DEFINÍCIA
nikel- dvadsiaty ôsmy prvok periodickej tabuľky. Označenie - Ni z latinského "niccolum". Nachádza sa vo štvrtom období skupiny VIIIB. Vzťahuje sa na kovy. Jadrový náboj je 28.
Rovnako ako kobalt, aj nikel sa v prírode vyskytuje predovšetkým vo forme zlúčenín s arzénom alebo sírou; takými sú napríklad minerály kupfernikel NiAs, arzén-niklový lesk NiAsS atď. Nikel je bežnejší ako kobalt [asi 0,01 % (hm.) zemskej kôry].
Nikel má striebristú farbu so žltkastým odtieňom (obr. 1), je veľmi tvrdý, dobre sa leští, priťahuje ho magnet. Vyznačuje sa vysokou odolnosťou proti korózii - stabilný v atmosfére, vo vode, v zásadách a množstve kyselín. Aktívne sa rozpúšťa v kyseline dusičnej. Chemická odolnosť niklu je spôsobená jeho sklonom k pasivácii - k tvorbe oxidových filmov na povrchu, ktoré majú silný ochranný účinok.
Ryža. 1. Nikel. Vzhľad.
Atómová a molekulová hmotnosť niklu
DEFINÍCIA
Relatívna molekulová hmotnosť látky (Mr) je číslo, ktoré ukazuje, koľkokrát je hmotnosť danej molekuly väčšia ako 1/12 hmotnosti atómu uhlíka a relatívna atómová hmotnosť prvku (A r)— koľkokrát je priemerná hmotnosť atómov chemického prvku väčšia ako 1/12 hmotnosti atómu uhlíka.
Pretože nikel vo voľnom stave existuje vo forme monatomických molekúl Ni, hodnoty jeho atómových a molekulových hmotností sa zhodujú. Rovnajú sa 58,6934.
Izotopy niklu
Je známe, že v prírode sa nikel nachádza vo forme piatich stabilných izotopov 58 Ni, 60 Ni, 61 Ni, 62 Ni a 64 Ni. Ich hmotnostné čísla sú 58, 60, 61, 62 a 64. Jadro atómu izotopu niklu 58 Ni obsahuje dvadsaťosem protónov a tridsať neutrónov a zvyšné izotopy sa od neho líšia len počtom neutrónov.
Existujú umelé nestabilné izotopy niklu s hmotnostnými číslami od 48 do 78, ako aj osem metastabilných stavov, medzi ktorými je najdlhšie žijúci izotop 59 Ni s polčasom rozpadu 76 tisíc rokov.
Ióny niklu
Elektronický vzorec demonštrujúci orbitálnu distribúciu niklových elektrónov je nasledujúci:
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 8 4s 2 .
V dôsledku chemickej interakcie sa nikel vzdáva svojich valenčných elektrónov, t.j. je ich donorom a mení sa na kladne nabitý ión:
Nio-2e -> Ni2+;
Nio-3e → Ni3+.
Molekula a atóm niklu
Vo voľnom stave existuje nikel vo forme monoatomických molekúl Ni. Tu sú niektoré vlastnosti charakterizujúce atóm a molekulu niklu:
Zliatiny niklu
Hlavná hmota niklu sa používa na výrobu rôznych zliatin so železom, meďou, zinkom a inými kovmi. Pridaním niklu do ocele sa zvyšuje jej húževnatosť a odolnosť voči korózii.
Zliatiny na báze niklu možno rozdeliť na tepelne odolné (nimonic, inconel, hastell [nad 60% niklu, 15-20% chrómu a iných kovov]), magnetické (permalloy) a zliatiny so špeciálnymi vlastnosťami (monel kov, nikel, konštantan , invar, platinit).
