Характеризується відмінною корозійною стійкістю, високою міцністю, естетичною привабливістю та здатністю приймати будь-яку задану йому форму. Завдяки своїм властивостям цей. Понад 60% нікелю йде на виробництво нержавіючої сталі.

За участю нікелю будують будинки, виконують цікавий архітектурний дизайн, роблять оздоблення стін та виготовляють водостічні труби. Нікель є у нашому житті повсюдно. Тому сьогодні ми розглянемо його склад, структуру та властивості нікелю.

Нікель має білий колір із сріблястим відтінком. Цей метал часто узгоджується з іншими матеріалами. В результаті утворюються сплави.

Нікель міститься в їжі, земної кори, води і навіть у повітрі.
Нікель має гранецентровані кубічні грати (а = 3,5236А). У звичайному стані він представлений у формі β-модифікації. При катодному розпиленні перетворюється на α-модифікацію з гексагональною решіткою. Якщо далі нагріти нікель до 200°C, його решітка стане кубічною.
У нікелю недобудована 3d-електронна оболонка, тому його відносять до перехідних металів.
Елемент нікель входить до складу найважливіших магнітних сплавів та матеріалів, у яких коефіцієнт теплового розширення мінімальний.

Нікель, не перероблений і здобутий у природі, складається із 5 стабільних ізотопів. У періодичній системі Менделєєва за нікелем числиться номер 28. Цей елемент має атомну масу, що дорівнює 58,70.

Властивості нікелю

Щільність та маса

Нікель відноситься до ряду важких металів. Його щільність у два рази більша, ніж у металу титан, але дорівнює за числовим значенням щільності .

Чисельне значення питомої густини нікелю становить 8902 кг/м3. Атомна маса нікелю: 58,6934 а. е. м. (г/моль).

Механічні характеристики

Нікель має гарну ковкість і тягучість. Завдяки цим характеристикам він легко піддається прокату. З нього досить просто отримати тонкі листита невеликі труби.

При температурі від 0 до 631 К нікель стає феромагнітним. Відбувається цей процес завдяки особливій будові зовнішніх оболонок атома нікелю.

Відомі такі механічні характеристики нікелю:

Підвищена міцність.
Межа міцності дорівнює 450 МПа.
Високопластичність матеріалу.
Корозійна стійкість.
Висока температура плавлення.
Висока каталітична здатність.

Механічні характеристики металу, що описується, залежать від наявності домішок. Найнебезпечнішими та шкідливими вважається сірка, вісмут, та сурма.Якщо нікель наситити газами, його механічні властивості стануть гірше.

Тепло- та електропровідність

Метал нікель має таку теплопровідність: 90,1 Вт/(м·К) (при температурі 25°C).
Електропровідність нікелю дорівнює 11500000 Сім/м.

Корозійна стійкість

Під корозійною стійкістю розуміється здатність металу при вплив на нього агресивного середовища протистояти руйнуванню. Нікель відноситься до матеріалів з високою стійкістю до корозії.

Нікель не покривається іржею в наступних середовищах:

Навколишня атмосфера. Нікель має гарну стійкість до високих температур. Якщо нікель перебуває у умовах промислової атмосфери, він завжди покривається тонкою плівкою, що призводить до потьмарення нікелю.
Луги в гарячому та холодному вигляді, а також їх розплавлені стани.
органічні кислоти.
Неорганічні кислоти.

Крім цього, іржею нікель не покривається у гарячих спиртах та жирних кислотах. Завдяки цьому цей метал широко використовують у харчовій промисловості.

Хімічна промисловість також широко використовує нікель. Це відбувається завдяки корозійній стійкості нікелю до дії високої температури та великої концентрації розчинів.

Нікель схильний до корозії за наступних оточуючих його умов:

Морська вода.
Лужні розчини гіпохлоритів.
Сірка або будь-яке середовище, що містить сірку.
Розчини окисних солей.
Гідрат аміаку та аміачна вода.

Токсичність нікелю розглянута нижче.

Температури

Відомі такі термодинамічні властивості нікелю:

Температура плавлення нікелю: 1726 K або 2647 °F або 1453 °C.
Температура кипіння: 3005 K або 4949 °F або 2732 °C.
Температура лиття: 1500–1575 °C.
Температура відпалу: 750 – 900 °C.

Токсичність та екологічність

У великих кількостях нікель має токсичну дію на організм.Якщо йдеться про прийом його з їжею, то підвищений вміст цього елемента обов'язково викликає загрозу здоров'ю.

Найчастіше зустрічають негативний наслідок від надлишку нікелю - це алергія. Так само при дії цього металу (у великих кількостях) на організм виникають розлади шлунка та кишечника, обов'язково підвищується вміст еритроцитів. Нікель може спричинити хронічний бронхіт, нирковий стрес та порушення роботи легень. Надлишок нікелю провокує рак легені.

Якщо вода для пиття містить 250 частинок нікелю на мільйон частинок води, то такий вміст може спричинити хворобу крові та проблеми з нирками. Однак це досить рідкісне явище.

Нікель міститься у тютюновому димі. Вдихання цього диму або пилу з вмістом нікелю призводить до бронхіту та порушення функціонування легень. Отримати цю речовину можна в умовах або в несприятливих екологічних районах.

Токсичність нікелю є небезпекою тільки у разі потрапляння в організм людини у великих кількостях. Якщо нікель використовується у промисловості та у будівельних справах, то він не небезпечний.

Інші характеристики

Ще нікель має такі характеристики:

Питома електричний опірнікелю дорівнює 68,8 ном.
У хімічному плані нікель схожий із залізом, кобальтом, купрумом та деякими шляхетними металами.
Нікель взаємодіє з киснем при температурі 500 С.
Якщо нікель перетворюється на дрібнодисперсний стан, він може самозайматися.
Нікель не реагує із азотом навіть за умови дуже високої температури.
Нікель повільніше залізо розчиняється в кислотах.

на тему: Нікель та його властивості

Роботу склали студенти 2 курсу групи 5202

Нікітін Дмитро та Шархемуллін Еміль.

Казань 2013р.

Фізичні властивостіНікель.

