voimakkaasti lisähapettumiselta. Nikkeli ei myöskään reagoi veden ja ilmassa olevan vesihöyryn kanssa. Nikkeli ei käytännössä ole vuorovaikutuksessa rikki-, fosfori-, fluorivetyhappojen ja joidenkin muiden happojen kanssa.
Nikkelimetalli reagoi typpihapon kanssa, jolloin muodostuu nikkeli(II)nitraattia Ni (NO 3) 2 ja vapautuu vastaavaa typpioksidia, esimerkiksi:
3Ni + 8HNO 3 \u003d 3Ni (NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O
Vain kuumennettaessa ilmassa yli 800 °C:n lämpötiloihin metallinen nikkeli alkaa reagoida hapen kanssa muodostaen NiO-oksidia.
Nikkelioksidilla on perusominaisuuksia. Se on olemassa kahdessa polymorfisessa muunnelmassa: matalalämpötilainen (kuusikulmainen hila) ja korkea lämpötila (kuutiohila, stabiili yli 252 °C:n lämpötiloissa). On olemassa raportteja nikkelioksidifaasien synteesistä koostumuksella NiO 1,33-2,0.
Kuumennettaessa nikkeli reagoi kaikkien halogeenien kanssa. (cm. HALOGEENIT) NiHal 2 -dihalogenidien muodostumisen kanssa. Nikkeli- ja rikkijauheiden kuumentaminen johtaa nikkelisulfidin NiS muodostumiseen. Sekä vesiliukoisia nikkelidihalogenideja että veteen liukenematonta nikkelisulfidia voidaan saada ei vain "kuivana", vaan myös "märkänä" vesiliuoksista.
Grafiitin kanssa nikkeli muodostaa karbidia Ni 3 C, fosforin kanssa - fosfideja koostumuksista Ni 5 P 2, Ni 2 P, Ni 3 P. Nikkeli reagoi myös muiden ei-metallien kanssa, mukaan lukien (erikoisolosuhteissa) typen kanssa. Mielenkiintoista on, että nikkeli pystyy absorboimaan suuria määriä vetyä, mikä johtaa kiinteiden vetyliuosten muodostumiseen nikkelissä.
Sellaisia ​​vesiliukoisia nikkelisuoloja kuten NiS04-sulfaatti, Ni(NO3)2-nitraatti ja monet muut tunnetaan. Suurin osa näistä suoloista muodostaa vesiliuoksista kiteytettynä kiteisiä hydraatteja, esimerkiksi NiSO 4 .7H 2 O, Ni (NO 3) 2 .6H 2 O. Liukenemattomia nikkeliyhdisteitä ovat fosfaatti Ni 3 (PO 4) 2 ja silikaatti Ni 2 SiO neljä.
Kun emästä lisätään nikkeli(II)suolaliuokseen, saostuu vihreä nikkelihydroksidisakka:
Ni (NO 3) 2 + 2NaOH \u003d Ni (OH) 2 + 2NaNO 3
Ni(OH)2:lla on heikosti emäksisiä ominaisuuksia. Jos Ni (OH) 2:n suspensio emäksisessä väliaineessa altistetaan voimakkaalle hapettimelle, esimerkiksi bromille, nikkeli(III)hydroksidi ilmestyy:
2Ni(OH)2 + 2NaOH + Br2 = 2Ni(OH)3 + 2NaBr
Nikkelille on ominaista kompleksien muodostuminen. Siten Ni2+-kationi ammoniakin kanssa muodostaa heksaammiinikompleksin 2+ ja dikvatetraamiinikompleksin 2+. Nämä kompleksit anionien kanssa muodostavat sinisiä tai violetteja yhdisteitä.
Fluori F 2:n vaikutuksesta NiCl 2:n ja KCl:n seokseen ilmaantuu monimutkaisia ​​yhdisteitä, jotka sisältävät nikkeliä korkeassa hapetustilassa: +3 - (K 3 ) ja +4 - (K 2 ).
Nikkelijauhe reagoi hiilimonoksidin (II) CO:n kanssa, jolloin muodostuu helposti haihtuvaa tetrakarbonyylinikkeliä (CO) 4, jolla on suuri käytännön käyttökohde nikkelipinnoitteiden levittämisessä, erittäin puhtaan dispergoidun nikkelin valmistuksessa jne.
