MÄÄRITELMÄ
Nikkeli- jaksollisen järjestelmän kahdeksas osa. Nimitys - Ni latinan sanasta "niccolum". Sijaitsee neljännellä kaudella, VIIIB ryhmä. Viittaa metalleihin. Ydinpanos on 28.
Kuten koboltti, nikkeliä esiintyy luonnossa pääasiassa yhdisteiden muodossa arseenin tai rikin kanssa; sellaisia ovat esimerkiksi mineraalit kupfernikkeli NiAs, arseeni-nikkelikiilto NiAsS jne. Nikkeli on yleisempi kuin koboltti [noin 0,01 % (paino) maankuoresta].
Nikkelimetalli on hopeanhohtoinen ja kellertävä (kuva 1), on erittäin kovaa, kiillottuu hyvin ja vetää puoleensa magneettia. Sille on ominaista korkea korroosionkestävyys - vakaa ilmakehässä, vedessä, emäksissä ja useissa hapoissa. Liukenee aktiivisesti typpihappoon. Nikkelin kemiallinen kestävyys johtuu sen taipumuksesta passivoida - oksidikalvojen muodostumisesta pinnalle, joilla on vahva suojaava vaikutus.
Riisi. 1. Nikkeli. Ulkomuoto.
Nikkelin atomi- ja molekyylimassa
MÄÄRITELMÄ
Aineen suhteellinen molekyylimassa (Mr) on luku, joka osoittaa, kuinka monta kertaa tietyn molekyylin massa on suurempi kuin 1/12 hiiliatomin massasta, ja alkuaineen suhteellinen atomimassa (A r)— kuinka monta kertaa kemiallisen alkuaineen atomien keskimääräinen massa on suurempi kuin 1/12 hiiliatomin massasta.
Koska vapaassa tilassa nikkeliä on monoatomisten Ni-molekyylien muodossa, sen atomi- ja molekyylimassojen arvot ovat samat. Ne ovat yhtä suuret kuin 58,6934.
Nikkelin isotoopit
Tiedetään, että luonnossa nikkeliä löytyy viiden stabiilin isotoopin muodossa 58 Ni, 60 Ni, 61 Ni, 62 Ni ja 64 Ni. Niiden massaluvut ovat 58, 60, 61, 62 ja 64. Nikkeli-isotoopin 58 Ni atomin ydin sisältää kaksikymmentäkahdeksan protonia ja kolmekymmentä neutronia, ja loput isotoopit eroavat siitä vain neutronien lukumäärässä.
On olemassa keinotekoisia epävakaita nikkelin isotooppeja, joiden massaluvut ovat 48-78, sekä kahdeksan metastabiilia tilaa, joista pisin elänyt isotooppi 59 Ni, jonka puoliintumisaika on 76 tuhatta vuotta.
Nikkeli-ionit
Elektroninen kaava, joka osoittaa nikkelielektronien kiertoradan jakautumisen, on seuraava:
1 s 2 2 s 2 2 p 6 3 s 2 3 p 6 3 p 8 4 s 2 .
Kemiallisen vuorovaikutuksen seurauksena nikkeli luovuttaa valenssielektroninsa, ts. on niiden luovuttaja ja muuttuu positiivisesti varautuneeksi ioniksi:
Ni 0-2e → Ni 2+;
Ni 0 -3e → Ni 3+.
Nikkelimolekyyli ja atomi
Vapaassa tilassa nikkeliä esiintyy yksiatomisten Ni-molekyylien muodossa. Tässä on joitain ominaisuuksia, jotka kuvaavat nikkeliatomia ja -molekyyliä:
Nikkeliseokset
Nikkelin päämassaa käytetään erilaisten metalliseosten valmistukseen raudan, kuparin, sinkin ja muiden metallien kanssa. Nikkelin lisääminen teräkseen lisää sen sitkeyttä ja korroosionkestävyyttä.
Nikkelipohjaiset seokset voidaan jakaa kuumuutta kestäviin (nimoni, inconel, hastell [yli 60 % nikkeliä, 15-20 % kromia ja muita metalleja]), magneettisiin (permalloy) ja erityisominaisuuksilla varustettuihin seoksiin (monelmetalli, nikkeli, konstantaani) , invar, platiniitti).
