Mi az a nikkel és mire való? A nikkel oxidációs állapota és reakciói vele.

Kiváló korrózióállóság, nagy szilárdság, esztétikus megjelenés és tetszőleges alakformálás jellemzi. Tulajdonságai miatt ez. A nikkel több mint 60%-a rozsdamentes acélgyártásba kerül.

A nikkelt házak építésére, érdekes építészeti tervek készítésére, falak díszítésére és ejtőcsövek készítésére használják. A nikkel mindenütt jelen van életünkben. Ezért ma megvizsgáljuk a nikkel összetételét, szerkezetét és tulajdonságait.

A nikkel fehér, ezüstös fényű. Ezt a fémet gyakran más anyagokkal kombinálják. Ennek eredményeként ötvözetek képződnek.

• A nikkel megtalálható az élelmiszerekben, a földkéregben, a vízben és még a levegőben is.
• A nikkelnek van egy felületközpontú köbös rácsa (a = 3,5236A). Normál állapotában β-módosítás formájában jelenik meg. A katódos porlasztás során hatszögletű ráccsal α-módosítássá alakul át. Ha a nikkelt tovább melegítjük 200 ° C-ra, akkor a rács köbös lesz.
• A nikkelnek van egy befejezetlen 3D-elektronhéja, ezért átmeneti fémnek nevezik.
• A nikkel elem az egyik legfontosabb mágneses ötvözet és anyag, amelynek hőtágulási együtthatója minimális.

A természetben nem feldolgozott és bányászott nikkel 5 stabil izotópból áll. Mengyelejev periódusos rendszerében a nikkel számozása 28. Ennek az elemnek az atomtömege 58,70.

Nikkel tulajdonságai

Sűrűség és tömeg

A nikkel számos nehézfémhez tartozik. Sűrűsége kétszerese a titán fémének, de számértékében megegyezik a sűrűséggel.

A nikkel fajlagos sűrűségének számértéke 8902 kg / m3. Nikkel atomtömege: 58,6934 e.m. (g/mol).

Mechanikai jellemzők

A nikkel jó hajlékonysággal és hajlékonysággal rendelkezik. Ezeknek a tulajdonságoknak köszönhetően könnyen tekerhető. Elég könnyen lehet belőle vékony lemezeket, kis csöveket kiszedni.

A nikkel 0 és 631 K közötti hőmérsékleten válik ferromágnesessé. Ez a folyamat a nikkelatom külső héjának speciális szerkezete miatt megy végbe.

A következők ismertek mechanikai jellemzők nikkel:

• Fokozott erő.
• A szakítószilárdság 450 MPa.
• Az anyag nagy plaszticitása.
• Korrozióállóság.
• Magas olvadáspont.
• Magas katalitikus kapacitás.

A leírt fém mechanikai jellemzői a szennyeződések jelenlététől függenek. A legveszélyesebb és legkárosabb a kén, a bizmut és az antimon. Ha a nikkel gázokkal telített, akkor mechanikai tulajdonságai romlanak.

Hő- és elektromos vezetőképesség

• A nikkel fém a következő hővezető képességgel rendelkezik: 90,1 W / (m · K) (25 ° C hőmérsékleten).
• A nikkel elektromos vezetőképessége 11 500 000 Sim / m.

Korrozióállóság

A korrózióállóság a fém azon képességére utal, hogy ellenáll a pusztulásnak, amikor agresszív környezetnek van kitéve. A nikkel rendkívül korrózióálló anyag.

A nikkel nem rozsdásodik a következő környezetben:

• Környezeti légkör. A nikkelnek jó a hőállósága. Ha nikkelt ipari környezetben találnak, akkor azt mindig vékony filmréteg borítja, ami a nikkel elszíneződéséhez vezet.
• Lúgok hideg és meleg formában, valamint olvadt állapotuk.
• Szerves savak.
• Szervetlen savak.

Ezenkívül a nikkel nem rozsdásodik a forró alkoholokban és zsírsavakban. Ennek köszönhetően ezt a fémet széles körben használják az élelmiszeriparban.

A vegyipar is széles körben használja a nikkelt. Ennek oka a nikkel magas hőmérsékletekkel szembeni korrózióállósága és az oldatok magas koncentrációja.

A nikkel a következő környezeti feltételek mellett korrodál:

• Tengervíz.
• Hipokloritok lúgos oldatai.
• Kén vagy bármilyen ként tartalmazó közeg.
• Oxidáló sók oldatai.
• Ammónia-hidrát és ammóniás víz.

A nikkel toxicitását az alábbiakban tárgyaljuk.

Hőmérsékletek

A nikkel következő termodinamikai tulajdonságai ismertek:

• A nikkel olvadáspontja: 1726 K vagy 2647 °F vagy 1453 °C.
• Nikkel forráspontja: 3005 K vagy 4949 °F vagy 2732 °C.
• Öntési hőmérséklet: 1500-1575 °C.
• Izzítási hőmérséklet: 750 - 900 °C.

Toxicitás és környezetbarát

A nikkel nagy mennyiségben mérgező hatással van a szervezetre. Ha étellel történő bevételről beszélünk, akkor ennek az elemnek a megnövekedett tartalma minden bizonnyal egészségügyi veszélyt jelent.

A túlzott nikkel gyakran negatív következménye az allergia. Ezenkívül, ha ez a fém (nagy mennyiségben) a szervezetbe kerül, gyomor- és bélrendszeri rendellenességek lépnek fel, az eritrociták tartalmának szükségszerűen növekednie kell. A nikkel krónikus hörghurutot, veseterhelést és károsodott tüdőfunkciót okozhat. A túl sok nikkel tüdőrákot vált ki.

Ha az ivóvíz 250 részecske nikkelt tartalmaz millió vízrészecskére számítva, akkor ez a tartalom vérbetegséget és veseproblémákat okozhat. Ez azonban meglehetősen ritka eset.

A nikkel a dohányfüstben található. Ennek a nikkeltartalmú füstnek vagy pornak a belélegzése hörghuruthoz és károsodott tüdőfunkcióhoz vezet. Ez az anyag beszerezhető körülmények között vagy kedvezőtlen ökológiai területeken.

A nikkel csak akkor mérgező, ha nagy mennyiségben kerül az emberi szervezetbe. Ha a nikkelt az iparban és az építőiparban használják, akkor nem veszélyes.