Ni 2+ -ionien reaktio dimetyyliglyoksiimin kanssa on ominaista, mikä johtaa vaaleanpunaisen punaisen nikkelidimetyyliglyoksimaatin muodostumiseen. Tätä reaktiota käytetään nikkelin kvantitatiivisessa määrityksessä, ja reaktiotuotetta käytetään pigmenttinä kosmeettisissa materiaaleissa ja muihin tarkoituksiin.
Sovellus
Suurin osa sulatetusta nikkelistä käytetään erilaisten metalliseosten valmistukseen. Siten nikkelin lisääminen teräkseen mahdollistaa seoksen kemiallisen kestävyyden lisäämisen, ja kaikki ruostumattomat teräkset sisältävät välttämättä nikkeliä. Lisäksi nikkeliseoksille on ominaista korkea sitkeys, ja niitä käytetään kestävän panssarin valmistukseen. Raudan ja nikkelin seoksella, joka sisältää 36-38 % nikkeliä, on yllättävän pieni lämpölaajenemiskerroin (tämä on ns. Invar-seos), ja sitä käytetään eri laitteiden kriittisten osien valmistukseen.
Valmistettaessa sähkömagneettiytimiä, metalliseoksia yleinen nimi permalloys (cm. PERMALLOY). Nämä seokset sisältävät raudan lisäksi 40-80 % nikkeliä. Tunnetaan hyvin erilaisissa lämmittimissä käytettävät nikromispiraalit, jotka koostuvat kromista (10-30 %) ja nikkelistä. Kolikot lyödään nikkelilejeeringeistä. Käytännössä käyttökelpoisten erilaisten nikkeliseosten kokonaismäärä on useita tuhansia.
Nikkelipinnoitteiden korkea korroosionkestävyys mahdollistaa ohuiden nikkelikerrosten käytön suojaamaan erilaisia ​​metalleja korroosiolta nikkelipinnoituksella. Samalla nikkelipinnoitus antaa tuotteille kauniin ulkomuoto. Tässä tapauksessa elektrolyysiin käytetään kaksoisammoniumin ja nikkelisulfaatin (NH 4) 2 Ni(SO 4) 2 vesiliuosta.
Nikkeliä käytetään laajalti erilaisten kemiallisten laitteiden valmistuksessa, laivanrakennuksessa, sähkötekniikassa, alkaliparistojen valmistuksessa ja moniin muihin tarkoituksiin.
Erityisesti valmistettua dispergoitua nikkeliä (ns. Raney-nikkeliä) käytetään laajalti katalysaattorina eri kemialliset reaktiot. Nikkelioksideja käytetään ferriittisten materiaalien valmistuksessa sekä lasin, lasitteiden ja keramiikan pigmenttinä; oksidit ja jotkut suolat toimivat katalyytteinä eri prosesseissa.
Biologinen rooli
Nikkeli on yksi hivenaineista (cm. MIKROELEMENTIT) välttämätön elävien organismien normaalille kehitykselle. Sen roolista elävissä organismeissa tiedetään kuitenkin vähän. Nikkelin tiedetään osallistuvan eläinten ja kasvien entsymaattisiin reaktioihin. Eläimillä se kerääntyy keratinoituneisiin kudoksiin, erityisesti höyheniin. Maaperän lisääntynyt nikkelipitoisuus johtaa endeemisiin sairauksiin - rumia muotoja esiintyy kasveissa ja silmäsairauksia eläimissä, jotka liittyvät nikkelin kertymiseen sarveiskalvoon. Myrkyllinen annos (rotille) - 50 mg. Erityisen haitallisia ovat nikkelin haihtuvat yhdisteet, erityisesti sen tetrakarbonyyli Ni(CO) 4 . Nikkeliyhdisteiden MPC ilmassa vaihtelee välillä 0,0002 - 0,001 mg/m 3 (eri yhdisteille).