Esimerkkejä ongelmanratkaisusta
ESIMERKKI 1
| Harjoittele | Kirjoita reaktioyhtälöt, joita voidaan käyttää seuraavien muunnosten suorittamiseen: NiCl 2 → Ni → NiSO 4 → Ni(NO 3) 2 → Ni(OH) 2 → NiCl 2. Piirrä yhtälöt reaktioihin, jotka tapahtuvat liuoksissa ionisessa ja lyhennetyssä ionisessa muodossa. |
| Vastaus | Asettamalla nikkeliä aktiivisemman metallin nikkeli(II)kloridiliuokseen, voit saada nikkeliä vapaassa muodossa (substituutioreaktio): NiCl2 + Zn → Ni + ZnCl2; Ni 2+ + Zn 0 → Ni 0 + Zn 2+. Nikkeli liukenee laimeaan rikkihappoon muodostaen nikkeli(II)sulfaattia: Ni + H2SO4 (laimea) → NiS04 + H2; Ni 0 + 2H+ → Ni 2+ + H2. Nikkeli(II)nitraattia voidaan saada vaihtoreaktiolla: NiSO 4 + Ba(NO 3) 2 → Ni(NO 3) 2 + BaSO 4 ↓; SO 4 2- + Ba 2+ → BaSO 4 ↓. Käsittelemällä nikkeli(II)nitraattia alkalilla saat nikkeli(II)hydroksidia: Ni(NO3)2 + 2NaOH → Ni(OH)2↓+ 2NaNO3; Ni 2+ + 2OH - = Ni(OH) 2 ↓. Nikkeli(II)kloridia voidaan saada nikkeli(II)hydroksidista neutralointireaktiolla kloorivetyhapolla: Ni(OH)2 + 2HCl → NiCl2 + 2H20; OH- + H+ = H20. |
ESIMERKKI 2
| Harjoittele | Mikä massa nikkeli(II)kloridia saadaan kuumentamalla 17,7 g nikkeliä ja 12 litraa klooria (n.s.)? Mikä tilavuus 0,06 M liuosta voidaan valmistaa tästä suolamassasta? |
| Ratkaisu | Kirjoita reaktioyhtälö: Ni + Cl 2 = NiCl 2. Etsitään nikkelin (moolimassa - 59 g/mol) ja kloorin moolien määrä, jotka reagoivat ongelmanlausunnossa määritettyjen tietojen avulla: n (Ni) = m (Ni) / M (Ni); n(Ni) = 17,7/59 = 0,3 mol. n (Cl 2) = V (Cl 2) / Vm; n (Cl2) = 12/22,4 = 0,54 mol. Tehtävän yhtälön n (Ni) mukaan: n (Cl 2) = 1:1. Tämä tarkoittaa, että klooria on liikaa ja kaikki lisälaskelmat tulee tehdä nikkelin avulla. Selvitetään aineen määrä ja muodostuneen nikkeli(II)kloridin massa (moolimassa 130 g/mol): n (Ni): n (NiCl2) = 1:1; n (Ni) = n (NiCl2) = 0,3 mol. m (NiCl2) = n (NiCl2) × M (NiCl2); m (NiCl2) = 0,3 × 130 = 39 g. Lasketaan 0,06 M liuoksen tilavuus, joka saadaan 39 g:sta nikkeli(II)kloridia: V(NiCl2) = n (NiCl2)/c (NiCl2); V (NiCl2) = 0,3 / 0,06 = 0,5 l. |
| Vastaus | Nikkeli(II)kloridin massa on 39 g, 0,06 M liuoksen tilavuus 0,5 l (500 ml). |
Nikkelisulfaatti on smaragdinvihreän tai turkoosin värinen kiteinen aine, joka liukenee veteen ja kuluu ilmaan. Tämä on eräänlainen nikkelisuola.
Nikkelisulfaatti on erittäin myrkyllinen aine, joten sen kanssa työskennellessäsi on noudatettava vaarallisten aineiden käsittelyä koskevia sääntöjä.
Kemiallinen kaava: NiSO4 7H2O.
Nikkelisulfaattia käytetään galvanoinnissa tuotteiden ja metallien nikkelöintiin.
Ja myös - akkujen, katalyyttien, ferriittien valmistukseen elektroniikka- ja sähköteollisuudessa, metallurgiassa metalliseosten valmistukseen. Nikkeliä käytetään laajalti hajuvesi-, rasva- ja kemianteollisuudessa reagenssina.
Keramiikan valmistuksessa nikkelisulfaattia käytetään väriaineena.
Turvallisuusvaatimukset nikkelisulfaatille (nikkelisulfaattiheptahydraatti, nikkelisulfaatti) GOST 4465-74.
Nikkeli(II)sulfaatti-7-hydraatti on kiteinen aine. Ihmiskehoon joutuessaan sillä on syöpää aiheuttava ja yleisesti myrkyllinen vaikutus. Joutuessaan kosketuksiin ihon ja ylempien hengitysteiden ja silmien limakalvojen kanssa tuote on ärsyttävää ja aiheuttaa lisääntynyttä herkkyyttä nikkelille.
Kun 7-vesipitoista nikkeli(II)sulfaattia liuotetaan veteen, muodostuu hydroaerosolia, joka elimistöön kohdistuvan vaikutuksen asteen mukaan kuuluu 1. vaaraluokan aineisiin.
7-vesipitoisen nikkelisulfaatin hydroaerosolin suurin sallittu pitoisuus nikkelinä mitattuna työalueen ilmassa on 0,005 mg/m³.
Suurin sallittu nikkeli-ionipitoisuus saniteettikäyttöön tarkoitettujen säiliöiden vedessä on 0,1 mg/dm³.
7-hydraattinikkelisulfaattia ei voida neutraloida tai tuhota. Kuivan ja myöhemmän märkäpuhdistuksen jälkeen läikkynyt tuote hävitetään teknologisissa prosesseissa nikkelisulfaatin tuotantoa tai kulutusta varten.
Nikkelisulfaatti ei muodosta myrkyllisiä aineita ilmaan ja jäteveteen.
Nikkeli(II)sulfaatti 7-vesi on syttymätöntä, palo- ja räjähdyssuojausta.
Kaikilla nikkelisulfaatin kanssa työskentelevillä on oltava erikoisvaatteet, erityiset kengät ja muut suojavarusteet. Hengityselinten suojaamiseksi tulee käyttää ShB-1 "Lepestok" -hengityssuojainta. Käsien ihokosketuksen välttämiseksi on suositeltavaa käyttää suojatahnaa IER-2 ja lanoliini-risiinivoidetta. Jos nikkelisulfaattia joutuu silmiisi, huuhtele ne runsaalla vedellä.
Tuotanto- ja laboratoriotilat, joissa työskennellään 7-vesipitoisella nikkelisulfaatilla, on varustettava tulo- ja poistoilmanvaihdolla ja laitteet on suljettava.