Príklady riešenia problémov
PRÍKLAD 1
| Cvičenie | Napíšte reakčné rovnice, ktoré možno použiť na vykonanie nasledujúcich transformácií: NiCl 2 → Ni → NiSO 4 → Ni(NO 3) 2 → Ni(OH) 2 → NiCl 2. Nakreslite rovnice pre reakcie prebiehajúce v roztokoch v iónových a skrátených iónových formách. |
| Odpoveď | Umiestnením kovu, ktorý je aktívnejší ako nikel, do roztoku chloridu nikelnatého (II) môžete získať nikel vo voľnej forme (substitučná reakcia): NiCl2 + Zn -> Ni + ZnCl2; Ni2+ + Zn0 → Ni0 + Zn2+. Nikel sa rozpúšťa v zriedenej kyseline sírovej za vzniku síranu nikelnatého: Ni + H2S04 (zriedený) -> NiS04 + H2; Nio + 2H+ ->Ni2+ + H2. Dusičnan nikelnatý možno získať výmennou reakciou: NiS04 + Ba(N03)2 → Ni(N03)2 + BaS04↓; SO 4 2- + Ba 2+ → BaSO 4 ↓. Spracovaním dusičnanu nikelnatého (II) alkáliou môžete získať hydroxid nikelnatý: Ni(N03)2 + 2NaOH -» Ni(OH)2↓+ 2NaN03; Ni2+ + 2OH- = Ni(OH)2↓. Chlorid nikelnatý možno získať z hydroxidu nikelnatého neutralizačnou reakciou s kyselinou chlorovodíkovou: Ni(OH)2 + 2HCl ->NiCl2 + 2H20; OH+ H+ = H20. |
PRÍKLAD 2
| Cvičenie | Akú hmotnosť chloridu nikelnatého možno získať zahriatím 17,7 g niklu a 12 litrov chlóru (neč.)? Aký objem 0,06 M roztoku možno pripraviť z tejto masy soli? |
| Riešenie | Napíšeme reakčnú rovnicu: Ni + Cl2 = NiCl2. Nájdite počet mólov niklu (mólová hmotnosť - 59 g/mol) a chlóru, ktoré reagovali pomocou údajov uvedených v probléme: n (Ni) = m (Ni) / M (Ni); n(Ni) = 17,7/59 = 0,3 mol. n(Cl2) = V(Cl2)/Vm; n(Cl2) = 12/22,4 = 0,54 mol. Podľa rovnice úlohy n (Ni): n (Cl 2) = 1:1. To znamená, že chlór je prebytočný a všetky ďalšie výpočty by sa mali robiť s použitím niklu. Zistite látkové množstvo a hmotnosť vytvoreného chloridu nikelnatého (molárna hmotnosť 130 g/mol): n (Ni): n (NiCl2) = 1:1; n (Ni) = n (NiCl2) = 0,3 mol. m (NiCl2) = n (NiCl2) x M (NiCl2); m (NiCl2) = 0,3 x 130 = 39 g. Vypočítajme objem 0,06 M roztoku, ktorý možno získať z 39 g chloridu nikelnatého: V(NiCl2) = n (NiCl2)/c (NiCl2); V (NiCl2) = 0,3 / 0,06 = 0,5 1. |
| Odpoveď | Hmotnosť chloridu nikelnatého je 39 g, objem 0,06 M roztoku je 0,5 l (500 ml). |
Síran nikelnatý je kryštalická látka smaragdovo zelenej alebo tyrkysovej farby, rozpustná vo vode, erodovaná na vzduchu. Ide o druh niklovej soli.
Síran nikelnatý je vysoko toxická látka, preto pri práci s ním musíte dodržiavať pravidlá pre manipuláciu s nebezpečnými látkami.
Chemický vzorec: NiSO4 7H2O.
Síran nikelnatý sa používa pri galvanickom pokovovaní na niklovanie výrobkov a kovov.
A tiež - na výrobu batérií, katalyzátorov, feritov v elektronickom a elektrotechnickom priemysle, v metalurgii na prípravu zliatin. Nikel je široko používaný v parfumérskom, tukovom a chemickom priemysle ako činidlo.
Pri výrobe keramiky sa ako farbivo používa síran nikelnatý.
Bezpečnostné požiadavky na síran nikelnatý (heptahydrát síranu nikelnatého, síran nikelnatý) GOST 4465-74.
7-hydrát síranu nikelnatého je kryštalická látka. Pri požití do ľudského tela pôsobí karcinogénne a celkovo toxicky. Pri kontakte s pokožkou a sliznicami horných dýchacích ciest a očí prípravok dráždi a spôsobuje zvýšenú citlivosť na nikel.
Pri rozpustení 7-vodného síranu nikelnatého vo vode vzniká hydroaerosól, ktorý podľa miery dopadu na organizmus patrí medzi látky 1. triedy nebezpečnosti.
Maximálna prípustná koncentrácia hydroaerosólu 7-vodného síranu nikelnatého v prepočte na nikel vo vzduchu pracovného priestoru je 0,005 mg/m³.
Maximálna prípustná koncentrácia iónu niklu vo vode nádrží na sanitárne použitie je 0,1 mg/dm³.