tietosanakirja. 2009 .

Synonyymit:

Katso, mitä "nikkeli" on muissa sanakirjoissa:

NIKKELI- (symboli Ni), metalli, jonka atomipaino on 58,69, sarjanumero 28, kuuluu koboltin ja raudan kanssa ryhmään VIII ja Mendelejevin jaksollisen järjestelmän 4. riviin. Oud. sisään. 8,8, sulamispiste 1452°. Tavallisissa yhteyksissään N. ... ... Suuri lääketieteellinen tietosanakirja

- (symboli Ni), hopeanhohtoinen valkoinen metalli, SIIRTYMÄELEMENTTI, löydetty vuonna 1751. Sen päämalmit ovat sulfidi-nikkeli-rautamalmit (pentlandiitti) ja nikkeliarsenidi (nikkeli). Nikkelillä on monimutkainen puhdistusprosessi, mukaan lukien erilainen hajoaminen ... ... Tieteellinen ja tekninen tietosanakirja

- (saksalainen nikkeli). Metalli on väriltään hopeanvalkoinen, eikä sitä löydy puhtaassa muodossaan. AT viime aikoina käytetään astioiden ja keittiövälineiden pukemiseen. Venäjän kielen vieraiden sanojen sanakirja. Chudinov A.N., 1910. NICKEL saksa. Nikkeli… Venäjän kielen vieraiden sanojen sanakirja

Nikkeli- on suhteellisen kova harmahtavan valkoinen metalli, jonka sulamispiste on 1453 astetta. C. Se on ferromagneettinen, muokattava, sitkeä, vahva ja korroosiota ja hapettumista kestävä. Nikkeli on enimmäkseen...... Virallinen terminologia

Nikkeli on sijalla 17 kemiallinen alkuaine Mendelejevin jaksollinen järjestelmä atominumerolla 28. Aine on siirtymämetalli, joka erottuu plastisuudestaan ​​ja jolla on tyypillinen hopeanvalkoinen väri. Ei osoita voimakasta kemiallista aktiivisuutta. Aineen saksankielinen nimi tarkoittaa "vuoristohenkeä". Nikkeli on ollut ihmisten tiedossa 1600-luvulta lähtien, mutta sitä ei ole vielä eristetty erilliseksi aineeksi. Sitä tavattiin kuparimalmeissa kuparin louhinnan aikana, ja sitä kutsuttiin vääriksi kupariksi (kupfernickel) vuorten hengestä. Aineen eristämisen erillisenä metallina suoritti Axel Krostedt vuonna 1751 ja antoi sille nimen "nikkeli".

1700-luvun puolivälissä ihmiset tunsivat 12 metallia sekä rikkiä, fosforia, hiiltä ja arseenia. Samaan aikaan niihin lisättiin nikkeliä, jolle annettiin numero 17.

Nikkelin ominaisuus

Äskettäin löydetty elementti ei löytänyt sovellutustaan ​​heti. Vain kaksi vuosisataa myöhemmin ihmiset alkoivat käyttää metallia aktiivisesti. Siitä tuli erityisen suosittu metallurgiassa. Kuten kävi ilmi, nikkeli on erinomainen seosaine teräkselle ja raudalle. Joten nikkeliseokset ovat erittäin kestäviä erilaisille kemiallisille vaikutuksille, eivät altistu korroosiovaurioille, ja ne kestävät myös erittäin korkeita lämpötiloja. Esimerkiksi nikkelin ja raudan seos, jota kutsutaan metallurgiassa invariksi, ei pysty laajenemaan korkeiden lämpötilojen vaikutuksesta, tämä on yksi tärkeimmistä syistä, miksi invaria käytetään kiskojen valmistukseen rautatiet ja monia muita elementtejä.

Nikkelin fysikaaliset ominaisuudet

Nikkeli on metalli, jolla on tyypillinen kellertävän hopean sävy. Ulkoilmassa se säilyttää värinsä ja kiiltonsa, ei haalistu. Brinell-metallin kovuus on 600-800 MN/m2. Melko korkeasta kovuudestaan ​​huolimatta metalli soveltuu hyvin erilaisiin fysikaalisiin vaikutuksiin ja käsittelyihin, mukaan lukien taonta ja kiillotus. Tämä mahdollistaa nikkelin käytön erittäin ohuiden ja herkkien esineiden valmistukseen.