Елемент був відкритий в 1761р. Нікель - елемент десятої групи, четвертого періоду періодичної системи хімічних елементів. І. Менделєєва, з атомним номером 28. Сріблясто-білий метал, що не тьмяніє на повітрі. У чистому виглядідуже пластичний і піддається обробці тиском. Є феромагнетиком, тобто. при проведенні через нього струму має яскраво виражені магнітні властивості. Атоми нікелю мають зовнішню конфігурацію електронної 3d 8 4s 2 . Є ковким та тягучим металом, що дозволяє виготовляти з нього найтонші листи та трубки.

Хімічні властивості Нікелю

У хімічних відношеннях Ni схожий з Fe і Со, але також і з Cu і благородними металами. У сполуках виявляє змінну валентність (найчастіше 2-валентний). Нікель – метал середньої активності. Поглинає (особливо у дрібнороздробленому стані) великі кількості газів

Нікель горить лише у вигляді порошку. Утворює при цьому два оксиди NiO і Ni 2 O 3 і відповідно два гідроксиди Ni(OH) 2 і Ni(OH) 3 . Найважливіші розчинні солі нікелю - ацетат, хлорид, нітрат та сульфат. Водні розчини солей пофарбовані зазвичай у зелений колір, а безводні солі – жовті або коричнево-жовті що нерідко використовується в аналітичній хімії.

насичення Н. газами погіршує його механічні властивості. Взаємодія з киснем починається за 500 °С; у дрібнодисперсному стані Н. пірофорен - на повітрі самозаймається. З оксидів найважливіша закис NiO - зелені кристали, майже нерозчинні у воді (мінерал бунзеніт). Гідроокис випадає із розчинів нікелевих солей при додаванні лугів у вигляді об'ємного осаду яблучно-зеленого кольору. При нагріванні Н. з'єднується з галогенами утворюючи NiX 2 . Згоряючи в парах сірки, дає сульфід, близький до Ni 3 S 2 . Моносульфід NiS може бути отриманий нагріванням NiO з сіркою. З азотом Н. не реагує навіть за високих температур (до 1400 °С)

У рідкому стані Н. розчиняє помітну кількість, що випадає при охолодженні у вигляді графіту. При виділенні графіту Н. втрачає ковкість та здатність оброблятися тиском.

Стосовно води нікель стійкий. Органічні кислоти діють на Н. лише після тривалого зіткнення з ним. Сірчана та соляна кислотиповільно розчиняють Н.; розведена азотна – дуже легко; концентрована HNO 3 пасивує Н., проте меншою мірою, ніж залізо. При взаємодії із кислотами утворюються солі 2-валентного Ni. Майже всі солі Ni (II) та сильних кислотдобре розчиняються у воді, розчини їх внаслідок гідролізу мають кислу реакцію.

Комплексні з'єднання Нікеля.

Зв'язування Нікеля в комплекси- важливийдіагностичний процес для аналітичної хімії.

Для нікелю характерне утворення комплексів. Так, катіон Ni 2+ з аміаком утворює гексаамміновий комплекс 2+ та діакватетраамміновий комплекс 2+ . Ці комплекси з аніонами утворюють сині або фіолетові сполуки.

До нерозчинних солей відносяться оксалат і фосфат (зелене забарвлення), три сульфіди: NiS (чорний), Ni 3 S 2 (жовтувато-бронзовий) і Ni 3 S 4 (сріблясто-білий). Або, диметилгліоксимат нікелю Ni(C 4 H 6 N 2 O 2) 2 , що дає чітке червоне забарвлення в кислому середовищі, що широко використовується в якісному аналізі виявлення нікелю.

Водні розчини солей нікелю(II) містять іон гексаакванікелю(II) 2+ . При додаванні до розчину, що містить ці іони, аміачного розчинувідбувається осадження гідроксиду нікелю (II), зеленої желатиноподібної речовини. Цей осад розчиняється при додаванні надмірної кількості аміаку внаслідок утворення іонів гексаміміннікелю(II) 2+ .

Нікель утворює комплекси з тетраедричною та плоскою квадратною структурою. Наприклад, комплекс тетрахлоронікелат (II) 2 – має тетраедричну структуру, а комплекс тетраціанонікелат (II) 2 – має плоску квадратну структуру.

Характерна реакція іонів Ni 2+ з диметилгліоксимом, що веде до утворення рожево-червоного диметилгліоксимату нікелю. Цю реакцію використовують при кількісному визначенні нікелю, а продукт реакції - як пігмент косметичних матеріалів та інших цілей.

Кількісне визначення Елементу.

Здійснюється здебільшого такими методами:

1) Осадженням у вигляді диметоїгліоксимату нікелю, як уже було сказано.

2) осадженням у вигляді енікель-альфа-бензилдіоксиму.

3)Осадження у вигляді гідроксиду нікелю(3) . Ця реакція проводиться за допомогою їдкого калі та бромної води.

4)Осадження у вигляді сульфіду. Де буде використаний як вагова форма оксид нікелю2.

5) Електролітичним методом

6) Об'ємним методом - тобто титрування ціаніду калію до утворення комплексного ціаніду (Калій 2 нікель це ен чотири рази)

7)Колометричний метод, заснований на зміні забарвлення іону гексааммінанікелю, або червоного фарбування розчинної комплексної сполуки, що утворюється при реакції іонів нікелю 3 з диметилгліоксимом в лужному розчині в присутності окислювача.

8) Комплексонометричним методом.

ГРАВІМЕТРИЙ МЕТОД ВИЗНАЧЕННЯ НІКЕЛЯ Метод заснований на осадженні нікелю в аміачному розчині диметилгліоксимом у вигляді малорозчинної внутрішньокомплексної сполуки в присутності лимонної або винної кислоти.

ТИТРИМЕТРИЙ МЕТОД ВИЗНАЧЕННЯ НІКЕЛЯ

Метод заснований на осадженні нікелю в аміачному розчині диметилгліоксимом у вигляді малорозчинної внутрішньокомплексної сполуки в присутності лимонної або винної кислоти та визначення нікелю комплексонометричним титруванням з чорним ериохромом Т в якості індикатора.