7-hydrát síranu nikelnatého nemožno neutralizovať ani zničiť. Rozliaty produkt po suchom a následnom mokrom čistení sa likviduje v technologických procesoch na výrobu alebo spotrebu síranu nikelnatého.
Síran nikelnatý nevytvára toxické látky vo vzduchu a odpadových vodách.
Nikel (II) sulfát 7-voda je nehorľavý, odolný voči ohňu a výbuchu.
Každý, kto pracuje so síranom nikelnatým, musí mať špeciálne oblečenie, špeciálnu obuv a iné ochranné prostriedky. Na ochranu dýchacieho systému by sa mal používať respirátor ShB-1 „Lepestok“. Aby sa zabránilo kontaktu s pokožkou rúk, odporúča sa použiť ochrannú pastu IER-2 a lanolín-ricínovú masť. Ak sa vám síran nikelnatý dostane do očí, vypláchnite si ich veľkým množstvom vody.
Výrobné a laboratórne priestory, v ktorých sa pracuje so 7-vodným síranom nikelnatým, musia byť vybavené prívodným a odsávacím vetraním a zariadenie musí byť utesnené.
Dávno pred objavením niklu poznali saskí baníci minerál, ktorý bol podobný medenej rude a používal sa pri výrobe skla na farbenie skla na zeleno. Všetky pokusy získať z neho meď boli neúspešné, a preto dostal názov „kupfernickel“, čo zhruba znamená „Medený diabol“ (porov. nem. Nikel – zlomyseľný). Tento minerál (červený nikel pyrit NiAs) študoval švédsky mineralóg a chemik Kronstedt v roku 1751. Podarilo sa mu získať zelený oxid a jeho redukciou nový kov nazývaný nikel.
Byť v prírode, prijímať:
Nikel je v prírode pomerne bežný – jeho obsah v zemskej kôre je 0,01 % (hm.). V železných meteoritoch (až 8%). V rastlinách v priemere 5 * 10 -5 hmotnostných percent, u morských živočíchov - 1,6 * 10 -4, u suchozemských zvierat - 1 * 10 -6, v ľudskom tele - 1 ... 2 * 10 -6
Väčšina niklu sa získava z garnieritu a magnetických pyritov niekoľkými spôsobmi:
1. Kremičitanová ruda sa redukuje uhoľným prachom v rotačných rúrových peciach na železo-niklové pelety (5-8 % Ni), ktoré sa potom očistia od síry, kalcinujú a spracujú roztokom amoniaku. Po okyslení roztoku sa z neho elektrolyticky získava kov.
2. Karbonylová metóda (Mondova metóda). Najprv sa zo sulfidovej rudy získava medeno-niklový kamienok, cez ktorý sa pod vysokým tlakom vedie CO. Vysoko prchavý tetrakarbonylnikel vzniká tepelným rozkladom, pri ktorom sa uvoľňuje obzvlášť čistý kov.
3. Aluminotermická metóda. Redukcia niklu z oxidovej rudy hliníkom: 3NiO + 2Al = 3Ni +Al 2 O 3.
Fyzikálne vlastnosti:
Kovový nikel má striebornú farbu so žltkastým odtieňom, je veľmi tvrdý, húževnatý a tvárny, dobre sa leští a priťahuje ho magnet. Hustota jednoduchej látky pri č. 8,902 g/cm3, bod topenia = 1726 K, bod varu = 3005 K.
Chemické vlastnosti:
Za normálnych teplôt sa nikel vyznačuje vysokou odolnosťou proti korózii – je stabilný na vzduchu, vode, zásadách, rade kyselín. Reaguje s kyselinou dusičnou za vzniku dusičnanu nikelnatého Ni(NO 3) 2 a zodpovedajúceho oxidu dusnatého.
Pri zahrievaní nikel reaguje s mnohými nekovmi: halogénmi, sírou, fosforom, uhlíkom. So vzdušným kyslíkom pri 800°C tvorí nikel oxid NiO.
Nikel je schopný absorbovať veľké objemy vodíka, čo vedie k tvorbe tuhých roztokov vodíka v nikle.
S oxidom uhoľnatým nikel ľahko tvorí prchavý a vysoko toxický karbonyl Ni(CO)4.
Najdôležitejšie spojenia:
V zlúčeninách kobalt vykazuje oxidačný stav +3, +2, 0.
Oxid nikelnatý, NiO- tuhá látka svetlej až tmavozelenej alebo čiernej farby. Prevládajú základné vlastnosti, redukuje sa na kov vodíkom a inými redukčnými činidlami.