Metallilla on magneettisia ominaisuuksia jopa riittävän alhaisissa lämpötiloissa (jopa -340 0 C). Ei alttiina korroosiovaurioille.

Nikkelin fysikaaliset ominaisuudet

atominumero	28
Atomimassa, a.u.m	58,69
Atomihalkaisija, pm	248
Tiheys, g/cm³	8,902
Ominaislämpökapasiteetti, J/(K mol)	0,443
Lämmönjohtavuus, W/(m K)	90,9
Sulamispiste, °С	1453
Kiehumispiste, °С	2730-2915
Sulamislämpö, ​​kJ/mol	17,61
Höyrystyslämpö, ​​kJ/mol	378,6
Molaarinen tilavuus, cm³/mol	6,6
Metalliryhmä	Hevimetalli

Nikkelin kemialliset ominaisuudet

Nikkelin atominumero on 28 ja se on merkitty kemiallisessa nimikkeistössä symbolilla Ni. Sillä on moolimassa 58,6934 g/mol. Nikkeliatomin säde on 124 pm. Sen elektronegatiivisuus Paulingin asteikolla on 1,94, elektronipotentiaali on 0,25 V.

Metalli ei ole alttiina negatiivisille ilman ja veden vaikutuksille. Tämä johtuu siitä, että sen pinnalle muodostuu nikkelioksidin (NiO) muodossa oleva kalvo, joka estää sen hapettumisen edelleen.

Reagoi hapen kanssa vain tietyissä olosuhteissa, erityisesti voimakkaasti kuumennettaessa. Korkeissa lämpötiloissa se pystyy myös olemaan vuorovaikutuksessa ehdottomasti kaikkien halogeenien kanssa.

Näyttää voimakkaan reaktion typpihapossa sekä ammoniakkiliuoksissa. Jotkut suolat, kuten kloorivety- ja rikkisuolat, liuottavat kuitenkin metallia melko hitaasti. Mutta fosforihappoon se ei liukene ollenkaan.

Nikkelin hankkiminen

Päämateriaali nikkelin louhinnassa on kupari-nikkelisulfidimalmit. Niinpä tällaisista malmeista noin 80% nikkelistä saadaan maailman kokonaistuotannosta, Venäjää lukuun ottamatta. Malmit rikastetaan valikoivasti vaahdottamalla, minkä jälkeen malmista erotetaan kupari-, nikkeli- ja pyrrotiittirikasteet.

Puhtaan metallin saamiseksi käytetään nikkelimalmirikastetta, joka sulatetaan sulatteiden kanssa sähkökaivoksissa tai kaikuuuneissa. Tämän prosessin tuloksena jätekivi erotetaan ja nikkeli otetaan talteen kiven muodossa, joka sisältää jopa 15 % nikkeliä.

Joskus ennen rikasteen lähettämistä sulatettaviksi se poltetaan ja agglomeroidaan. Sulatusprosessin jälkeinen sulfidisulatteen (matta) koostumus sisältää myös Fe:tä, Co:ta ja lähes kokonaan Cua sekä jalometalleja. Lisäksi rauta erotetaan, minkä jälkeen jäljelle jää seos, joka sisältää kuparia ja nikkeliä. Seos jäähdytetään hitaasti, minkä jälkeen se jauhetaan hienoksi ja lähetetään edelleen vaahdotukseen näiden kahden elementin erottamiseksi. Cu ja Ni voidaan erottaa myös ns. karbonyyliprosessilla, joka perustuu reaktion palautuvuuteen.