Історія

Нікель (англ., франц. і нім. Nickel) відкритий в 1751 р. Проте задовго до цього саксонські гірники добре знали руду, яка зовні була схожа на мідну руду і застосовувалася в скловаренні для фарбування стекол зелений колір. Усі спроби отримати з цієї руди мідь виявилися невдалими, у зв'язку з чим у наприкінці XVIIв. руда отримала назву купфернікель (Kupfernickel), що означає «Медний диявол». Руду цю (червоний нікелевий колчедан NiAs) в 1751 досліджував шведський мінералог Кронштедт. Йому вдалося отримати зелений оксид і шляхом відновлення останнього — новий метал, який назвали нікелем. Коли Бергман отримав метал у чистішому вигляді, він встановив, що за своїми властивостями метал схожий на залізо; докладніше нікель вивчали багато хіміки, починаючи з Пруста. Ніккел — лайливе слово мовою гірників. Воно утворилося зі спотвореного Nicolaus - родового слова, що мало кілька значень. Але переважно слово Nicolaus служило для характеристики двуличних людей; крім того, воно означало «пустотливий маленький дух», «оманливий ледар» і т. д. У російській літературі початку XIXв. вживалися назви ніколан (Шерер, 1808), ніколан (Захаров, 1810), ніколь та нікель (Двігубський, 1824).

Фізичні властивості

Металевий нікель має сріблястий колір із жовтуватим відтінком, дуже твердий, в'язкий і ковкий, добре полірується, притягується магнітом, проявляючи магнітні властивості при температурах нижче 340 °C.

Хімічні властивості
Дихлорид нікелю (NiCl2)

Атоми нікелю мають зовнішню конфігурацію електронної 3d84s2. Найбільш стійким нікелю є стан окислення Ni(II).
Нікель утворює сполуки зі ступенем окиснення +2 та +3. При цьому нікель зі ступенем окиснення +3 лише у вигляді комплексних солей. Для з'єднань нікелю +2 відомо велика кількістьтрадиційних і комплексних сполук. Оксид нікелю Ni2O3 є сильним окислювачем.
Нікель характеризується високою корозійною стійкістю - стійкий на повітрі, у воді, лугах, ряді кислот. Хімічна стійкість обумовлена його схильністю до пасивування - утворення на його поверхні щільної оксидної плівки, що має захисну дію. Нікель активно розчиняється в азотної кислоти.
З оксидом вуглецю CO нікель легко утворює летючий і отруйний карбоніл Ni(CO)4.
Тонкодисперсний порошок нікелю пірофорний (самоспалюється на повітрі).

Нікель горить лише у вигляді порошку. Утворює два оксиди NiO і Ni2O3 і відповідно два гідроксиди Ni(OH)2 та Ni(OH)3. Найважливіші розчинні солі нікелю - ацетат, хлорид, нітрат та сульфат. Розчини пофарбовані зазвичай у зелений колір, а безводні солі – жовті або коричнево-жовті. До нерозчинних солей відносяться оксалат і фосфат (зелені), три сульфіди NiS (чорний), Ni2S3 (жовтувато-бронзовий) та Ni3S4 (чорний). Нікель також утворює численні координаційні та комплексні сполуки. Наприклад, диметилгліоксимат нікелю Ni(C4H6N2O2)2, що дає чітке червоне забарвлення в кислому середовищі, широко використовується в якісному аналізі для виявлення нікелю
Водний розчин сульфату нікелю в банці має зелений колір.

Водні розчини солей нікелю(II) містять іон гексаакванікелю(II) 2+. При додаванні до розчину, що містить ці іони, аміачного розчину відбувається осадження нікелю гідроксиду (II), зеленого желатинообразного речовини. Цей осад розчиняється при додаванні надмірної кількості аміаку внаслідок утворення іонів гексаміміннікелю(II) 2+.
Нікель утворює комплекси з тетраедричною та плоскою квадратною структурою. Наприклад, комплекс тетрахлоронікелат (II) 2 – має тетраедричну структуру, а комплекс тетраціанонікелат (II) 2 – має плоску квадратну структуру.
У якісному та кількісному аналізі для виявлення іонів нікелю (II) використовується лужний розчин бутандіондіоксиму, відомого також під назвою диметилгліоксиму. При його взаємодії з іонами нікелю (II) утворюється червона координаційна сполука біс(бутандіондіоксимато)нікель(II). Це — хелатна сполука та бутандіондіоксимато-ліганд є бідентатною.

Знаходження у природі

Нікель досить поширений у природі - його вміст у земній корі становить бл. 0,01% (мас.). У земній корі зустрічається тільки в пов'язаному виглядів залізних метеоритах міститься самородний нікель (до 8%). Вміст його в ультраосновних породах приблизно 200 разів вище, ніж у кислих (1,2 кг/т і 8г/т). В ультраосновних породах переважна кількість нікелю пов'язана з олівінами, що містять 0,13 - 0,41% Ni. Він ізоморфно заміщає залізо та магній. Невелика частина нікелю є у вигляді сульфідів. Нікель виявляє сидерофільні та халькофільні властивості. При підвищеному вмісті в магмі сірки виникають сульфіди нікелю разом із міддю, кобальтом, залізом та платиноїдами. У гідротермальному процесі спільно з кобальтом, миш'яком та сіркою та іноді з вісмутом, ураном та сріблом, нікель утворює підвищені концентрації у вигляді арсенідів та сульфідів нікелю. Нікель зазвичай міститься в сульфідних і миш'як-містять мідно-нікелевих рудах.