Kauan ennen nikkelin löytämistä saksilaiset kaivostyöläiset tunsivat mineraalin, joka oli samanlainen kuin kuparimalmi ja jota käytettiin lasin valmistuksessa lasin vihreän värittämiseen. Kaikki yritykset saada kuparia siitä epäonnistuivat, ja siksi se sai nimen "kupfernickel", joka tarkoittaa karkeasti "kuparipaholaista" (vrt. saksalainen nikkeli - ilkikurinen). Ruotsalainen mineralogi ja kemisti Kronstedt tutki tätä mineraalia (punainen nikkelipyriitti NiAs) vuonna 1751. Hän onnistui saamaan vihreää oksidia ja jälkimmäistä pelkistämällä uuden metallin nimeltä nikkeli.
Luonnossa oleminen, vastaanottaminen:
Nikkeli on melko yleinen luonnossa - sen pitoisuus maankuoressa on 0,01 % (paino). Rautameteoriiteissa (jopa 8%). Kasveissa keskimäärin 5 * 10 -5 painoprosenttia, merieläimissä - 1,6 * 10 -4, maaeläimissä - 1 * 10 -6, ihmiskehossa - 1 ... 2 * 10 -6
Suurin osa nikkelistä saadaan garnieriitista ja magneettisista pyriiteistä useilla tavoilla:
1. Silikaattimalmi pelkistetään hiilipölyllä kiertoputkiuuneissa rauta-nikkelipelleteiksi (5-8 % Ni), jotka sitten puhdistetaan rikistä, kalsinoidaan ja käsitellään ammoniakkiliuoksella. Liuoksen happamoitumisen jälkeen siitä saadaan metallia elektrolyyttisesti.
2. Karbonyylimenetelmä (Mond-menetelmä). Ensinnäkin kupari-nikkelikivi saadaan sulfidimalmista, jonka yli CO johdetaan korkeassa paineessa. Erittäin haihtuvaa tetrakarbonyylinikkeliä muodostuu lämpöhajoamisessa, jolloin vapautuu erityisen puhdasta metallia.
3. Aluminoterminen menetelmä. Nikkelin pelkistys oksidimalmista alumiinilla: 3NiO + 2Al = 3Ni +Al 2 O 3.
Fyysiset ominaisuudet:
Metallinen nikkeli on väriltään hopeankeltaista ja kellertävää, erittäin kovaa, sitkeää ja muokattavaa, kiillottaa hyvin ja vetää puoleensa magneettia. Yksinkertaisen aineen tiheys no. 8,902 g/cm3, sulamispiste = 1726 K, kiehumispiste = 3005 K.
Kemialliset ominaisuudet:
Normaaleissa lämpötiloissa nikkelille on ominaista korkea korroosionkestävyys - se on vakaa ilmassa, vedessä, emäksissä ja useissa hapoissa. Reagoi typpihapon kanssa muodostaen nikkeli(II)nitraattia Ni(NO 3) 2 ja vastaavaa typpioksidia.
Kuumennettaessa nikkeli reagoi monien ei-metallien kanssa: halogeenit, rikki, fosfori, hiili. Ilmakehän hapen kanssa 800 °C:ssa nikkeli muodostaa oksidin NiO.
Nikkeli pystyy absorboimaan suuria määriä vetyä, mikä johtaa kiinteiden vetyliuosten muodostumiseen nikkelissä.
Hiilimonoksidin kanssa nikkeli muodostaa helposti haihtuvaa ja erittäin myrkyllistä karbonyyli-Ni(CO)4:ää.
Tärkeimmät liitännät:
Yhdisteissä koboltin hapetusaste on +3, +2, 0.
Nikkeli(II)oksidi, NiO- kiinteä aine vaaleasta tummanvihreään tai mustaan väriltään. Perusominaisuudet vallitsevat; se pelkistyy metalliksi vedyn ja muiden pelkistysaineiden vaikutuksesta.
Nikkeli(II)hydroksidi, Ni(OH)2- väriltään vihreä, liukenee heikosti veteen ja emäksiin, hyvä monissa hapoissa, emäksiset ominaisuudet vallitsevat. Kuumennettaessa se hajoaa muodostaen NiO:ta.
Nikkeli(II)suolat- saadaan tavallisesti saattamalla NiO tai Ni(OH) 2 reagoimaan erilaisten happojen kanssa. Vesiliukoiset nikkelisuolat muodostavat tavallisesti kiteisiä hydraatteja, esimerkiksi NiS04*7H2O, Ni(NO3)2*6H2O. Liukenemattomia nikkeliyhdisteitä ovat Ni3(PO4)2-fosfaatti ja Ni2SiO4-silikaatti. Kiteiset hydraatit ja liuokset ovat yleensä väriltään vihreitä ja vedettömät suolat keltaisia tai ruskeankeltaisia.
Nikkeli(II)kompleksiyhdisteet hyvin lukuisia (luku = 6). Niiden muodostuminen selittää esimerkiksi nikkelioksidin liukenemisen ammoniakkiliuokseen. Nikkelidimetyyliglyoksimaattia Ni(C 4 H 6 N 2 O 2) 2, joka antaa kirkkaan punaisen värin happamassa ympäristössä, käytetään kvalitatiivisena reaktiona nikkeli(II)-ioneille.
Nikkeli(III)-yhdisteet- vähemmän tyypillistä. Tunnettu esim oksidi Ni 2 O 3 * H 2 O, musta aine, saadaan hapettamalla nikkeli(II)hydroksidia emäksisessä väliaineessa hypokloriitilla tai halogeeneilla:
2Ni(OH)2 + 2NaOH + Br 2 = Ni 2 O 3 * H 2 O + 2 NaBr + H 2 O
Voimakas hapetin.
Siellä on myös nikkeli(III)kompleksiyhdisteet esimerkiksi K3.