Yleisimmät ovat kolme tapaa saada nikkeliä:

1. Palauttava. Pohjaksi otetaan silikaattimalmi, josta hiilipölyn mukana muodostuu rauta-nikkelipellettejä, jotka sisältävät 5-8% nikkeliä. Tätä prosessia varten käytetään pyöriviä putkiuuneja. Sen jälkeen pelletit puhdistetaan rikistä, kalsinoidaan ja käsitellään ammoniakkiliuoksella, josta happamoitumisen jälkeen saadaan nikkeliä.
2. karbonyyli. Tätä menetelmää kutsutaan myös Mond-menetelmäksi. Perustuu kupari-nikkelikiven tuotantoon sulfidimalmista. CO johdetaan kiven yli korkeassa paineessa, minkä seurauksena muodostuu tetrakarbonyylinikkeliä, josta vapautuu korkeiden lämpötilojen vaikutuksesta erittäin puhdasta nikkeliä.
3. Aluminoterminen. Tämä menetelmä perustuu nikkelin talteenottoon oksidimalmista: 3NiO + 2Al = 3Ni + Al 2 O 3

Nikkeliyhdisteet

Nikkeli muodostaa monia erilaisia ​​yhdisteitä, sekä orgaanisia että epäorgaanisia, joista jokaista käytetään tietyillä ihmisen toiminnan alueilla.

Epäorgaaniset nikkeliyhdisteet

Näistä kannattaa huomioida oksidit. Erityisesti sen monooksidia, jonka muodostuminen tapahtuu metallin ja hapen reaktion seurauksena riittävän korkeassa, yli 500 0 C lämpötilassa, käytetään materiaalina, josta valmistetaan maaleja ja emaleja keramiikan ja lasin tuotannossa. Ja alkaliparistoissa käytettävien anodien valmistuksessa käytetään nikkeliseskvioksidia Ni 2 O 3. Sen saamiseksi nikkelinitraattia tai nikkelikloraattia lämmitetään hyvin hitaasti.

Ei viimeinen sija annetaan myös nikkelihydroksideille. Esimerkiksi Ni(OH)2 muodostuu emästen vaikutuksesta nikkelisuolojen vesiliuoksiin. Tälle hydroksidille on ominaista vaaleanvihreä väri. Nikkelihydroksidista muodostuu alkalisessa väliaineessa olevan hapettimen vaikutuksesta hydratoitu oksidi, jonka perusteella Edison-alkaliparisto toimii. Tämän akun etuna on sen kyky pysyä lataamattomana pitkään, kun taas perinteinen lyijyakku ei voi pysyä lataamattomana pitkään.

Nikkeli(II)suolat muodostuvat pääsääntöisesti NiO:n tai Ni(OH)2:n vuorovaikutuksen seurauksena eri happojen kanssa. Liukoiset nikkelisuolat muodostavat useimmissa tapauksissa kiteisiä hydraatteja. Liukenemattomat suolat ovat Ni 3 (PO 4) 2 -fosfaatti ja Ni 2 SiO 4 -silikaatti. Kidehydraateille ja liuoksille on ominaista vihertävä väri ja vedettömille suoloille keltainen tai ruskeankeltainen väri.

Nikkeli(II)kompleksiyhdisteitä on myös olemassa. Niiden muodostamiseksi nikkelioksidia liuotetaan ammoniakkiliuokseen. Nikkelidimetyyliglyoksimaattia Ni(C 4 H 6 N 2 O 2) 2 käytetään reaktiona nikkeli-ionien kanssa. Sille on ominaista happaman väliaineen värjäys punaiseksi.

Nikkeli(III)-yhdisteet ovat vähiten tyypillisiä nikkeliyhdisteitä. Näistä tunnetaan musta aine, joka saadaan nikkeli(II)hydroksidin hapetuksen tuloksena emäksisessä väliaineessa hypokloriitilla tai halogeeneilla:

2Ni(OH)2 + 2NaOH + Br2 = Ni 2O 3 *H2O + 2NaBr + H2O

Orgaaniset nikkeliyhdisteet

Ni-C-sidos suoritetaan kahdella tavalla:

1. Y-tyyppinen. Tällaisia ​​yhdisteitä kutsutaan y-komplekseiksi. Näitä ovat yhdisteet, joilla on seuraava muoto: ja jossa R = Alk tai Ar, L = PR3, jossa X on asidoligandi.
2. R-tyyppinen. Niitä kutsutaan p-komplekseiksi. Näitä ovat alkeeni- ja polyeeniorgaaniset nikkeliyhdisteet, jotka sisältävät nollahapetustilassa olevan nikkelin. Tällaisille yhdisteille on yleensä tunnusomaista trigonaalinen tai tetraedrirakenne.