Egyéb jellemzők

A nikkelnek a következő jellemzői is vannak:

• A nikkel fajlagos elektromos ellenállása 68,8 nom · m.
• Kémiailag a nikkel hasonló a vashoz, a kobalthoz, a rézhez és néhány nemesfémhez.
• A nikkel kölcsönhatásba lép az oxigénnel 500 C hőmérsékleten.
• Ha a nikkel finoman eloszlatott állapotba kerül, akkor magától meggyulladhat.
• A nikkel még nagyon magas hőmérsékleten sem lép reakcióba nitrogénnel.
• A nikkel lassabban oldódik fel savakban, mint a vas.

Nikkel

NIKKEL-Én vagyok; m.[azt. Nikkel] Vegyi elem (Ni), ezüstös-fehér tűzálló fém, erősen csillogó (iparban használatos).

◁ Nikkel, th, th. N. az enyém. N-edik érc. N-edik ötvözetek. N-edik bevonat.

nikkel

(lat. Niccolum), a periódusos rendszer VIII. csoportjába tartozó kémiai elem. A név a német nikkelből származik - egy gonosz szellem nevéből, aki állítólag megzavarta a bányászokat. Ezüst-fehér fém; sűrűsége 8,90 g/cm3, t olvadáspont: 1455 °C; ferromágneses (Curie-pont 358 °C). Nagyon ellenáll a levegő, víz hatásának. A fő ásványok a nikkelin, millerit, pentlandit. A nikkel körülbelül 80%-a nikkelötvözetekbe kerül. Akkumulátorok, vegyi berendezések gyártásához, korróziógátló bevonatokhoz (nikkelezéshez) is használják, számos kémiai folyamat katalizátoraként.