Nikkelikarbonyyli, Ni(CO)4. Diamagneettinen väritön neste, erittäin haihtuva ja myrkyllinen. Se kovettuu -23°C:ssa, ja 180-200°C:een kuumennettaessa se hajoaa metalliseksi nikkeliksi ja hiilimonoksidiksi (II). Ni(CO) 4 liukenee heikosti veteen, hyvin orgaanisiin liuottimiin, eikä reagoi laimennettujen happojen ja alkalien kanssa.
Sovellus:
Nikkeli on monien metalliseosten komponentti - kuumuutta kestäviä, kestäviä seoksia (nikromi: 60% Ni + 40% Cr), koruja (valkokulta, kupronikkeli), kolikoita.
Nikkeliä käytetään myös nikkelöintiin - luoden korroosionkestävän pinnoitteen toisen metallin pinnalle. Niitä käytetään myös paristojen valmistukseen, soittimien kieleksi...
Nikkeli on yksi elävien organismien normaalille kehitykselle välttämättömistä hivenaineista. Sen tiedetään osallistuvan entsymaattisiin reaktioihin eläimissä ja kasveissa.
Nikkeli voi aiheuttaa allergioita (kosketusihottumaa) metalleille, jotka joutuvat kosketuksiin ihon kanssa (korut, kellot, denimniitit). Euroopan unioni rajoittaa nikkelipitoisuutta tuotteissa, jotka joutuvat kosketuksiin ihmisen ihon kanssa.
Rudagina Olga
HF Tyumen State University, 581gr., 2011
Lähteet: Wikipedia: http://ru.wikipedia.org/wiki/Ni jne.,
Suosittu kemiallisten alkuaineiden kirjasto. Nikkeli. http://n-t.ru/ri/ps/pb028.htm
Venäjän teknillisen kemian yliopiston yleisen ja epäorgaanisen kemian laitoksen verkkosivusto. DI. Mendelejev. Taulukko D.I. Mendelejev: Nikkeli
Osa 1. Ominaisuudet.
Osa 2. Luonnossa oleminen.
Osa 3. Kuitti.
Osa 4. Hakemus.
- Alajakso 1. Seokset.
- Alajakso 2. Nikkelöinti.
Osa 5. Kolikko.
Ni on D. I. Mendelejevin kemiallisten alkuaineiden jaksollisen järjestelmän kahdeksannen ryhmän sivualaryhmän elementti, atominumerolla 28.
Ominaisuudet nikkeli
Ni- Se on hopeanvalkoinen eikä haalistu ilmassa. Siinä on kasvokeskeinen kuutiohila ajanjaksoa a = 0,35238 NM, avaruusryhmä Fm3m. Puhtaassa muodossaan se voidaan käsitellä paineella. Se on ferromagneetti, jonka Curie-piste on 358 C.
Sähkövastus 0,0684 μΩ∙m.
Lineaarinen lämpölaajenemiskerroin α=13,5∙10-6 K-1 0 C:ssa
Tilavuuslämpölaajenemiskerroin β=38—39∙10-6 K-1
Kimmomoduuli 196-210 GPa.
Nikkeliatomien ulkoinen elektronikonfiguraatio on 3d84s2. Nikkelin vakain tila on hapetustila nikkeli(II).
Ni muodostaa yhdisteitä, joiden hapetusaste on +2 ja +3. Tässä tapauksessa Ni, jonka hapetusaste on +3, on vain kompleksisten suolojen muodossa. Nikkeli +2 -yhdisteistä tunnetaan suuri määrä tavallisia ja monimutkaisia yhdisteitä. Nikkelioksidi Ni2O3 on voimakas hapetin.
Ni:lle on ominaista korkea korroosionkestävyys - se on vakaa ilmassa, vedessä, emäksissä ja useissa hapoissa. Kemiallinen kestävyys johtuu sen taipumuksesta passivoida - tiheän oksidikalvon muodostumisesta sen pinnalle, jolla on suojaava vaikutus. Ni liukenee aktiivisesti typpihappoon.
Hiilimonoksidin CO:n kanssa Ni muodostaa helposti haihtuvaa ja erittäin myrkyllistä nikkelikarboniittia (CO)4.
Hieno nikkelijauhe on pyroforista (syttyy itsestään ilmassa).
Ni palaa vain jauheena. Se muodostaa kaksi oksidia nikkeliO ja Ni2O3 ja vastaavasti kaksi hydroksidia nikkeli(OH)2 ja nikkeli(OH)3. Tärkeimmät liukoiset nikkelisuolat ovat asetaatti, kloridi, nitraatti ja sulfaatti.
Liuokset ovat yleensä väriltään vihreitä, ja vedettömät suolat ovat keltaisia tai ruskeankeltaisia. Liukenemattomia suoloja ovat oksalaatti ja fosfaatti (vihreä), kolme sulfidia:
nikkeli (musta)
Ni3S2 (keltainen pronssi)
Ni3S4 (hopea-valkoinen).
Ni muodostaa myös lukuisia koordinaatio- ja monimutkaisia yhdisteitä.
Nikkeli(II)-suolojen vesiliuokset sisältävät heksaakvanikkeli(II)-ionin nikkeli(H2O)62+. Kun näitä ioneja sisältävään liuokseen lisätään ammoniakkiliuosta, saostuu nikkeli(II)hydroksidi, vihreä, hyytelömäinen aine. Tämä sakka liukenee lisättäessä ylimääräistä ammoniakkia, koska muodostuu heksamiininikkeli(II)-ioneja, nikkeli(NH3)62+.
Ni muodostaa komplekseja tetraedristen ja tasomaisten neliörakenteiden kanssa. Esimerkiksi tetrakloorinikkelaatti(II)NiCl42−-kompleksilla on tetraedrinen rakenne ja tetrasyaaninikkelaatti(II)nikkeli(CN)42−kompleksilla on tasomainen neliörakenne.