Hydroxid nikelnatý, Ni(OH) 2- zelenej farby, málo rozpustný vo vode a zásadách, dobrý v mnohých kyselinách, prevládajú zásadité vlastnosti. Pri zahrievaní sa rozkladá za vzniku NiO.
Nikelnaté soli- zvyčajne sa získava reakciou NiO alebo Ni(OH) 2 s rôznymi kyselinami. Vo vode rozpustné soli niklu zvyčajne tvoria kryštalické hydráty, napríklad NiS04*7H20, Ni(NO3)2*6H20. Nerozpustné zlúčeniny niklu zahŕňajú fosforečnan Ni3(P04)2 a kremičitan Ni2Si04. Kryštalické hydráty a roztoky sú zvyčajne sfarbené do zelena a bezvodé soli sú žlté alebo hnedožlté.
Komplexné zlúčeniny niklu veľmi početné (počet = 6). Ich vznik vysvetľuje napríklad rozpúšťanie oxidu nikelnatého v roztoku amoniaku. Dimetylglyoximát nikelnatý Ni(C 4 H 6 N 2 O 2) 2, ktorý v kyslom prostredí dáva jasne červenú farbu, sa používa ako kvalitatívna reakcia na ióny niklu (II).
zlúčeniny niklu (III).- menej typický. Známy je napr oxid Ni203*H20, čierna látka, sa získava oxidáciou hydroxidu nikelnatého v alkalickom prostredí chlórnanom alebo halogénmi:
2Ni(OH)2 + 2NaOH + Br2 = Ni203 *H20 + 2NaBr + H20
Silné oxidačné činidlo.
Existujú tiež komplexné zlúčeniny niklu napríklad K 3.
Karbonyl niklu, Ni(CO)4. Diamagnetická bezfarebná kvapalina, veľmi prchavá a toxická. Vytvrdzuje pri -23°C a pri zahriatí na 180-200°C sa rozkladá na kovový nikel a oxid uhoľnatý (II). Ni(CO) 4 je slabo rozpustný vo vode, dobre v organických rozpúšťadlách a nereaguje so zriedenými kyselinami a zásadami.
Aplikácia:
Nikel je súčasťou mnohých zliatin - žiaruvzdorné, odporové zliatiny (nichróm: 60% Ni + 40% Cr), šperky (biele zlato, kupronikel), mince.
Nikel sa používa aj na pokovovanie niklom – vytvorenie povlaku odolného voči korózii na povrchu iného kovu. Používajú sa aj na výrobu batérií, navíjania strún hudobných nástrojov...
Nikel je jedným zo stopových prvkov nevyhnutných pre normálny vývoj živých organizmov. Je známe, že sa zúčastňuje enzymatických reakcií u zvierat a rastlín.
Nikel môže spôsobiť alergiu (kontaktnú dermatitídu) na kovy, ktoré prichádzajú do styku s pokožkou (šperky, hodinky, džínsové nity). Európska únia obmedzuje obsah niklu vo výrobkoch, ktoré prichádzajú do kontaktu s ľudskou pokožkou.
Rudagina Oľga
Štátna univerzita HF Tyumen, 581 gr., 2011
Zdroje: Wikipedia: http://ru.wikipedia.org/wiki/Ni atď.,
Populárna knižnica chemických prvkov. Nikel. http://n-t.ru/ri/ps/pb028.htm
Webová stránka Katedry všeobecnej a anorganickej chémie Ruskej chemickej technickej univerzity pomenovaná po. DI. Mendelejev. Tabuľka D.I. Mendelejev: Nikel
Časť 1. Charakteristika.
Časť 2. Byť v prírode.
Časť 3. Potvrdenie.
Časť 4. Aplikácia.
- Pododdiel 1. Zliatiny.
- Pododdiel 2. Poniklovanie.
Sekcia 5. Razenie mincí.
Ni je prvkom vedľajšej podskupiny ôsmej skupiny, štvrtej periódy periodickej tabuľky chemických prvkov D. I. Mendelejeva, s atómovým číslom 28.
Charakteristika nikel
Ni- Je striebristo biely a na vzduchu nebledne. Má tvárovo centrovanú kubickú mriežku s obdobie a = 0,35238 NM, priestorová grupa Fm3m. Vo svojej čistej forme sa dá spracovať tlakom. Ide o feromagnetikum s Curieovým bodom 358 C.
Elektrický odpor 0,0684 μΩ∙m.