NIKKEL

NIKEL (lat. Nissolum), Ni, 28-as rendszámú kémiai elem, 58,69 atomtömege. A Ni elem vegyjelét ugyanúgy ejtik ki, mint magának az elemnek a nevét. A természetes nikkel öt stabil nuklidból áll (cm. NUCLID): 58 Ni (67,88 tömeg%), 60 Ni (26,23 %), 61 Ni (1,19 %), 62 Ni (3,66 %) és 64 Ni (1,04 %). D.I.Mengyelejev periodikus rendszerében a nikkel a VIIIB csoportba tartozik és a vassal együtt (cm. VAS)és kobalt (cm. KOBALT) a 4. periódusban ebben a csoportban a hasonló tulajdonságokkal rendelkező átmeneti fémek hármasát alkotja. Két külső konfigurálása elektronikus rétegek nikkel atom 3 s 2 p 6 d 8 4s 2 ... Leggyakrabban +2 oxidációs állapotban (II. vegyérték), ritkábban +3 oxidációs állapotban (III. vegyérték), nagyon ritkán +1 és +4 oxidációs állapotban (I. és IV. vegyérték) képez vegyületeket.
A semleges nikkel atom sugara 0,124 nm, a Ni 2+ ioné 0,069 nm-től (4-es koordinációs szám) 0,083 nm-ig (6-os koordinációs szám). A nikkel atom egymást követő ionizációs energiái 7,635, 18,15, 35,17, 56,0 és 79 eV. A Pauling-skálán a nikkel elektronegativitása 1,91. Szabványos elektróda potenciál Ni 0 / Ni 2+ –0,23 V.
Egy egyszerű anyag, a nikkel kompakt formában egy fényes, ezüstös-fehér fém.
A felfedezés története
Már a XVII. A szászországi (Németország) bányászok ismerték a rézérchez hasonló ércet, de az olvasztás során nem termeltek rezet. Kupfernickelnek hívták (németül Kupfer - réz, és Nickel - egy törpe neve, aki a rézérc hulladékkő helyett elcsúsztatta a bányászokat). Mint később kiderült, a kupfernikkel nikkel és arzén vegyülete, a NiAs. A nikkel felfedezésének története közel fél évszázadra nyúlik vissza. Az első következtetést egy új "félfém" jelenlétéről a kupfernickelben (vagyis az akkori terminológiával egy egyszerű anyag, amely a fémek és a nemfémek tulajdonságai között köztes) A. F. Kronstedt svéd kohász tette le. (cm. KRONSTEDT Axel Fredrik) 1751-ben. Ezt a felfedezést azonban több mint húsz éven át vitatták, és az a szempont dominált, hogy Kronstedt nem egy új egyszerű anyagot kapott, hanem valamilyen kénvegyületet, vagy vasat, bizmutot, kobaltot vagy más fémet.
Csak 1775-ben, 10 évvel Kronstedt halála után, a svéd T. Bergman végzett olyan kutatásokat, amelyek alapján arra a következtetésre jutott, hogy a nikkel egyszerű anyag. Ám a nikkel mint elem végül csak a 19. század elején, 1804-ben, I. Richter német kémikus aprólékos kutatása után jött létre. (cm. RICHTER Jeremiah Benjamin), aki tisztítás céljából 32 nikkel-szulfát (nikkel-szulfát) átkristályosítást végzett, és a redukció eredményeként tiszta fémet kapott.
A természetben lenni
A földkéreg nikkeltartalma körülbelül 8 · 10 -3 tömeg%. Lehetséges, hogy hatalmas mennyiségű nikkel - körülbelül 17 · 10 19 tonna - található a Föld magjában, amely az egyik széles körben elterjedt hipotézis szerint vas-nikkel ötvözetből áll. Ha igen, akkor a Föld körülbelül 3% nikkelből áll, és a bolygót alkotó elemek között a nikkel az ötödik helyet foglalja el - a vas, az oxigén, a szilícium és a magnézium után. A nikkel egyes meteoritokban található, amelyek nikkel és vas ötvözetéből állnak (az úgynevezett nikkel-vas meteoritok). Természetesen az ilyen meteoritok gyakorlati nikkelforrásként nem számítanak. Nélkülözhetetlen nikkel ásványok: Nikkelin (cm. NIKELIN)(a kupfernickel mai neve) NiAs, pentlandit (cm. PENTLANDITE)[nikkel- és vas-szulfid összetételű (Fe, Ni) 9 S 8], millerit (cm. MILLERIT) NiS, garnierit (cm. Garnierite)(Ni, Mg) 6 Si 4 O 10 (OH) 2 és egyéb nikkeltartalmú szilikátok. V tengervíz a nikkeltartalom körülbelül 1 · 10 -8 -5 · 10 -8%
Fogadás
A nikkel jelentős részét szulfid réz-nikkel ércekből nyerik. A mattet először a dúsított nyersanyagból állítják elő - egy szulfid anyagból, amely a nikkelen kívül vas, kobalt, réz és számos más fém szennyeződéseit is tartalmazza. Flotációs módszer (cm. FLOTÁCIÓ) vegyél nikkelkoncentrátumot. Ezután a mattot általában kezelik a vas és a réz szennyeződések elkülönítésére, majd kiégetik, és a kapott oxidot fémmé redukálják. A nikkel előállítására hidrometallurgiai módszerek is léteznek, amelyek során ammóniaoldattal vonják ki az ércből. (cm. AMMONIA) vagy kénsav (cm. KÉNSAV)... További tisztítás céljából a nyers nikkelt elektrokémiai finomításnak vetik alá.
Fizikai és kémiai tulajdonságok
A nikkel képlékeny és képlékeny fém. Köbös felületközpontú kristályrácsa van (a paraméter = 0,35238 nm). Olvadáspontja 1455 °C, forráspontja körülbelül 2900 °C, sűrűsége 8,90 kg / dm 3. A nikkel egy ferromágnes (cm. FERROMÁGNESES), Curie-pont (cm. Curie pont) körülbelül 358 °C
Levegőben a tömör nikkel stabil, a nagy diszperziójú nikkel pedig piroforos (cm. PIROFOR FÉMEK)... A nikkel felületét vékony NiO-oxid filmréteg borítja, amely erősen védi a fémet a további oxidációtól. A nikkel szintén nem lép reakcióba a levegőben lévő vízzel és vízgőzzel. A nikkel gyakorlatilag nem lép kölcsönhatásba olyan savakkal, mint a kénsav, foszforsav, fluorsav és néhány más savakkal.
A fémnikkel reakcióba lép a salétromsavval, és ennek eredményeként nikkel (II)-nitrát Ni (NO 3) 2 képződik, és a megfelelő nitrogén-oxid szabadul fel, például:
3Ni + 8HNO 3 = 3Ni (NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O
Csak ha levegőn 800 °C feletti hőmérsékletre hevítik, a fémes nikkel reakcióba lép az oxigénnel, és NiO-oxidot képez.
A nikkel-oxidnak alapvető tulajdonságai vannak. Két polimorf változatban létezik: alacsony hőmérsékletű (hatszögletű rács) és magas hőmérsékletű (köbös rács, 252 ° C feletti hőmérsékleten stabil). Vannak jelentések a NiO 1,33-2,0 összetételű nikkel oxidfázisainak szintéziséről.
A nikkel hevítés közben minden halogénnel reagál (cm. HALOGÉNEK) dihalogenidek képződésével NiHal 2. A nikkel- és kénporok hevítése nikkel-szulfid NiS képződéséhez vezet. Mind a vízoldható nikkel-dihalogenidek, mind a vízben oldhatatlan nikkel-szulfidok nemcsak "száraz", hanem "nedves" formában is előállíthatók vizes oldatokból.
A nikkel a grafittal Ni 3 C karbidot, a foszforral pedig a Ni 5 P 2, Ni 2 P, Ni 3 P összetételű foszfidokat képez. A nikkel más nemfémekkel is reagál, beleértve (pl. különleges körülmények) nitrogénnel. Érdekes módon a nikkel nagy mennyiségű hidrogént képes elnyelni, és ennek eredményeként szilárd hidrogénoldatok képződnek a nikkelben.
Ismertek olyan vízoldható nikkelsók, mint a NiSO 4 szulfát, Nitrát Ni (NO 3) 2 és még sokan mások. A legtöbb ilyen sók vizes oldatból kristályosodva kristályos hidrátokat képeznek, például NiSO 4 .7H 2 O, Ni (NO 3) 2 .6H 2 O. Az oldhatatlan nikkelvegyületek közé tartozik a Ni 3 (PO 4) 2 foszfát és a szilikát Ni. 2 SiO 4.
Amikor lúgot adunk egy nikkel(II) só oldatához, zöld nikkel-hidroxid csapadék képződik:
Ni (NO 3) 2 + 2NaOH = Ni (OH) 2 + 2NaNO 3
A Ni (OH) 2 gyenge bázikus tulajdonságokkal rendelkezik. Ha a Ni (OH) 2 lúgos közegben készült szuszpenzióját erős oxidálószernek, például brómnak tesszük ki, akkor nikkel(III)-hidroxid jelenik meg:
2Ni (OH) 2 + 2NaOH + Br 2 = 2Ni (OH) 3 + 2NaBr
A nikkelre jellemző a komplexek képződése. Így a Ni 2+ kation az ammóniával 2+ hexaamin komplexet és 2+ diaquatetraammin komplexet képez. Ezek az anionokkal alkotott komplexek kék vagy ibolyaszínű vegyületeket képeznek.
A fluor F 2 NiCl 2 és KCl keverékére gyakorolt ​​hatására nikkelt tartalmazó komplex vegyületek képződnek. magas fokok oxidáció: +3 - (K 3) és +4 - (K 2).
A nikkelpor reakcióba lép a szén-monoxid (II) CO-val, és létrejön a könnyen illékony tetrakarbonil-Ni (CO) 4, amely nagy gyakorlati alkalmazást talál nikkel bevonatok felvitelében, nagy tisztaságú diszpergált nikkel előállításában stb.
Jellemző a Ni 2+ ionok reakciója dimetilglioximmal, ami rózsaszínes-vörös nikkel-dimetilglioxim képződését eredményezi. Ezt a reakciót a nikkel mennyiségi meghatározására használják, a reakcióterméket pedig pigmentként használják kozmetikai anyagokban és egyéb célokra.
Alkalmazás
Az olvasztott nikkel fő részét különféle ötvözetek előállítására fordítják. Így a nikkel acélhoz való hozzáadása javítja az ötvözet vegyszerállóságát, és minden rozsdamentes acél szükségszerűen tartalmaz nikkelt. Ezenkívül a nikkelötvözeteket nagy szívósság jellemzi, és tartós páncélok gyártásához használják. A 36-38% nikkelt tartalmazó vas és nikkel ötvözet meglepően alacsony hőtágulási együtthatóval rendelkezik (ez az ún. invar ötvözet), és különféle eszközök kritikus alkatrészeinek gyártásához használják.
Az elektromágneses magok gyártása során a permalloy általános elnevezésű ötvözeteket széles körben használják. (cm. PEMALLOY)... Ezek az ötvözetek a vason kívül 40-80% nikkelt is tartalmaznak. A különféle fűtőtestekben használt nikróm tekercsek jól ismertek, krómból (10-30%) és nikkelből állnak. Az érméket nikkelötvözetekből verik. A gyakorlatban használt különféle nikkelötvözetek száma eléri a több ezret.
A nikkel bevonatok magas korrózióállósága lehetővé teszi vékony nikkelrétegek használatát a védelem érdekében különféle fémek nikkelezés által okozott korróziótól. Ugyanakkor a nikkelezés gyönyörű megjelenést kölcsönöz a termékeknek megjelenés... Ebben az esetben kettős ammónium-szulfát és nikkel (NH 4) 2 Ni (SO 4) 2 vizes oldatát használjuk az elektrolízishez.
A nikkelt széles körben használják különféle vegyi berendezések gyártásában, hajógyártásban, elektrotechnikában, alkáli elemek gyártásában és sok más célra.
A speciálisan elkészített diszpergált nikkelt (az úgynevezett Raney-nikkelt) széles körben használják különféle kémiai reakciók katalizátoraként. A nikkel-oxidokat ferrites anyagok előállításához, valamint üveg, mázak és kerámiák pigmentjeként használják; oxidok és egyes sók katalizátorként szolgálnak különféle folyamatokhoz.
Biológiai szerep
A nikkel az egyik nyomelem (cm. MIKROELEMEK) szükséges az élő szervezetek normális fejlődéséhez. Az élő szervezetekben betöltött szerepéről azonban keveset tudunk. Ismeretes, hogy a nikkel részt vesz az állatok és növények enzimatikus reakcióiban. Állatoknál a keratinizált szövetekben halmozódik fel, különösen a tollakban. A talaj megnövekedett nikkeltartalma endémiás betegségekhez vezet - csúnya formák jelennek meg növényekben, állatokban - szembetegségek, amelyek a szaruhártya nikkel felhalmozódásával járnak. Mérgező dózis (patkányoknak) - 50 mg. Az illékony nikkelvegyületek különösen károsak, különösen a tetrakarbonil-Ni (CO) 4. A levegőben lévő nikkelvegyületek maximális koncentrációs határa 0,0002 és 0,001 mg / m 3 között van (különböző vegyületek esetén).