Kvalitatiivisessa ja kvantitatiivisessa analyysissä nikkeli(II)-ionien havaitsemiseen käytetään alkalista butaanidioksiimiliuosta, joka tunnetaan myös nimellä dimetyyliglyoksiimi. Kun se reagoi nikkeli(II)-ionien kanssa, muodostuu punainen koordinaatioyhdiste bis(butaanidionidioksimato)Ni(II). Tämä kelaattiyhdiste ja butaanidionidioksimaattiligandi on kaksihampainen.
Luonnollinen Ni koostuu 5 stabiilista isotoopista, joista 58 nikkeliä, 60 nikkeliä, 61 nikkeliä, 62 nikkeliä on runsain (68,077 % luonnollisesta runsaudesta).
Luonnossa oleminen
Ni on melko yleinen luonnossa - sen pitoisuus maankuoressa on noin 0,01 % (massa). Maankuoressa sitä esiintyy vain sitoutuneessa muodossa, rautameteoriitit sisältävät alkuperäistä Ni:tä (jopa 8 %). Sen pitoisuus ultramafisissa kivissä on noin 200 kertaa suurempi kuin happamissa kiveissä (1,2 kg/t ja 8 g/t). Ultramafisissa kivissä nikkelin hallitseva määrä liittyy oliviineihin, jotka sisältävät 0,13 - 0,41 % nikkeliä. Se korvaa isomorfisesti magnesiumin.
Pieni osa nikkelistä on sulfidien muodossa. Ni:llä on siderofiilisiä ja kalkofiilisiä ominaisuuksia. Magman rikkipitoisuuden lisääntyessä nikkelisulfideja ilmaantuu kuparin, koboltin, rauta ja platinoideja. Hydrotermisessä prosessissa yhdessä koboltin, arseenin ja harmaa ja joskus vismutin, uraanin ja hopean kanssa Ni muodostaa kohonneita pitoisuuksia nikkeliarsenien ja sulfidien muodossa. Ni:tä löytyy yleisesti sulfidi- ja arseenia sisältävistä kupari-nikkelimalmeista.
Nikkeliini (punainen nikkelipyriitti, kupernikkeli) nikkeli As.
Kloantiitti (valkoinen nikkelipyriitti) (Nickel, Co, Fe)As2
Garnieriitti (Mg, nikkeli)6(Si4O11)(OH)6 H2O:lla ja muilla silikaateilla.
Magneettinen rikkikiisu (Fe, nikkeli, Cu)S
Arseeni-nikkeli kiilto (gersdorffiitti) nikkeli As S,
Pentlandiitti (Fe, nikkeli) 9S8
Nikkelistä tiedetään jo paljon eliöissä. On esimerkiksi todettu, että sen pitoisuus ihmisen veressä muuttuu iän myötä, että eläimillä nikkelin määrä elimistössä lisääntyy ja lopuksi on olemassa joitain kasveja ja mikro-organismeja - nikkelin "rikastimia", jotka sisältävät tuhansia ja jopa satoja tuhansia kertoja enemmän nikkeliä kuin ympäristö.
Kuitti
Malmien nikkelivarantojen kokonaismäärä vuoden 1998 alussa on arviolta 135 miljoonaa tonnia, josta luotettavat varat 49 miljoonaa tonnia Tärkeimmät nikkelimalmit ovat nikkeli (kupfernikkeli) nikkeli As, milleriittinikkeli S, pentlandiitti (Fe nikkeli)9S8 - sisältää myös arseenia, rauta Ja rikki; magmamainen pyrrotiitti sisältää myös pentlandiittisulkeumia. Muut malmit, joista myös louhitaan nikkeliä, sisältävät Co-epäpuhtauksia, Cu, Fe ja Mg. Joskus Ni on päätuote käsitellä asiaa jalostus, mutta useammin se saadaan sivutuotteena tuote muiden metallien teknologioissa. Luotettavista varoista eri lähteiden mukaan 40-66 % nikkelistä on hapettuneissa nikkelimalmeissa (OHN),
33 % sulfidissa. Vuodesta 1997 OHP-jalostuksessa tuotetun nikkelin osuus oli noin 40 % maailman tuotannosta. Teollisissa olosuhteissa OHP jaetaan kahteen tyyppiin: magnesium ja rautapitoinen.
Tulenkestävät magnesiummalmit pääsääntöisesti sulatetaan sähköisesti ferronikkelillä (5-50% nikkeliä + Co, riippuen raaka-aineen koostumuksesta ja teknisistä ominaisuuksista).
Useimmat rauta-lateriittimalmit käsitellään hydrometallurgisilla menetelmillä käyttäen ammoniakki-karbonaattiliuotusta tai rikkihappo-autoklaaviliuotusta. Raaka-aineiden koostumuksesta ja sovellettavista teknologioista riippuen näiden teknologioiden lopputuotteet ovat: nikkelioksidi (76-90 % nikkeliä), sintteri (89 % nikkeliä), eri koostumukselliset sulfiditiivisteet sekä metallinen Ni elektrolyytti, nikkelijauheet ja koboltti.
Vähemmän rautapitoiset nontroniittimalmit sulatetaan mattaiksi. Täysisyklisissä yrityksissä jatkojalostussuunnitelma sisältää muuntamisen, mattapolton ja nikkelioksidin sähkösulatuksen metallisen nikkelin tuottamiseksi. Matkan varrella talteen otettu koboltti vapautuu metallin ja/tai suolojen muodossa. Toinen nikkelin lähde: Etelä-Walesin hiilituhkassa Isossa-Britanniassa - jopa 78 kg nikkeliä tonnia kohti. Joidenkin hiilen, öljyjen ja liuskeen lisääntynyt nikkelipitoisuus viittaa nikkelin pitoisuuden mahdollisuuteen fossiilisessa orgaanisessa aineessa. Tämän ilmiön syitä ei ole vielä selvitetty.