Koeficient lineárnej tepelnej rozťažnosti α=13,5∙10-6 K-1 pri 0 C
Koeficient objemovej tepelnej rozťažnosti β=38—39∙10-6 K-1
Modul pružnosti 196-210 GPa.
Atómy niklu majú vonkajšiu elektrónovú konfiguráciu 3d84s2. Najstabilnejší stav pre nikel je oxidačný stav niklu (II).
Ni tvorí zlúčeniny s oxidačným stavom +2 a +3. V tomto prípade je Ni s oxidačným stavom +3 iba vo forme komplexných solí. Pre zlúčeniny niklu +2 je známy veľký počet bežných a komplexných zlúčenín. Oxid nikelnatý Ni2O3 je silné oxidačné činidlo.
Ni sa vyznačuje vysokou odolnosťou proti korózii - je stabilný na vzduchu, vode, zásadách a rade kyselín. Chemická odolnosť je spôsobená jeho sklonom k pasivácii - tvorbe hustého oxidového filmu na jeho povrchu, ktorý má ochranný účinok. Ni je aktívne rozpustený v kyseline dusičnej.
S oxidom uhoľnatým CO, Ni ľahko tvorí prchavý a vysoko toxický nikel-karbonát (CO)4.
Jemný niklový prášok je samozápalný (na vzduchu sa samovznieti).
Ni horí iba vo forme prášku. Tvorí dva oxidy nikelO a Ni2O3 a teda dva hydroxidy nikel(OH)2 a nikel(OH)3. Najdôležitejšie rozpustné soli niklu sú acetát, chlorid, dusičnan a síran.
Roztoky sú zvyčajne sfarbené do zelena a bezvodé soli sú žlté alebo hnedožlté. Nerozpustné soli zahŕňajú oxalát a fosfát (zelený), tri sulfidy:
nikelS (čierna)
Ni3S2 (žltý bronz)
Ni3S4 (strieborno-biely).
Ni tiež tvorí početné koordinačné a komplexné zlúčeniny.
Vodné roztoky niklových solí obsahujú hexaaquanikelový ión nikel(H2O)62+. Keď sa k roztoku obsahujúcemu tieto ióny pridá roztok amoniaku, vyzráža sa hydroxid nikelnatý, zelená želatínová látka. Táto zrazenina sa rozpustí, keď sa pridá nadbytok amoniaku v dôsledku tvorby hexammínniklových iónov, niklu (NH3)62+.
Ni tvorí komplexy s tetraedrickými a plošnými štvorcovými štruktúrami. Napríklad komplex tetrachlórnikelát (II) NiCl42− má tetraedrickú štruktúru a komplex tetrakyanonikelát (II) nikel(CN)42− má plošnú štvorcovú štruktúru.
Kvalitatívna a kvantitatívna analýza využíva alkalický roztok butándióndioxímu, tiež známy ako dimetylglyoxím, na detekciu iónov niklu (II). Keď reaguje s niklovými iónmi, vzniká červená koordinačná zlúčenina bis(butándióndioximato)Ni(II). Táto chelátová zlúčenina a butándióndioximátový ligand sú bidentátne.
Prírodný Ni pozostáva z 5 stabilných izotopov, 58 nikel, 60 nikel, 61 nikel, 62 je najhojnejší nikel (68,077% prirodzeného množstva).
Byť v prírode
Ni je v prírode pomerne bežný – jeho obsah v zemskej kôre je asi 0,01 % (hmotnosti). V zemskej kôre sa nachádza len vo viazanej forme, železné meteority obsahujú prirodzený Ni (až 8 %). Jeho obsah v ultramafických horninách je približne 200-krát vyšší ako v kyslých horninách (1,2 kg/t a 8 g/t). V ultramafických horninách je prevládajúce množstvo niklu spojené s olivínmi obsahujúcimi 0,13 - 0,41 % niklu. Izomorfne nahrádza horčík.
Malá časť niklu je prítomná vo forme sulfidov. Ni vykazuje siderofilné a chalkofilné vlastnosti. So zvýšeným obsahom síry v magme sa objavujú sulfidy niklu spolu s meďou, kobaltom, železo a platinoidy. V hydrotermálnom procese sa spolu s kobaltom, arzénom a sivá a niekedy s bizmutom, uránom a striebrom tvorí Ni zvýšené koncentrácie vo forme arzenidov a sulfidov niklu. Ni sa bežne vyskytuje v sulfidových a medenoniklových rudách obsahujúcich arzén.
Nikelín (červený nikel pyrit, cupfernikel) nikel As.