enciklopédikus szótár. 2009 .

Szinonimák:

Nézze meg, mi a "nikkel" más szótárakban:

NIKKEL- (char. Ni), egy 58,69 atomtömegű, 28-as sorozatszámú fém, kobalttal és vassal együtt a VIII. csoportba és Mengyelejev periodikus rendszerének 4. sorába tartozik. Ud. v. 8,8, olvadáspont: 1452°. Szokásos kapcsolataikban N. ...... Nagyszerű orvosi lexikon

- (Ni jelképe), ezüstfehér fém, ÁTMENETI ELEM, 1751-ben fedezték fel. Fő ércei a szulfid-nikkel vasércek (pentlandit) és a nikkel-arzenid (nikkelin). A nikkelnek összetett tisztítási folyamata van, amely differenciális lebontással jár ... Tudományos és műszaki enciklopédikus szótár

- (német nikkel). Fém ezüst fehér, nem fordul elő tiszta formájában. A közelmúltban az ebédlő öltözködésére és konyhai eszközök... Az orosz nyelvben szereplő idegen szavak szótára. Chudinov AN, 1910. NICKEL it. Nikkel ... Orosz nyelv idegen szavak szótára

Nikkel- viszonylag kemény, szürkésfehér fém, olvadáspontja 1453 fok. C. Ferromágneses, képlékeny, képlékeny, szívós, és ellenáll a korróziónak és az oxidációnak. A nikkel főleg ...... Hivatalos terminológia

MEGHATÁROZÁS

Nikkel- huszonnyolcadik elem Periódusos táblázat... Megnevezés - Ni a latin "niccolum" szóból. A negyedik periódusban található, VIIIB csoport. Fémekre utal. A nukleáris töltés 28.

A kobalthoz hasonlóan a nikkel is főleg arzénnel vagy kénnel alkotott vegyületek formájában fordul elő a természetben; ilyenek például a kupfernickel NiAs ásványok, az arzén-nikkel fényű NiAsS stb. A nikkel elterjedtebb, mint a kobalt [a földkéreg körülbelül 0,01%-a (tömeg).

A fémes nikkel ezüstös, sárgás árnyalatú (1. ábra), nagyon kemény, jól políroz, mágnes vonzza. Magas korrózióállóság jellemzi - ellenáll a légkörnek, víznek, lúgoknak és számos savnak. Salétromsavban aktívan oldódik. A nikkel kémiai ellenálló képessége a passzivációra való hajlamnak köszönhető - a felületen oxidfilmek képződésének, amelyek erős védőhatást fejtenek ki.

Rizs. 1. Nikkel. Megjelenés.

A nikkel atom- és molekulatömege

MEGHATÁROZÁS

Az anyag relatív molekulatömege (M r) egy szám, amely megmutatja, hogy egy adott molekula tömege hányszor nagyobb, mint egy szénatom tömegének 1/12-e, és egy elem relatív atomtömege (Ar)- az atomok átlagos tömegének hányszorosa kémiai elem a szénatom tömegének több mint 1/12-e.

Mivel a nikkel szabad állapotban monoatomos Ni-molekulák formájában létezik, az atom- és molekuláris tömeg mérkőzés. Egyenlőek: 58,6934.

Nikkel izotópok

Ismeretes, hogy a természetben a nikkel öt stabil izotóp, 58 Ni, 60 Ni, 61 Ni, 62 Ni és 64 Ni formájában található. Tömegszámuk 58, 60, 61, 62 és 64. Az 58-as Ni-izotóp atommagja huszonnyolc protont és harminc neutront tartalmaz, a többi izotóp pedig csak a neutronok számában tér el tőle.

Léteznek mesterséges instabil nikkel-izotópok 48-78 tömegszámmal, valamint nyolc metastabil állapot, amelyek közül a 76 ezer éves felezési idejű 59-es Ni-izotóp a leghosszabb élettartamú.