"Ni:tä ei voinut saada muovisessa muodossa pitkään aikaan, koska se sisältää aina pienen rikkiseoksen nikkelisulfidin muodossa, joka sijaitsee ohuissa, hauraissa kerroksissa rajoilla metalli. Lisäämällä pieni määrä magnesiumia sulaan nikkeliin rikki muuttuu magnesiumin kanssa yhdisteeksi, joka vapautuu rakeiden muodossa vaikuttamatta plastisuuteen metalli».
Suurin osa nikkelistä saadaan garnieriitista ja magneettisesta rikkikiisistä.
Silikaattimalmi pelkistetään hiilipölyllä kiertoputkiuuneissa rauta-nikkelipelleteiksi (5-8 % nikkeliä), jotka sitten puhdistetaan rikistä, kalsinoidaan ja käsitellään ammoniakkiliuoksella. Liuoksen happamoitumisen jälkeen siitä saadaan metallia elektrolyyttisesti.
Karbonyylimenetelmä (Mond-menetelmä). Ensinnäkin kupari-nikkelikivi saadaan sulfidimalmista, jonka yli johdetaan kobolttia korkeassa paineessa. Muodostuu erittäin haihtuvaa tetrakarbonyylinikkelinikkeliä(CO)4, ja lämpöhajoaminen tuottaa erityisen puhtaan metallin.
Aluminoterminen menetelmä nikkelin talteenottamiseksi oksidimalmista: 3NiO + 2Al = 3Ni +Al2O.
Sovellus
Seokset
Ni on useimpien superseosten perusta - lämpöä kestäviä materiaaleja, joita käytetään ilmailuteollisuudessa voimalaitosten osissa.
monel-metalli (65-67% nikkeliä + 30-32% Cu+ 1 % Mn), lämmönkestävä 500°C asti, erittäin korroosionkestävä;
valkoinen (585 sisältää 58,5% kulta ja hopean ja nikkelin (tai palladiumin) seos (ligatuuri);
Nikromi, resistanssiseos (60 % nikkeliä + 40 % Cr);
Permalloy (76 % nikkeliä + 17 % Fe + 5 % Cu + 2 % Cr), omaa korkean magneettisen suskeptiokyvyn ja erittäin alhaiset hystereesihäviöt;
Invar (65 % Fe + 35 % nikkeliä), melkein ei pidennä kuumennettaessa;
Lisäksi nikkeliseoksia ovat nikkeli- ja kromi-nikkeliteräkset, nikkelihopea ja erilaiset vastuslejeeringit, kuten konstantaani, nikkeli ja manganiini.
Nikkeliputkia käytetään kondensaattoreiden valmistukseen vedyn tuotannossa ja alkalien pumppaamiseen kemikaalien tuotannossa. Kemiallisesti kestäviä nikkeliinstrumentteja käytetään laajasti lääketieteessä ja tieteellisessä tutkimuksessa. Ni:tä käytetään tutka-, televisio- ja kauko-ohjainlaitteissa prosessit ydintekniikassa.
Kemialliset välineet, erilaiset laitteet, instrumentit, kattilat, joilla on korkea korroosionkestävyys ja fysikaalisten ominaisuuksien pysyvyys, valmistetaan puhtaasta nikkelistä ja säiliöt ja säiliöt valmistetaan nikkelimateriaaleista elintarvikkeiden, kemiallisten reagenssien, eteeristen öljyjen varastointiin, alkalien kuljetukseen, sulatukseen emäksiset alkalit.
Puhtaisiin nikkelijauheisiin perustuvia huokoisia suodattimia valmistetaan kaasujen, polttoaineiden ja muiden kemianteollisuuden tuotteiden suodattamiseen. ala. Ni-jauhettua nikkeliä käytetään myös nikkeliseosten valmistuksessa sekä sideaineena kovien ja superkovien materiaalien valmistuksessa.
Nikkelin biologinen rooli on yksi elävien organismien normaalille kehitykselle välttämättömistä mikroelementeistä. Sen roolista elävissä organismeissa tiedetään kuitenkin vähän. Tiedetään, että Ni osallistuu entsymaattisiin reaktioihin eläimissä ja kasveissa. Eläimillä se kerääntyy keratinoituneisiin kudoksiin, erityisesti höyheniin. Lisääntynyt nikkelipitoisuus maaperässä johtaa endeemisiin sairauksiin - rumia muotoja esiintyy kasveissa ja silmäsairauksia eläimissä, jotka liittyvät nikkelin kertymiseen sarveiskalvoon. Myrkyllinen annos (rotille) - 50 mg. Haihtuvat nikkeliyhdisteet ovat erityisen haitallisia, erityisesti sen tetrakarbonyylinikkeli (CO)4. Suurin sallittu nikkeliyhdisteiden pitoisuus ilmassa on 0,0002 - 0,001 mg/m3 (eri yhdisteille).
Ni on tärkein allergioiden (kosketusihottuman) aiheuttaja metallille, joka joutuu kosketuksiin ihon kanssa (korut, kellot, denimniitit).
Euroopan unioni rajoittaa nikkelipitoisuutta tuotteissa, jotka joutuvat kosketuksiin ihmisen ihon kanssa.