* нікелін (червоний нікелевий колчедан, купфернікель) NiAs
* Хлоантит (білий нікелевий колчедан) (Ni, Co, Fe) As2
* гарнієрит (Mg, Ni)6(Si4O11)(OH)6*H2O та інші силікати
* Магнітний колчедан (Fe, Ni, Cu)S
* миш'яково-нікелевий блиск (герсдорфіт) NiAsS,
* Пентландіт (Fe, Ni) 9S8

У рослинах у середньому 5×10-5 вагових відсотків нікелю, у морських тварин – 1,6×10–4, у наземних – 1×10–6, у людському організмі – 1…2×10–6. Про нікель в організмах відомо вже багато. Встановлено, наприклад, що вміст його в крові людини змінюється з віком, що у тварин кількість нікелю в організмі підвищена, нарешті, існують деякі рослини та мікроорганізми — «концентратори» нікелю, що містять у тисячі і навіть у сотні тисяч разів більше нікелю, ніж довкілля.
Родовища нікелевих руд

Основні родовища нікелевих руд знаходяться в Канаді, Росії, Новій Каледонії, Філіппінах, Індонезії, Китаї, Фінляндії, Австралії. Природні ізотопи нікелю.
Природний нікель містить 5 стабільних ізотопів: 58Ni (68.27%), 60Ni (26.10%), 61Ni (1.13%), 62Ni (3.59%), 64Ni (0.91%).

Отримання

Загальні запаси нікелю в рудах початку 1998 р. оцінюються у кількості 135 млн т., зокрема достовірні — 49 млн.т.
Основні руди нікелю - нікелін (купфернікель) NiAs, мілерит NiS, пентландит (FeNi) 9S8 - містять також миш'як, залізо та сірку; у магматичному пірротині також зустрічаються включення пентландіту. Інші руди, з яких теж видобувають Ni, містять домішки Co, Cu, Fe та Mg. Іноді нікель є основним продуктом процесу рафінування, але найчастіше його одержують як побічний продукт у технологіях інших металів. З достовірних запасів, за різними даними, від 40 до 66% нікелю знаходиться в «окислених нікелевих рудах» (ОНР), 33% - у сульфідних, 0,7% - в інших. Станом на 1997 р. частка нікелю, виробленого переробкою ЗНР, становила близько 40% загальносвітового обсягу виробництва. У промислових умовах ОНР ділять на два типи: магнезіальні та залізисті.
Тугоплавкі магнезіальні руди, як правило, піддають електроплавці на феронікель (5-50% Ni+Co, залежно від складу сировини та технологічних особливостей).

Найбільш залізисті - латеритові руди переробляють гідрометалургійними методами із застосуванням аміачно-карбонатного вилуговування або сірчанокислотного автоклавного вилуговування. Залежно від складу сировини та застосовуваних технологічних схем кінцевими продуктами цих технологій є: закис нікелю (76-90 % Ni), синтер (89 % Ni), сульфідні концентрати різного складу, а також металеві нікель електролітний, нікелеві порошки та кобальт.
Менш залізисті – нонтронітові руди плавлять на штейн. На підприємствах, що працюють за повним циклом, подальша схема переробки включає конвертування, випалювання файнштейну, електроплавку закису нікелю з отриманням металевого нікелю. Попутно видобутий кобальт випускають у вигляді металу та/або солей. Ще одне джерело нікелю: у золі вугілля Південного Уельсу в Англії - до 78 кг нікелю на тонну. Підвищений вміст нікелю в деяких кам'яних вугіллі, пефтях, сланцях говорить про можливість концентрації нікелю копалин. органічною речовиною. Причини цього явища поки що не з'ясовані.

Основну масу нікелю отримують з гарнієриту та магнітного колчедану.

1. Силікатну руду відновлюють вугільним пилом у трубчастих печах, що обертаються, до залізо-нікелевих котунів (5—8 % Ni), які потім очищають від сірки, прожарюють і обробляють розчином аміаку. Після підкислення розчину з нього електролітично одержують метал.
2. Карбонільний метод (метод Монда). Спочатку з сульфідної руди отримують мідно-нікелевий штейн, над яким пропускають ЗІ під високим тиском. Утворюється легколеткий тетракарбонілнікель, термічним розкладанням якого виділяють особливо чистий метал.
3. Алюмінотермічний спосіб відновлення нікелю з оксидної руди: 3NiO + 2Al = 3Ni + Al2O3

Застосування

Сплави

Нікель є основою більшості суперсплавів - жароміцних матеріалів, що застосовуються в аерокосмічній промисловості для деталей силових установок.

* монель-метал (65 - 67% Ni + 30 - 32% Cu + 1% Mn), жаростійкий до 500 ° C, дуже корозійно-стійкий;
* біле золото (наприклад 585 проби містить 58,5% золота та сплав (лігатуру) зі срібла та нікелю (або паладію));
* ніхром, сплав опору (60% Ni + 40% Cr);
* пермаллою (76% Ni + 17% Fe + 5% Cu + 2% Cr), має високу магнітну сприйнятливість при дуже малих втратах на гістерезис;
* інвар (65% Fe + 35% Ni), що майже не подовжується при нагріванні;
* Крім того, до сплавів нікелю відносяться нікелеві та хромонікелеві сталі, нейзильбер та різні сплави опору типу константану, нікеліну та манганіну.

Нікелювання

Нікелювання - створення нікелевого покриття на поверхні іншого металу з метою запобігання його від корозії. Проводиться гальванічним способом з використанням електролітів, що містять сульфат нікелю(II), хлорид натрію, гідроксид бору, поверхнево-активні та глянсуючі речовини та розчинних нікелевих анодів. Товщина одержуваного нікелевого шару становить 12 - 36 мкм. Стійкість блиску поверхні може бути забезпечена наступним хромуванням (товщина шару хрому 0,3 мкм).

Безтокове нікелювання проводиться в розчині суміші нікелю хлориду(II) і гіпофосфіту натрію в присутності цитрату натрію:

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

Процес проводять при рН 4 - 6 і 95 °C.

Виробництво акумуляторів

Виробництво залізо-нікелевих, нікель-кадмієвих, нікель-цинкових, нікель-водневих акумуляторів.

Радіаційні технології

Нуклід 63Ni, що випромінює β+-частинки, має період напіврозпаду 100,1 року і застосовується у крайтронах.

Медицина

* Застосовується при виготовленні брекет-систем (нікелід титану).
* Протезування

Монетна справа

Нікель широко застосовується під час виробництва монет у багатьох країнах. У США монета номіналом 5 центів носить розмовну назву «нікель».