Nikkel ionok

A nikkelelektronok orbitális eloszlását mutató elektronikus képlet a következő:

1s 2 s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 8 4s 2.

A nikkel kémiai kölcsönhatás következtében feladja vegyértékelektronjait, azaz. donoruk, és pozitív töltésű ionná alakul:

Ni 0 -2e → Ni 2+;

Ni 0 -3e → Ni 3+.

Nikkel molekula és atom

A nikkel szabad állapotban monoatomos Ni-molekulák formájában létezik. Íme néhány tulajdonság, amely a nikkel atomot és molekulát jellemzi:

Nikkelötvözetek

A nikkel nagy részét különféle vas-, réz-, cink- és egyéb fémötvözetek előállítására használják. A nikkel hozzáadása az acélhoz növeli annak szívósságát és korrózióállóságát.

A nikkel alapú ötvözetek hőálló (nimonic, inconel, hastella [60% feletti nikkel, 15-20% króm stb. fémek]), mágneses (permalloy) és ötvözetekre oszthatók speciális tulajdonságok(monel fém, nikkelin, konstans, invar, platina).

Példák problémamegoldásra

1. PÉLDA

Gyakorlat

Írja fel azokat a reakcióegyenleteket, amelyekkel a következő transzformációkat hajthatja végre: NiCl 2 → Ni → NiSO 4 → Ni (NO 3) 2 → Ni (OH) 2 → NiCl 2. Rajzolja fel az oldatok reakcióegyenleteit ionos és rövidített ionos formában!

Válasz

Ha a nikkelnél aktívabb fémet nikkel(II)-klorid oldatba helyezünk, a nikkel szabad formában állítható elő (szubsztitúciós reakció): NiCl 2 + Zn → Ni + ZnCl 2; Ni 2+ + Zn 0 → Ni 0 + Zn 2+. A nikkel feloldódik híg kénsavban, és nikkel(II)-szulfátot képez: Ni + H 2 SO 4 (híg) → NiSO 4 + H 2; Ni 0 + 2H + → Ni 2+ + H 2. A nikkel(II)-nitrát cserereakcióval állítható elő: NiSO 4 + Ba (NO 3) 2 → Ni (NO 3) 2 + BaSO 4 ↓; SO 4 2- + Ba 2+ → BaSO 4 ↓. A nikkel(II)-nitrátra lúggal hatva nikkel(II)-hidroxidot kaphatunk: Ni (NO 3) 2 + 2NaOH → Ni (OH) 2 ↓ + 2NaNO 3; Ni 2+ + 2OH - = Ni (OH) 2 ↓. A nikkel(II)-kloridot a nikkel(II)-hidroxidból sósavval végzett semlegesítési reakcióval állíthatjuk elő: Ni (OH) 2 + 2HCl → NiCl 2 + 2H 2 O; OH - + H + = H 2 O.

2. PÉLDA

Gyakorlat	Mekkora tömegű nikkel(II)-klorid nyerhető 17,7 g nikkel és 12 liter klór (n.u.) hevítésével? Mekkora térfogatú 0,06 M oldat készíthető ebből a sótömegből?
Megoldás	Írjuk fel a reakcióegyenletet: Ni + Cl 2 = NiCl 2. Határozzuk meg a nikkel (móltömeg - 59 g / mol) és a klór móljainak számát, amelyek reagáltak a problémafelvetésben megadott adatokkal: n (Ni) = m (Ni)/M (Ni); n (Ni) = 17,7/59 = 0,3 mol. n (Cl 2) = V (Cl 2) / V m; n (Cl2) = 12/22,4 = 0,54 mol. Az n (Ni) feladat egyenlete szerint: n (Cl 2) = 1:1. Ez azt jelenti, hogy a klór feleslegben van, és minden további számítást el kell végezni a nikkelre. Határozzuk meg az anyag mennyiségét és a képződött nikkel(II)-klorid tömegét (móltömeg 130 g / mol): n (Ni): n (NiCl2) = 1:1; n (Ni) = n (NiCl 2) = 0,3 mol. m (NiCl2) = n (NiCl2) × M (NiCl2); m (NiCl2) = 0,3 × 130 = 39 g. Számítsuk ki egy 0,06 M oldat térfogatát, amely 39 g nikkel(II)-kloridból nyerhető: V (NiCl 2) = n (NiCl 2) / c (NiCl 2); V (NiCl 2) = 0,3 / 0,06 = 0,5 l.
Válasz	A nikkel(II)-klorid tömege 39 g, a 0,06 M oldat térfogata 0,5 l (500 ml).

A nikkel használata ötvözetekben

A nikkel a legtöbb repülési tűzálló anyag gerince a meghajtó alkatrészekhez.

• Monel fém (65 - 67% Ni + 30 - 32% Cu + 1% Mn), hőálló 500 ° C-ig, nagyon korrózióálló;
• nikróm, ellenálló ötvözet (60% Ni + 40% Cr);
• permalloy (76% Ni + 17% Fe + 5% Cu + 2% Cr), nagy mágneses szuszceptibilitású, nagyon alacsony hiszterézisveszteséggel;
• Invar (65% Fe + 35% Ni), szinte nem nyúlik meg melegítéskor.
• Ezenkívül a nikkelötvözetek közé tartoznak a nikkel- és króm-nikkel acélok, a nikkel-ezüst és a különféle ellenállás-ötvözetek, mint például a konstantán, a nikkelin és a manganin.

Minden rozsdamentes acél mindig tartalmaz nikkelt, mert a nikkel növeli az ötvözet vegyszerállóságát. A nikkelötvözetek is nagy szívóssággal rendelkeznek, és tartós páncélok gyártásához használják. A különféle eszközök legfontosabb alkatrészeinek gyártása során nikkel és vas ötvözetet (36-38% nikkel) használnak, amelynek alacsony a hőtágulási együtthatója.

Az elektromágneses magok gyártása során a permalloy általános elnevezésű ötvözeteket széles körben használják. Ezek az ötvözetek a vason kívül 40-80% nikkelt is tartalmaznak. Az érméket nikkelötvözetekből verik. A gyakorlatban használt különféle nikkelötvözetek száma eléri a több ezret.