Nikkelikarboniittinikkeli (CO) 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 nikkeliä annetaan insuliinin jälkeen, insuliinin vaikutus pitenee ja siten hypoglykeeminen aktiivisuus lisääntyy. Ni vaikuttaa entsymaattisiin prosesseihin, askorbiinihapon hapettumiseen ja nopeuttaa sulfhydryyliryhmien siirtymistä disulfidiryhmiksi. Ni voi estää adrenaliinin toimintaa ja alentaa verenpainetta. Liiallinen nikkelin saanti elimistöön aiheuttaa vitiligoa. Ni kerääntyy haimaan ja lisäkilpirauhasiin.
Nikkelöinti
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 kiiltoaineita sekä liukoisia nikkelianodeja. Tuloksena olevan nikkelikerroksen paksuus on 12 - 36 mikronia. Vakaa pinnan kiilto voidaan varmistaa myöhemmällä kromauksella (kromikerroksen paksuus 0,3 mikronia).
Nikkelöinti ilman virtaa suoritetaan liuoksessa, jossa on nikkeli(II)kloridin ja natriumhypofosfiittiseoksen seosta natriumsitraatin läsnä ollessa:
NiCl2 + NaH2PO2 + H2O = nikkeli + NaH2PO3 + 2HCl
prosessi suoritetaan pH:ssa 4 - 6 ja 95 °C:ssa
Yleisimmät ovat elektrolyyttinen ja kemiallinen nikkelipinnoitus. Useammin nikkelipinnoitus (niin kutsuttu matta) tehdään elektrolyyttisesti. Tutkituin ja vakaa vuonna tehdä työtä rikkihappoelektrolyytit. Kun valkaisuaineita lisätään elektrolyyttiin, suoritetaan ns. kirkasnikkelipinnoitus. Elektrolyyttisillä pinnoitteilla on jonkin verran huokoisuutta, mikä riippuu alustan pinnan perusteellisesta esikäsittelystä ja pinnoitteen paksuudesta. Korroosiolta suojaamiseksi tarvitaan täydellinen huokosten puuttuminen, joten levitetään monikerroksinen pinnoite, joka on yhtä paksuudella luotettavampi kuin yksi kerros (esimerkiksi teräs kaupan kohde usein pinnoitettu Cu - Nikkeli - Cr -kaavion mukaisesti).
Elektrolyyttisen nikkelipinnoituksen haittoja ovat nikkelin epätasainen kerrostuminen kohopinnalle ja mahdottomuus pinnoittaa kapeita ja syviä reikiä, onteloita jne. Kemiallinen nikkelipinnoitus on jonkin verran kalliimpaa kuin elektrolyyttinen pinnoitus, mutta se mahdollistaa tasapaksuisen ja -laatuisen pinnoitteen levittämisen mille tahansa kohokuviopinnan alueelle, mikäli ratkaisu pääsee käsiksi niihin. Prosessi perustuu nikkeli-ionien pelkistysreaktioon sen suoloista käyttämällä natriumhypofosfiittiseosta (tai muita pelkistäviä aineita) vesiliuoksissa.
Nikkelöintiä käytetään esimerkiksi kemiallisten laitteiden, autojen, polkupyörien, lääketieteellisten instrumenttien ja laitteiden osien pinnoittamiseen.
Ni:stä valmistetaan myös soittimien käämityskieliä.
Kolikkorahat
Ni:tä käytetään laajasti kolikoiden valmistuksessa monissa maissa. Yhdysvalloissa 5 sentin kolikko tunnetaan puhekielessä nimellä "Ni".
Ni on ollut kolikoiden osa 1800-luvun puolivälistä lähtien. Yhdysvalloissa termiä "Ni" tai "nikkeli" käytettiin alun perin kuprumikolikoihin (lentävä kotka), joka korvasi kupumin 12-prosenttisella nikkelillä vuosina 1857-58.
Vielä myöhemmin vuonna 1865 kolmen prosentin nikkelille annettu termi kasvoi 25 %. Vuonna 1866 viisi prosenttia nikkeliä (25 % nikkeliä, 75 % kuparia). Suhteellisen metalliseoksen ohella tätä termiä on käytetty tällä hetkellä Yhdysvalloissa. Lähes puhtaita nikkelirahoja käytettiin ensimmäisen kerran vuonna 1881 Sveitsissä, ja yli 99,9 % Ni:stä viiden sentin kolikoista lyötiin Kanadassa (maailman suurin nikkelin tuottaja tuolloin).
nikkelistä valmistettuja penniä" height="431" src="/pictures/investments/img778307_14_Britanskie_monetyi_v_5_i_10_penni_sdelannyie_iz_nikelya.jpg" title="14. Brittiläiset 5 ja 10 pennynkelistä" width="682" />!}
Italia 1909" height="336" src="/pictures/investments/img778308_15_Monetyi_iz_nikelya_Italiya_1909_god.jpg" title="15. Nikkelikolikot, Italia 1909" width="674" />!}
Lähteet
Wikipedia - vapaa tietosanakirja, Wikipedia
hyperon-perm.ru - Tuotanto Hyperon
cniga.com.ua - Kirjaportaali
chem100.ru - Kemistien hakemisto
bse.sci-lib.com - Sanojen merkitys Suuressa Neuvostoliitossa Encyclopediassa
chemistry.narod.ru - Kemian maailma
dic.academic.ru - Sanakirjat ja tietosanakirjat
Investor Encyclopedia. 2013 .