Біологічна роль

Біологічна роль: нікель належить до мікроелементів, необхідні нормального розвитку живих організмів. Однак про його роль у живих організмах відомо небагато. Відомо, що нікель бере участь у ферментативних реакціях у тварин та рослин. В організмі тварин він накопичується в тканинах, що ороговіли, особливо в пір'ї. Підвищений вміст нікелю в ґрунтах призводять до ендемічних захворювань – у рослин з'являються потворні форми, у тварин – захворювання очей, пов'язані з накопиченням нікелю в рогівці. Токсична доза (для щурів) – 50 мг. Особливо шкідливі леткі сполуки нікелю, зокрема його тетракарбоніл Ni(CO)4. ГДК сполук нікелю у повітрі становить від 0,0002 до 0,001 мг/м3 (для різних сполук).

Фізіологічна дія

Нікель – основна причина алергії (контактного дерматиту) на метали, що контактують зі шкірою (прикраси, годинники, джинсові заклепки). У Євросоюзі обмежено вміст нікелю в продукції, яка контактує зі шкірою людини.
Карбоніл нікелю дуже отруйний. Гранично допустима концентрація його пари у повітрі виробничих приміщень 0.0005 мг/м³.
У XX столітті було встановлено, що підшлункова залоза дуже багата на нікель. При введенні за інсуліном нікелю продовжується дія інсуліну і тим самим підвищується гіпоглікемічна активність. Нікель впливає на ферментативні процеси, окислення аскорбінової кислоти, прискорює перехід сульфгідрильних груп у дисульфідні. Нікель може пригнічувати дію адреналіну та знижувати артеріальний тиск. Надмірне надходження нікелю в організм викликає вітіліго. Депонується нікель у підшлунковій та навколощитовидній залозах.

Нікель

НІКЕЛЬ-я; м.[Нім. Nickel] Хімічний елемент (Ni), сріблясто-білий тугоплавкий метал із сильним блиском (застосовується в промисловості).

◁ Нікелевий, -а, -е. Н. Копальня. Н-а руда. Н-ые метали. Н-е покриття.

нікель

(Лат. Niccolum), хімічний елемент VIIIГрупи періодичної системи. Назва від німецького Nickel - ім'я злого духу, який нібито заважав гірникам. Сріблясто-білий метал; щільність 8,90 г/см 3 , tпл 1455 ° C; феромагнітний (точка Кюрі 358 ° C). Дуже стійкий до дії повітря, води. Головні мінерали – нікелін, міллерит, пентландит. Близько 80% нікелю йде нікелеві сплави. Застосовують також для виробництва акумуляторів, хімічної апаратури, антикорозійних покриттів (нікелювання), як каталізатор багатьох хімічних процесів.