Fémek nikkelezése

A nikkelt tiszta formájában főként pl védőbevonatok korróziótól különböző kémiai környezetben. A vas és más fémek védőbevonatait kettőben állítják elő ismert módszerek: bevonattal és galvanizálással. Az első módszernél a bevonatréteget egy vékony nikkellemez és egy vastag vaslemez melegen hengerelésével hozzák létre. A nikkel és a bevonandó fém vastagságának aránya körülbelül 1:10. A hézaghengerlés során a kölcsönös diffúzió miatt ezeket a lemezeket összehegesztik, és monolit kétrétegű vagy akár háromrétegű fémet kapnak, amelynek nikkel felülete megvédi ezt az anyagot a korróziótól.

A védő nikkelbevonatok készítésének ezt a forró módszerét széles körben használják a vas és az ötvözetlen acélok korrózió elleni védelmére. Ez jelentősen csökkenti a nem tiszta nikkelből, hanem viszonylag olcsó vasból vagy acélból készült, de vékony bevonatú termék és eszköz költségét. védőréteg nikkelből. Nikkelezett vaslemezekből nagyméretű tartályokat készítenek például maró lúgok szállítására és tárolására, amelyeket a különböző vegyiparban is használnak.

A galvanikus módszer a védő nikkelbevonatok létrehozására az egyik legrégebbi elektrokémiai eljárás. Ez a művelet, amelyet a szakterületen nikkelezésként ismernek, elvileg viszonylag egyszerű. technológiai folyamat... Ez magában foglal néhány előkészítő munkát a bevonandó fém felületének nagyon alapos megtisztítására és egy nikkelsó, általában nikkel-szulfát megsavanyított oldatából álló elektrolitikus fürdő elkészítésére. Az elektrolitikus bevonatnál a bevonandó anyag katódként, a nikkellemez pedig anódként szolgál. A galvánkörben a nikkel lerakódik a katódra, ezzel egyenértékű átmenettel az anódról az oldatba. A nikkelezést széles körben alkalmazzák a technológiában, és nagy mennyiségű nikkelt használnak fel erre a célra.

A közelmúltban a nikkel-elektrolitikus bevonási módszert alkalmazzák alumínium, magnézium, cink és öntöttvas védőbevonatainak létrehozására. A cikk ismerteti az alumínium és magnéziumötvözetek nikkelezési módszerének alkalmazását, különös tekintettel a légcsavaros repülőgépek duralumínium lapátjainak védelmére. Egy másik cikk a nikkelezett öntöttvas szárítódobok használatát írja le a papírgyártásban; a dobok korrózióállóságának jelentős növekedése és a nikkelezett dobokon lévő papír minőségének javulása a hagyományos, nikkelezés nélküli öntöttvashoz képest.

A nikkelezés galvanikus módszerrel történik, nikkel(II)-szulfátot, nátrium-kloridot, bór-hidroxidot, felületaktív anyagokat és mázakat, valamint oldható nikkel anódokat tartalmazó elektrolitok felhasználásával. A kapott nikkelréteg vastagsága 12-36 mikron. A felület fényes stabilitása utólagos krómozással biztosítható (a krómréteg vastagsága 0,3 µm).

Az árammentes nikkelezést nikkel(II)-klorid és nátrium-hipofoszfit keverékének oldatában végezzük nátrium-citrát jelenlétében:

NiCl 2 + NaH 2 PO 2 + H 2 O = Ni + NaH 2 PO 3 + 2HCl

Az eljárást 4-6 pH-n és 95 °C-on végezzük.

A nikkel használata akkumulátorok gyártásában

Vas-nikkel, nikkel-kadmium, nikkel-cink, nikkel-hidrogén akkumulátorok gyártása.

A kémiai áramforrások leggyakoribb "mínuszai" a cink, kadmium, vas, a leggyakoribb "plusz" pedig az ezüst-, ólom-, mangán- és nikkel-oxid. A nikkelvegyületeket alkáli elemek gyártásához használják. A nikkel-vas akkumulátort egyébként 1900-ban Thomas Alva Edison találta fel.

A nikkel-oxid alapú pozitív elektródák meglehetősen nagy pozitív töltéssel rendelkeznek, stabilak az elektrolitban, jól feldolgozottak, viszonylag olcsók, hosszú ideig szolgálnak és nem igényelnek különleges bánás... Ez a tulajdonságkomplexum tette a nikkelelektródákat a legelterjedtebbé. Egyes akkumulátorok, különösen a cink-ezüst akkumulátorok, jobb jellemzőkkel rendelkeznek, mint a vas-nikkel vagy kadmium-nikkel akkumulátorok. De a nikkel sokkal olcsóbb, mint az ezüst, és a drága akkumulátorok sokkal kevésbé bírják.

Az alkáli elemek nikkel-oxid elektródái pasztából készülnek, amely nikkel-oxid-hidrátot és grafitport tartalmaz. Néha a grafit helyett a vezetőképes adalék funkcióit vékony nikkelszirmok látják el, amelyek egyenletesen oszlanak el a nikkel-hidroxidban. Ezt az aktív masszát különféle kialakítású vezetőképes lemezekbe töltik.

V utóbbi évek a nikkelelektródák előállításának másik módja terjedt el. A lemezeket nikkel-oxidok nagyon finom porából préselik a szükséges adalékanyagokkal. Az előállítás második szakasza a tömeg szinterezése hidrogénatmoszférában. Ily módon nagyon fejlett felületű porózus elektródákat kapunk, és minél nagyobb a felület, annál nagyobb az áramerősség. Az ezzel a módszerrel készült elektródákkal ellátott akkumulátorok erősebbek, megbízhatóbbak, könnyebbek, de drágábbak is. Ezért a legkritikusabb objektumokban használják őket - elektronikus áramkörökben, áramforrásokban űrhajó stb.

A legfinomabb porokból készült nikkelelektródákat az üzemanyagcellákban is használják. Itt különösen fontosak a nikkel és vegyületei katalitikus tulajdonságai. A nikkel kiváló katalizátor az ezekben az energiaforrásokban végbemenő összetett folyamatokhoz. Az üzemanyagcellákban lévő nikkelt és vegyületeit egyébként "plusz" és "mínusz" előállítására is fel lehet használni. Az egyetlen különbség az adalékanyagokban van.

Nikkel a sugárzási technológiákban

A β + -részecskéket kibocsátó 63 Ni nuklid felezési ideje 100,1 év, és kritronokban használják. A közelmúltban nikkellemezeket használtak kadmiumlemezek helyett a mechanikus neutronnyaláb aprítókban, hogy neutronimpulzusokat állítsanak elő kitűnő érték energia.