Synonyymit:- Nicaragua
Katso, mitä "nikkeli" on muissa sanakirjoissa:
NIKKELI- (symboli Ni), metalli, jonka atomipaino on 58,69, sarjanumero 28, kuuluu koboltin ja raudan kanssa Mendelejevin jaksollisen järjestelmän ryhmään VIII ja riviin 4. Ud. V. 8,8, sulamispiste 1 452°. Tavallisissa yhteyksissään N...... Suuri lääketieteellinen tietosanakirja
NIKKELI- (symboli Ni), hopeanvalkoinen metalli, SIIRTYMÄELEMENTTI, löydetty vuonna 1751. Sen päämalmit ovat nikkelisulfidirautamalmit (pentlandiitti) ja nikkeliarsenidi (nikkeli). Nikkelillä on monimutkainen puhdistusprosessi, mukaan lukien erilainen hajoaminen... ... Tieteellinen ja tekninen tietosanakirja
NIKKELI- (saksalainen nikkeli). Metalli on väriltään hopeanvalkoinen, eikä sitä löydy puhtaassa muodossaan. Viime aikoina sitä on käytetty astioiden ja keittiövälineiden valmistukseen. 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, jolle on tunnusomaista muokattavuus, sitkeys, lujuus ja korroosion- ja hapettumiskestävyys. Nikkeli on pääasiassa... Virallinen terminologia
nikkeli- Olen. nikkeli m. , Saksan kieli Nikkeli. 1. Hopeanvalkoinen tulenkestävä metalli. BAS 1. Nikkeli, hopeamalmien haitallinen kumppani, sai nimensä pahan tontun nimestä, jonka väitetään asuneen Saksin kaivoksissa. Fersman Zanim. geokemia. 2. Yläkerros ...... Venäjän kielen gallismien historiallinen sanakirja
NIKKELI- (lat. Niccolum) Ni, jaksollisen järjestelmän ryhmän VIII kemiallinen alkuaine, atominumero 28, atomimassa 58,69. Nimi tulee saksalaisesta nikkelistä, pahan hengen nimestä, jonka väitetään häiritsevän kaivostyöläisiä. Hopea-valkoinen metalli; tiheys 8,90 g/cm³, sulamispiste 1455… … Suuri Ensyklopedinen sanakirja
NIKKELI- Nikkeli, nikkeli, aviomies. (saksalainen nikkeli). Hopeanvalkoinen tulenkestävä metalli, käytetty. työkalujen, ruokailuvälineiden jne. (Skandinavian mytologian vuoristojumalan nimen mukaan.) Ushakovin selittävä sanakirja. D.N. Ushakov. 1935 1940… Ushakovin selittävä sanakirja
Nikel- muokattava ja sitkeä metalli. Nikkeli on ferromagneettista. Ilmassa se on vakaa. Pinnalla on suojakalvo NiO, joka suojaa metallia lisähapettumiselta.
KANSSA H2O ja ilmassa oleva vesihöyry, nikkeli ei myöskään vastaa. Nikkeli ei käytännössä ole vuorovaikutuksessa rikki-, fosfori-, fluorivetyhappojen ja joidenkin muiden happojen kanssa.
vuorovaikutuksessa kanssa HNO3:
3Ni + 8HNO3 = 3Ni(NO3)2 + 2NO + 4H2O
KANSSA O2 reagoi vain yli 800°C lämpötiloissa.
Nikkelioksidi on perusominaisuuksia. Sitä on 2 muunneltuna: matala lämpötila (kuusikulmainen hila) ja korkea lämpötila (kuutiohila).
Se reagoi halogeenien ja rikin kanssa vain lämpötilassa muodostuen NiHal 2 ja NiS. Vuorovaikutuksessa C:n, P:n kanssa muodostuu: karbidi Ni3C, fosfidit - Ni 5 P 2, Ni 2 P, Ni 3 P.
Ei-metallien kanssa ( N 2) reaktio etenee optimaalisissa olosuhteissa.
On suoloja, jotka liukenevat veteen NiSO 4, Ni(NO 3) 2 ja monet muut, jotka muodostavat kiteisiä hydraatteja NiS047H20, Ni(NO3)26H2O.
Liukenemattomat suolat: fosfaatti Ni 3 (PO 4) 2 ja silikaatti Ni 2 SiO 4.
Jos lisäät alkalia nikkeli(II)suolan liuokseen, muodostuu vihreä nikkelihydroksidisakka:
Ni(NO3)2 + 2NaOH = Ni(OH)2 + 2NaNO3.
Ni(OH)2 sillä on heikosti perusominaisuudet. Kun olet vuorovaikutuksessa alkalin kanssa:
2Ni(OH)2 + 2NaOH + Br2 = 2Ni(OH)3 + 2NaBr.
Nikkelin ja sen yhdisteiden käyttö.
Nikkeliä käytetään laajimmin ruostumattoman teräksen ja metalliseosten valmistuksessa. Seoksia, jotka kuluttavat paljon nikkeliä, ovat mm.
Monel metalli ( Ni, Cu, Fe, Mn), jota käytetään laajalti kemiallisissa laitteissa, laivanrakennuksessa, laskeutussäiliöiden ja kansien valmistukseen;
Nikromi ja kromi ( Ni, Cr), käytetään lankana reostaatteihin, leivänpaahtimiin, silitysraudoihin, lämmittimiin;
Invar ( Ni, Fe), jota käytetään sen erittäin alhaisen laajenemiskertoimen vuoksi kellojen ja mittanauhojen heilurien valmistukseen;
Permalloy ( Ni, Fe), jota käytetään merikaapeli- ja voimansiirtotekniikassa erinomaisen magneettisen herkkyytensä ansiosta;
Nikkeli hopea ( Ni, Cu, Zn) - taloustarvikkeiden valmistukseen;
Alnico ( Ni, Co, Fe, Al) on voimakas magneettinen materiaali, jota käytetään pienten työkalujen valmistukseen, joilla on kestomagneetin ominaisuudet.
Nikkelipinnoitteita on käytetty pitkään koristetarkoituksiin ja monien perusmetallien suojaamiseen korroosiolta, vaikka ne usein korvataan kromipinnoitteella.