НІКЕЛЬ

НІКЕЛЬ (лат. Niссolum), Ni, хімічний елемент з атомним номером 28, атомна маса 58,69. Хімічний символ елемента Ni вимовляється так само, як і назва елемента. Природний нікель складається із п'яти стабільних нуклідів. (див.НУКЛІД): 58 Ni (67,88 % за масою), 60 Ni (26,23 %), 61 Ni (1,19 %), 62 Ni (3,66 %) та 64 Ni (1,04 %). У періодичній системі Д. І. Менделєєва нікель входить до групи VIIIВ і разом із залізом (див.ЗАЛІЗО)та кобальтом (див.Кобальт)утворює у 4-му періоді у цій групі тріаду близьких за властивостями перехідних металів. Конфігурація двох зовнішніх електронних шарів нікелю атома 3 2 s 6 p 8 d 2 4s
. Утворює сполуки найчастіше у ступені окислення +2 (валентність II), рідше - у ступені окислення +3 (валентність III) і дуже рідко у ступенях окислення +1 та +4 (валентності відповідно I та IV).
Радіус нейтрального атома нікелю 0,124 нм, радіус іону Ni 2+ - від 0,069 нм (координаційне число 4) до 0,083 нм (координаційне число 6). Енергії послідовної іонізації атома нікелю 7,635, 18,15, 35,17, 56,0 та 79 еВ. За шкалою Полінг електронегативність нікелю 1,91. Стандартний електродτː٠потенціал Ni 0 /Ni 2+ -0,23 B.
Проста речовина нікель у компактному вигляді – блискучий сріблясто-білий метал.
Історія відкриття (див.Вже з 17 ст. рудокопам Саксонії (Німеччина) була відома руда, яка на вигляд нагадувала мідні руди, але міді при виплавці не давала. Її називали купфернікель (нім. Kupfer – мідь, а Nickel – ім'я гнома, що підсовував гірникам замість мідної руди порожню породу). Як виявилося згодом, купфернікель - сполуки нікелю та миш'яку, NiAs. Історія відкриття нікелю розтягнулася майже півстоліття. Першим висновок про присутність у купферникелі нового «напівметалу» (тобто, за тодішньою термінологією, простої речовини, проміжної за властивостями між металами та неметалами) зробив шведський металург А. Ф. КронстедтКРОНСТЕДТ Аксель Фредрік)
1751 року. Проте понад двадцять років це відкриття заперечувалося і панувала думка, що Кронстедт отримав не нову просту речовину, а якесь з'єднання з сірою чи то заліза, чи то вісмуту, чи то кобальту, чи якогось іншого металу. (див.Тільки в 1775 р., через 10 років після смерті Кронстедта, швед Т. Бергман виконав дослідження, що дозволяли зробити висновок, що нікель - це проста речовина. Але остаточно нікель як елемент утвердився тільки на початку 19-го століття, 1804 року, після скрупульозних досліджень німецького хіміка І. Ріхтера, який для очищення провів 32 перекристалізації нікелевого купоросу (сульфату нікелю) та в результаті відновлення отримав чистий метал.
Знаходження у природі
У земній корі вміст нікелю становить близько 8 10 -3 % за масою. Можливо, величезні кількості нікелю - близько 17 · 1019 т - укладені в ядрі Землі, яке, за однією з поширених гіпотез, складається з залізонікелевого сплаву. Якщо це так, то Земля приблизно на 3% складається з нікелю, а серед елементів, що складають планету, нікель займає п'яте місце - після заліза, кисню, кремнію і магнію. Нікель міститься в деяких метеоритах, які за складом є сплавом нікелю і заліза (так звані залізонікелеві метеорити). Зрозуміло, як практичне джерело нікелю такі метеорити значення не мають. Найважливіші мінерали нікелю: нікелін (див.НІКЕЛІН)(сучасна назва купфернікелю) NiAs, пентландит (див.ПЕНТЛАНДИТ)[сульфід нікелю та заліза складу (Fe,Ni) 9 S 8 ], мілерит (див.МІЛЛЕРИТ) NiS, гарнієрит (див.Гарнієрит)(Ni, Mg) 6 Si 4 O 10 (OH) 2 та інші нікельсодержащіе силікати. У морській водівміст нікелю становить приблизно 1 · 10 -8 -5 · 10 -8 %
Отримання
Значну частину нікелю одержують із сульфідних мідно-нікелевих руд. Зі збагаченої сировини спочатку готують штейн - сульфідний матеріал, що містить, крім нікелю, ще й домішки заліза, кобальту, міді та інших металів. Методом флотації (див.ФЛОТАЦІЯ)одержують нікелевий концентрат. Далі штейн зазвичай піддають обробці для відділення домішок заліза і міді, а потім обпалюють і оксид, що утворився, відновлюють до металу. Існують і гідрометалургійні методи одержання нікелю, у яких для його вилучення з руди використовують розчин аміаку (див.АМІАК)або сірчаної кислоти (див.СІРЧАНА КИСЛОТА). Для додаткового очищення чорновий нікель піддають електрохімічного рафінування.
Фізичні та хімічні властивості
Нікель - ковкий та пластичний метал. Він має кубічні гранецентровані кристалічні грати (параметр а=0,35238 нм). Температура плавлення 1455 ° C, температура кипіння близько 2900 ° C, щільність 8,90 кг/дм 3 . Нікель - феромагнетик (див.ФЕРРОМАГНЕТИК), точка Кюрі (див.Кюрі крапка)близько 358°C
На повітрі компактний нікель стабільний, а високодисперсний нікель пірофорний (див.ПІРОФОРНІ МЕТАЛИ). Поверхня нікелю покрита тонкою плівкою оксиду NiO, яка міцно оберігає метал від подальшого окиснення. З водою та парами води, що містяться у повітрі, нікель теж не реагує. Практично не взаємодіє нікель і з такими кислотами, як сірчана, фосфорна, плавикова та деякими іншими.
Металевий нікель реагує з азотною кислотою, причому у результаті утворюється нітрат нікелю(II) Ni(NO 3) 2 і виділяється відповідний оксид азоту, наприклад:
3Ni + 8HNO 3 = 3Ni(NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O
Тільки при нагріванні на повітрі до температури вище 800°C металевий нікель починає реагувати з киснем із утворенням оксиду NiO.
Оксид нікелю має основні властивості. Він існує у двох поліморфних модифікаціях: низькотемпературних (гексагональних ґрат) і високотемпературних (кубічних ґрат, стійких при температурі вище 252°C). Є повідомлення про синтез оксидних фаз нікелю складу NiO 1,33-2,0.
При нагріванні нікель реагує з усіма галогенами (див.ГАЛОГЕНИ)з утворенням дигалогенідів NiHal 2 . Нагрівання порошків нікелю та сірки призводить до утворення сульфіду нікелю NiS. І розчинні у воді дигалогеніди нікелю, і нерозчинний у воді сульфід нікелю можуть бути отримані не тільки «сухим», але і «мокрим» шляхом водних розчинів.
З графітом нікель утворює карбід Ni 3 C, фосфором - фосфіди складів Ni 5 P 2 , Ni 2 P, Ni 3 P. Нікель реагує і з іншими неметалами, в тому числі (за особливих умов) з азотом. Цікаво, що нікель здатний поглинати великі обсяги водню, причому у результаті утворюються тверді розчини водню в нікелі.
Відомі такі розчинні у воді солі нікелю, як сульфат NiSO 4 , нітрат Ni(NO 3) 2 та багато інших. Більшість цих солей при кристалізації з водних розчинів утворює кристалогідрати, наприклад, NiSO 4 .7Н 2 О, Ni(NO 3) 2 .6Н 2 О. До нерозчинних сполук нікелю відносяться фосфат Ni 3 (PO 4) 2 і силікат Ni 2 SiO 4 .
При додаванні лугу до розчину солі нікелю(II) випадає зелений осад гідроксиду нікелю:
Ni(NO 3) 2 + 2NaOH = Ni(OH) 2 + 2NaNO 3
Ni(OH) 2 має слабоосновні властивості. Якщо на суспензію Ni(OH) 2 в лужному середовищі впливати сильним окислювачем, наприклад, бромом, виникає гідроксид нікелю(III):
2Ni(OH) 2 + 2NaOH + Br 2 = 2Ni(OH) 3 + 2NaBr
Для нікелю характерне утворення комплексів. Так, катіон Ni 2+ з аміаком утворює гексаамміновий комплекс 2+ та діакватетраамміновий комплекс 2+ . Ці комплекси з аніонами утворюють сині чи фіолетові сполуки.
При дії фтору F 2 на суміш NiCl 2 і КСl виникають комплексні сполуки, що містять нікель у високих ступенях окиснення: +3 - (K 3 ) і +4 - (K 2 ).
Порошок нікелю реагує з оксидом вуглецю(II), при цьому утворюється легко леткий тетракарбоніл Ni(CO) 4 , який знаходить велике практичне застосування при нанесенні нікелевих покриттів, приготуванні високочистого дисперсного нікелю і т. д.
Характерна реакція іонів Ni 2+ з диметилгліоксимом, що веде до утворення рожево-червоного диметилгліоксимату нікелю. Цю реакцію використовують при кількісному визначенні нікелю, а продукт реакції - як пігмент косметичних матеріалів та інших цілей.
Застосування
Основна частка нікелю, що виплавляється, витрачається на приготування різних сплавів. Так, додавання нікелю до сталі дозволяє підвищити хімічну стійкість сплаву, і всі нержавіючі сталі обов'язково містять нікель. Крім того, сплави нікелю характеризуються високою в'язкістю та використовуються при виготовленні міцної броні. Сплав заліза і нікелю, що містить 36-38% нікелю, має напрочуд низький коефіцієнт термічного розширення (це - так званий сплав інвар), і його застосовують при виготовленні відповідальних деталей різних приладів.
При виготовленні сердечників електромагнітів широке застосування знаходять сплави під загальною назвоюпермалої (див.ПЕРМАЛОЙ). Ці метали, крім заліза, містять від 40 до 80% нікелю. Загальновідомі застосовуються в різних нагрівачах ніхромові спіралі, які складаються з хрому (10-30%) та нікелю. З нікелевих сплавів карбуються монети. Загальна кількість різних сплавів нікелю, що знаходять практичне застосування, сягає кількох тисяч.
Висока корозійна стійкість нікелевих покриттів дозволяє використовувати тонкі шари нікелеві для захисту різних металів від корозії шляхом їх нікелювання. Одночасно нікелювання надає виробам гарний зовнішній вигляд. У цьому випадку для проведення електролізу використовують водний розчин подвійного сульфату амонію та нікелю (NH 4) 2 Ni(SO 4) 2 .
Нікель широко використовують при виготовленні різної хімічної апаратури, кораблебудуванні, в електротехніці, при виготовленні лужних акумуляторів, для багатьох інших цілей.
Спеціально приготовлений дисперсний нікель (так званий нікель Ренея) знаходить широке застосування як каталізатор різних хімічних реакцій. Оксиди нікелю використовують при виробництві феритних матеріалів та як пігмент для скла, глазурів та кераміки; оксиди та деякі солі служать каталізаторами різних процесів.
Білогічна роль
Нікель належить до мікроелементів (див.МІКРОЕЛЕМЕНТИ), необхідні нормального розвитку живих організмів. Однак про його роль у живих організмах відомо небагато. Відомо, що нікель бере участь у ферментативних реакціях у тварин та рослин. В організмі тварин він накопичується в тканинах, що ороговіли, особливо в пір'ї. Підвищений вміст нікелю в ґрунтах призводять до ендемічних захворювань – у рослин з'являються потворні форми, у тварин – захворювання очей, пов'язані з накопиченням нікелю в рогівці. Токсична доза (для щурів) – 50 мг. Особливо шкідливі леткі сполуки нікелю, зокрема його тетракарбоніл Ni(CO) 4 . ГДК сполук нікелю у повітрі становить від 0,0002 до 0,001 мг/м 3 (для різних сполук).