A nikkel használata az orvostudományban

• A fogszabályzók gyártásához használják.
• Protézis

A nikkel minőségi és mennyiségi meghatározására a legjobb reakció, ha skarlátvörös csapadék képződik, amikor a vizsgált keverék ammóniaoldatához dimetil-glioximot adunk. De nem csak az elemzőknek van szükségük nikkel-dimetil-glioximátra. Ennek az összetett vegyületnek a gyönyörű mély színe felkeltette az illatszerészek figyelmét: nikkel-dimetil-glioximátot vezetnek be a rúzskompozícióba. A nikkel-dimetil-glioximáthoz hasonló vegyületek egy része nagyon fényálló festékek alapja.

A nikkel egyéb felhasználásai

Érdekes jelzések vannak a nikkellemezek ultrahangos, elektromos és mechanikus berendezésekben, valamint modern telefonkialakításokban való használatára vonatkozóan.

Vannak olyan technológiai területek, ahol a tiszta nikkelt vagy közvetlenül por formájában, vagy tiszta nikkelporból nyert különféle termékek formájában használják fel.

A porított nikkel egyik alkalmazási területe a telítetlen szénhidrogének, gyűrűs aldehidek, alkoholok, aromás szénhidrogének hidrogénezési reakcióinak katalitikus folyamatai.

A nikkel katalitikus tulajdonságai hasonlóak a platina és a palládium katalitikus tulajdonságaihoz. Így a periódusos rendszer azonos csoportjába tartozó elemek kémiai analógiája itt is tükröződik. A nikkelt, mint a palládiumnál és platinánál olcsóbb fémet, széles körben használják katalizátorként a hidrogénezési eljárásokban.

E célokra célszerű a nikkelt a legfinomabb por formájában használni. Ezt a nikkel-oxid speciális hidrogén-redukciójával nyerik 300-350 ° hőmérséklet-tartományban.

A nikkelt 1751-ben fedezték fel, de 50-70 évig ipari termelése és fogyasztása nem fejlődött. Csak 1825-1826-ban. Svédországban az elsőt észrevehető mennyiségben szervezték meg ipari termelés nikkel. A nikkelipar fejlődését sokáig hátráltatta az akkor ismert nikkelércek (Svédországban és Németországban az arzén- és szulfid-nikkelércek) ésszerű feldolgozási módszereinek hiánya.
Ekkor a nikkelre már csak a réz-nikkel ötvözet előállításához volt szükség, ami szükséges volt az alkuforgács veréséhez. Ilyen ötvözetek készültek Indiában, Kínában és Közép-Ázsia nagyon régen, bár a nikkel létezését még nem ismerték.
A nikkeltermelés növekedése csak a 19. század végén, a 20. század elején kezdődött, amikor számos magas fizikai ill. műszaki tulajdonságok Ezt a fémet és gazdag nikkellelőhelyeket fedeztek fel Új-Kaledóniában (1865) és Kanadában.
Átlagos éves nikkeltermelés a kapitalista országokban. a XIX. és a XX. század öt évére. alább megadva, ezer tonna:

Az utóbbi időben a nikkel az egyik szükséges fém az iparban, mivel számos fizikai tulajdonsággal rendelkezik. kémiai tulajdonságok amelyek előnyösen megkülönböztetik néhány más színesfémtől.
A nikkel kemény, rugalmas, alakítható és alakítható; mindenféle feldolgozást lehetővé tesz; belőle lehet a legvékonyabb lapokat, csöveket, szalagot készíteni. A nikkel tűzálló, ezért széles körben alkalmazzák a magas hőmérsékletű technológiában, emellett saválló is: nem oxidálódik a hosszú távú levegőn való tárolás során, és még 500°-ra melegítve sem ad le vízkövet. A nikkel szilárdsága és korrózióállósága magasabb, mint a többi nehéz, színesfém. A nikkelnek a vashoz és a kobalthoz hasonlóan mágneses tulajdonságai vannak, amelyek az ércektől való elválasztására szolgálnak. A nikkel számos fémmel vegyületet és ötvözetet képez, és sok változatos és nagyon értékes tulajdonságot ad nekik (megnövekedett szilárdság, hajlékonyság, szívósság, savállóság, hőállóság, nagy ohmos ellenállás, mágneses és nem mágneses tulajdonságok), valamint szép megjelenést kölcsönöz nekik. . Más elemek jelenlétében a nikkel hatása sokkal erősebb, ezért gyakran használnak többkomponensű ötvözeteket.
A nikkel egyenetlenül oszlik el a földkéregben. A kitermelhető nikkelércek koncentrált készletei csak a világ egyes részein találhatók.
A fő nikkeltermelő Kanada (a kanadai nikkeltermelés az elmúlt években a kapitalista világ teljes nikkeltermelésének mintegy 80%-át teszi ki). Jelentős mennyiségű nikkelt olvasztanak Kubában, Új-Kaledóniában és Japánban. A többi ország azonban állandó nikkeltermelő. Még az olyan nagy kapitalista országoknak is, mint az USA, Anglia és Franciaország, szinte nincs saját termelés ebből a fémből. Ezek az országok nagy mennyiségű nikkelt importálnak Kanadából, Kubából és Új-Kaledóniából. 1956-ban az USA 130 ezer tonna, 1957-ben pedig 134 ezer tonna nikkelt importált.
A legnagyobb nikkelgyártó az International Nickle Co. of Canada Ltd. 1957-ben a cég gyárai 132 ezer tonna nikkelt olvasztottak (a kapitalista világ összes országa 222 ezer tonnát olvasztott).
Az alábbiakban közöljük a kapitalista országok nikkeltermelésének adatait (nikkeltartalom az olvasztott termékekben), ezer tonna:

A nikkelt számos iparágban használják ipari termelés: gépiparban, repülés- és rakétagyártásban, autóiparban, vegyészmérnöki iparban, elektrotechnikában, műszergyártásban, vegyiparban, textil- és élelmiszeriparban.
A nikkelt széles körben használják más fémek adalékaként és más fémekkel alkotott ötvözetekben. Kis mennyiségű nikkel hozzáadása az acélhoz, néha más fémekkel együtt, rugalmassá, szívóssá és hőállóvá teszi az acélt.
Az általában 6-8% nikkelt és 18-20% krómot tartalmazó króm-nikkel rozsdamentes acélokat korrózió- és saválló anyagokként használják a hajógyártásban, vegyipari berendezések, étkészletek gyártásában, valamint műemléki építmények építésénél. Reméli, hogy a rozsdamentes acélok eltérő összetételű ötvözőelemekkel.
A nikkelt más ötvöző adalékanyagokkal (króm, molibdén, réz) kombinálva nagy szilárdságú, kopásálló és jó megmunkálhatóságú nikkeltartalmú öntöttvasak előállítására használják. A nikkeltartalmú öntöttvasakat motoralkatrészek gyártására használják belső égés, mozdonyok, fémvágó gépek, vezérlők és hidegbélyegző szerszámok.
Sok nikkelötvözet nagyon értékes elektromos, termoelektromos és mágneses tulajdonságokkal rendelkezik.
A 75-85% nikkelt, 10-20% krómot és némi vasat tartalmazó nikrómot fűtőberendezésekben használják. Ez az ötvözet nagy ohmos ellenállással rendelkezik, és nem oxidálódik a levegőben magas hőmérsékleten.
A főként rezet, 25-35% nikkelt, mangánt, vasat és cinket tartalmazó nikkelint nagy ellenállás jellemzi, reosztátok és egyéb elektromos készülékek gyártásához használják.
A króm - nagy termoelektromos vágóerővel rendelkező ötvözet - hőelemekhez használatos. A permalloy - nikkel és vas ötvözete - nagy mágneses permeabilitással rendelkezik, könnyű kezdeti mágnesezéssel és lemágnesezéssel gyenge mezőkben, és az elektrotechnikában használják.
A technológiában különösen fontos szerepet játszottak a hőálló króm-nikkel ötvözetek, amelyekben a nikkel az alapfém krómmal kombinálva. Ezen ötvözetek iránti különös érdeklődés a fejlesztésnek köszönhető sugárhajtású technológiaés a teremtés gázturbinás egységek... A pengék gyártásához EI ötvözetek, inconel, nimonik, gastella és mások, amelyek ellenállnak a 600 °-os működésnek sugárhajtóművek, hőálló csövek és sugárhajtású repülőgépek és álló gázturbinák egyéb részei. Az utóbbi években nikkelötvözeteket használnak az atomreaktorok tervezésében.
A nikkelt alumínium, magnézium, cink és öntöttvas korrózió elleni védelmére is használják. A védett fém nikkelezése a technikában széles körben alkalmazott nikkelezési módszerrel történik. A nikkelezéshez nikkel anódokat és nikkel-szulfátot használnak.
Nagy mennyiségű nikkelt fogyasztanak az alkáli vas-nikkel és nikkel-kadmium akkumulátorok gyártása során, amelyeket nagy kapacitás, tartósság és hosszú élettartam jellemez.
A képlékeny nikkelt tiszta formájában lapok, csövek, rudak, huzalok gyártására használják. A képlékeny nikkelt speciális vegyi berendezések és edények készítésére is használják.
A 68% nikkelt, 28% rezet, szilíciumot és vasat tartalmazó Monel fémet sebészeti műszerek, kommunikációs eszközök és eszközök gyártására használják. Ezt az ötvözetet magas korrózióállóság, jó mechanikai tulajdonságok és jó megmunkálhatóság jellemzi. Hengerelhető, húzható, kovácsolható, megmunkálható, forrasztható, hegeszthető; lehet belőle lapot, rudat, csíkot, drótot kapni.
A réz-nikkel és a nikkelezüst – a nikkel és a réz ötvözete – szintén értékes anyagok, amelyek gyakran helyettesítik az ezüstöt az órák, készülékek, étkészletek és ékszerek gyártásában.
A nikkelt katalizátorként is használják; gyakran helyettesítik őket drágább platina katalizátorokkal. Néhány kémiai vegyületek a nikkelt reagensként használják a vegyipari termelésben.
1957-ben az Egyesült Államokban a nikkel felhasználása 111,0 ezer tonna volt, ami a kapitalista országok teljes nikkeltermelésének több mint 50%-a. Az alábbiakban összefoglaljuk a nikkelgyártást, az alkalmazásokat és a fogyasztási mintákat az Egyesült Államokban:

Nikkelt használnak fém forma- katódokban és granulátumokban, oxid formában, szulfát és matt formában. Az alábbiakban az Egyesült Államok nikkelfogyasztásának adatait találjuk termékenként, ezer tonnában:

A nikkel nagyon ritka fém, amelynek fogyasztása szigorúan szabályozott. Ezért minden ország keresi a fogyasztás csökkentésének módjait. A nikkel megtakarításának fő irányai a magas króm és króm-mangán bevezetése acéllemezek króm-nikkel rozsdamentes acélok helyett hőálló vasalapú ötvözetek bevezetése nikkel alapú ötvözetek helyett; rozsdamentes acélok cseréje bimetálra, szénacélra, rozsdamentes acél burkolattal gyártva. Az Egyesült Államokban az összes rozsdamentes acél 50%-a nikkelmentes.

Név:*
Email:
Egy komment:

Hozzáadás

27.03.2019

Először is el kell döntenie, hogy mennyit hajlandó költeni egy vásárlásra. A szakértők a kezdő befektetőknek 30 ezer rubeltől 100-ig terjedő összeget ajánlanak. Érdemes ...

27.03.2019

A hengerelt fémet korunkban aktívan használják a legtöbben különböző helyzetekben... Valójában sok iparágban egyszerűen lehetetlen nélküle megtenni, mivel a hengerelt fém ...

27.03.2019

Az ovális acél tömítéseket a korrozív anyagokat szállító szerelvények és csővezetékek karimás csatlakozásainak tömítésére tervezték.

26.03.2019

Sokan hallottunk már ilyen rendszergazdai pozícióról, de nem mindenki tudja, hogy ez a kifejezés pontosan mit jelent ...

26.03.2019

Minden személynek, aki a szobájában javításokat végez, el kell gondolkodnia azon, hogy milyen szerkezeteket kell beépíteni a belső térbe. A piacon...

26.03.2019

26.03.2019

Ma a gázelemzőket aktívan használják az olaj- és gáziparban, a közüzemi szektorban, laboratóriumi komplexumokban végzett elemzések során, ...

26.03.2019

Manapság a fémtartályokat aktívan használják különféle folyadékok, köztük olajok és olajtermékek helyhez kötött tárolására raktárakban, ...