Енциклопедичний словник. 2009 .

Синоніми:

Дивитись що таке "нікель" в інших словниках:

НІКЕЛЬ- (Симв. Ni), метал з атомною вагою 58,69, порядковий номер 28, належить разом з кобальтом і залізом до VIII групи і 4 ряду періодичної системи Менделєєва. Уд. в. 8,8, t° плавлення 1452°. У своїх звичайних сполуках Н. Велика медична енциклопедія

- (Символ Ni), сріблясто білий метал, ПЕРЕХІДНИЙ ЕЛЕМЕНТ, відкритий в 1751 р. Його основні руди: сульфідні нікеле залізні руди (пентландит) і арсенід нікелю (нікелін). У нікелю складний процес очищення, що включає диференційоване розкладання. Науково-технічний енциклопедичний словник

- (Нім. Nickel). Метал сріблясто-білого кольору, в чистому вигляді не зустрічається. У Останнім часомВикористовується на вироблення столового та кухонного посуду. Словник іншомовних слів, що увійшли до складу російської мови. Чудінов А.Н., 1910. НІКЕЛЬ нім. Nickel … Словник іноземних слів російської мови

Нікель- є відносно твердий сірувато білий метал з температурою плавлення 1453 град. Він є феромагнетиком, відрізняється ковкістю, пластичністю, міцністю, а також стійкістю до корозії та окислення. Нікель в основному ... Офіційна термінологія

Нікель є 17-м хімічним елементомперіодичної системи Менделєєва з атомним номером 28. Речовина являє собою перехідний метал, що відрізняється своєю пластичністю і має характерне сріблясто-біле забарвлення. Чи не проявляє сильної хімічної активності. Сама назва речовини в перекладі з німецької означає «гірський дух». З нікелем люди були знайомі ще в 17-му столітті, проте він ще не був виділений в окрему речовину. Його зустрічали у мідних рудах під час видобутку міді та називали лжемідь (купфернікель) від духу гір. Виділення речовини як окремого металу здійснив Аксель Кростедт у 1751 році та назвав його «нікель».

У середині 18 століття людям було відомо 12 металів, а також сірка, фосфор, вуглець та миш'як. Тоді ж до них додався і нікель, якому було присвоєно 17 номер.

Характеристика нікелю

Нововідкритий елемент знайшов своє застосування не відразу. Лише через два століття люди почали активно використовувати метал. Особливо популярним він став у металургії. Як з'ясувалося, нікель є відмінним легуючим елементом для сталі та заліза. Так, сплави з нікелем дуже стійкі до різних хімічних впливів, не піддаються корозійному пошкодженню, і навіть можуть витримувати дуже високі температурні режими. Наприклад, сплав нікелю і заліза, який називається в металургії інвар, не здатний розширюватися під впливом високих температур, це є однією з головних причин, по якій інвар використовується для виробництва рейок залізницьта багатьох інших елементів.

Фізичні властивості нікелю

Нікель є металом з характерним жовтувато-сріблястим відтінком. На відкритому повітрі зберігає свій колір і блиск, не тьмяніє. Твердість металу за Брінеллем становить 600-800 Мн/м 2 . Незважаючи на досить високу свою твердість, метал добре піддається різним фізичним впливам та обробкам, у тому числі ковці та поліруванню. Це дозволяє використовувати нікель для виробництва дуже тонких та делікатних виробів.

Метал має магнітні особливості навіть за умов досить низьких температур (до -340 0 С). Не піддається корозійному пошкодженню.

Фізичні властивості нікелю

Атомний номер	28
Атомна маса, а.	58,69
Атомний діаметр, пм	248
Щільність, г/см³	8,902
Питома теплоємність, Дж/(K моль)	0,443
Теплопровідність, Вт/(м·K)	90,9
Температура плавлення, °С	1453
Температура кипіння, °С	2730-2915
Теплота плавлення, кДж/моль	17,61
Теплота випаровування, кДж/моль	378,6
Молярний об'єм, см³/моль	6,6
Група металів	Важкий метал

Хімічні властивості нікелю

Нікель має 28 атомний номер і позначається у хімічній номенклатурі символом Ni. Має молярну масу 58,6934 г/моль. Атом нікелю має радіус 124 пм. Його електронегативність за шкалою Полінг складає 1,94, електронний потенціал дорівнює 0,25 В.

Метал не піддається негативному повітряному та водному впливу. Це пов'язано з утворенням на поверхні плівки у вигляді оксиду нікелю (NiO), яка запобігає його подальшому окисленню.

Реагує з киснем лише за певних умов, зокрема при сильному нагріванні. В умовах високих температур здатний також взаємодіяти з усіма галогенами.

Виявляє бурхливу реакцію в азотній кислоті, а також у розчинах з аміаком. Однак, деякі солі, наприклад, соляна та сірчана, досить повільно розчиняють метал. А ось у фосфорній кислоті він не розчиняється взагалі.

Отримання нікелю

Основним матеріалом для видобутку нікелю є саме сульфідні мідно-нікелеві руди. Так, саме з таких руд одержують близько 80% нікелю від загального виробництва у світі, без урахування Росії. Руди піддаються селективному збагаченню флотацією, після чого із руди виділяється мідний, нікелевий, а також пірротиновий концентрати.

Для отримання чистого металу використовується нікелевий рудний концентрат, який поряд з флюсами піддається плавленню в електричних шахтах або відбивних печах. В результаті цього процесу відокремлюється порожня порода і нікель у вигляді штейна, у складі якого знаходиться до 15% нікелю.

Іноді перед тим, як відправити на плавлення концентрат, його випалюють і обкусують. У складі сульфідного розплаву (штейну) після процесу плавки також виявляються Fe, і практично повністю Сu, а також благородні метали. Далі відокремлюється залізо, після чого залишається сплав, у складі якого присутні мідь та нікель. Сплав піддається повільному охолодженню, після чого тонко подрібнюється і вирушає подальшу флотацію з метою поділу цих двох елементів. Cu і Ni також можна розділити так званим карбонільним процесом, в основі якого лежить оборотність реакції.

Найбільш поширеними вважаються три способи отримання нікелю:

Відновлювальний. За основу береться силікатна руда, з якої за участю вугільного пилу утворюються залізно-нікелеві котуни, що містять від 5% до 8% нікелю. Для цього процесу використовуються трубчасті печі, що обертаються. Після цього котуни очищаються від сірки, прожарюються і обробляються розчином аміаку, з якого і отримують після підкислення нікель.
Карбонільний. Цей метод ще називають методом Монда. Заснований на отриманні мідно-нікелевого штейна із сульфідної руди. Над штейном під високим тиском пропускається ЗІ, внаслідок чого утворюється тетракарбонілнікель, з якого під впливом високих температур відбувається виділення особливо чистого нікелю.
Алюмінотермічний. Цей спосібзаснований на відновленні нікелю з оксидної руди: 3NiO + 2Al = 3Ni +Al 2 O 3

З'єднання нікелю

Нікель утворює безліч різних сполук, як органічних, так і неорганічних, кожна з яких застосовується у певних галузях людської діяльності.

Неорганічні сполуки нікелю

Серед таких варто відзначити оксиди. Зокрема його монооксид, утворення якого відбувається в результаті реакції металу і кисню при досить високій температурі, що перевищує 500 0 С, використовується як матеріал, з якого виготовляють фарби та емалі в керамічному та скляному виробництві. А при виробництві анодів, що застосовуються в лужних акумуляторах, використовується сесквіоксід нікелю Ni 2 O 3 . Для отримання нітрат нікелю або хлорат нікелю піддають дуже повільному нагріванню.

Не останнє місцеприділяється і гідроксидам нікелю. Наприклад, Ni(OH) 2 утворюється внаслідок дії лугів на водні розчини солей нікелю. Для цього гідроксиду характерний світло-зелений колір. З гідроксиду нікелю під впливом окислювача в лужному середовищі утворюється оксид гідратований, на основі якого відбувається робота лужного акумулятора Едісона. Перевагою даного акумулятора є його здатність протягом тривалого часу знаходиться незарядженим, у той час як звичайний свинцевий акумулятор не може довго перебувати в незарядженому стані.

Солі нікелю (ІІ), як правило, утворюються внаслідок взаємодії NiO або Ni(OH) 2 c різноманітними кислотами. Розчинні солі нікелю, як правило, утворюють кристалогідрати. Нерозчинними солями є фосфат Ni 3 (PO 4) 2 і силікат Ni 2 SiO 4 . Для кристалогідратів і розчинів характерний зеленуватий забарвлення, а безводні солі характеризуються жовтим або коричнево-жовтим кольором.

Також є комплексні сполуки нікелю (II). Для їхнього утворення розчиняється оксид нікелю в розчині аміаку. Диметилгліоксимат ніклю Ni(C 4 H 6 N 2 O 2) 2 застосовується як реакція на іони нікелю. Для нього характерне фарбування кислого середовища у червоний колір.

Найменш характерними сполуками нікелю є сполуки нікелю (III). З таких відомо речовина чорного кольору, яка виходить в результаті реакції окиснення гідроксиду нікелю (II) в лужному середовищі гіпохлоритом або галогенами:

2Ni(OH) 2 + 2NaOH + Br 2 = Ni 2 O 3 *H 2 O + 2NaBr + H 2 O

Органічні сполуки нікелю

Зв'язок Ni-C здійснюється двома способами:

По у-типу. Такі сполуки називаються укомплексами. До них відносяться сполуки, що мають наступний вигляд: і де R=Alk або Ar, L=PR3, де Х - ацидоліганд.
По р-типу. Називаються р-комплексами. До них відносяться алкенові та полієнові нікельорганічні сполуки, до складу яких входить нікель у нульовому ступені окислення. Такі сполуки характеризуються, як правило, тригональною або тетраедричною структурою.