Chloantit (biely nikel pyrit) (Nikel, Co, Fe)As2
Garnierit (Mg, nikel)6(Si4O11)(OH)6 s H2O a inými silikátmi.
Magnetický pyrit (Fe, nikel, Cu)S
Arzén-nikel lesk (gersdorffite) nikel As S,
Pentlandit (Fe, nikel)9S8
O nikle v organizmoch sa už vie veľa. Zistilo sa napríklad, že jeho obsah v ľudskej krvi sa mení s vekom, že u zvierat sa množstvo niklu v tele zvyšuje a napokon, že existujú niektoré rastliny a mikroorganizmy – „koncentrátory“ niklu, ktoré obsahujú tis. a dokonca státisíckrát viac niklu ako životné prostredie.
Potvrdenie
Celkové zásoby niklu v rudách na začiatku roku 1998 sa odhadujú na 135 miliónov ton, vrátane spoľahlivých zásob 49 miliónov ton Hlavnými niklovými rudami sú nikel (kupfernikel) nikel As, millerit nikel S, pentlandit (Fe nikel)9S8 - obsahujú aj arzén, železo A síra; magmatický pyrhotit obsahuje aj inklúzie pentlanditu. Ostatné rudy, z ktorých sa tiež ťaží nikel, obsahujú nečistoty Co, Cu Fe a Mg. Niekedy je Ni hlavným produktom proces rafináciou, ale častejšie sa získava ako vedľajší produkt produkt v technológiách iných kovov. Zo spoľahlivých zásob je podľa rôznych zdrojov 40 až 66 % niklu v oxidovaných niklových rudách (OHN),
33 % v sulfide. V roku 1997 predstavoval podiel niklu vyrobeného OHP spracovaním asi 40 % celosvetovej produkcie. V priemyselných podmienkach sa OHP delí na dva typy: horčíkový a železitý.
Žiaruvzdorné horčíkové rudy sa spravidla podrobujú elektrickému taveniu s použitím feronikelu (5-50% niklu + Co, v závislosti od zloženia suroviny a technologických vlastností).
Najželeznejšie - lateritové rudy sa spracovávajú hydrometalurgickými metódami s použitím čpavkovo-uhličitanového lúhovania alebo autoklávového lúhovania kyselinou sírovou. V závislosti od zloženia surovín a použitých technologických schém sú konečnými produktmi týchto technológií: oxid nikelnatý (76-90% niklu), spekanie (89% niklu), sulfidové koncentráty rôzneho zloženia, ako aj kovový Ni. elektrolyt, niklové prášky a kobalt.
Menej železné nontronitové rudy sa tavia na mat. V podnikoch s plným cyklom schéma ďalšieho spracovania zahŕňa konverziu, matné vypaľovanie a elektrické tavenie oxidu niklu na výrobu kovového niklu. Po ceste sa získaný kobalt uvoľňuje vo forme kovu a/alebo solí. Ďalší zdroj niklu: v uhoľnom popole v južnom Walese v Británii - až 78 kg niklu na tonu. Zvýšený obsah niklu v niektorých uhlích, olejoch a bridliciach naznačuje možnosť koncentrácie niklu vo fosílnych organických hmotách. Príčiny tohto javu zatiaľ neboli objasnené.
„Ni nebolo možné dlho získať v plastovej forme, pretože vždy obsahuje malú prímes síry vo forme sulfidu niklu, ktorý sa nachádza v tenkých, krehkých vrstvách na hraniciach kov. Pridaním malého množstva horčíka do roztaveného niklu sa síra premení na formu zlúčeniny s horčíkom, ktorá sa uvoľňuje vo forme zŕn bez ovplyvnenia plasticity kov».
Väčšina niklu sa získava z garnieritu a magnetického pyritu.
Kremičitanová ruda sa redukuje uhoľným prachom v rotačných rúrových peciach na železo-niklové pelety (5-8 % niklu), ktoré sa potom očistia od síry, kalcinujú a spracujú roztokom amoniaku. Po okyslení roztoku sa z neho elektrolyticky získava kov.
Karbonylová metóda (Mondova metóda). Najprv sa zo sulfidovej rudy získava medeno-niklový kamienok, cez ktorý sa pod vysokým tlakom vedie kobalt. Vzniká vysoko prchavý tetrakarbonylnikel nikel (CO)4 a tepelným rozkladom vzniká obzvlášť čistý kov.
Aluminotermická metóda získavania niklu z oxidovej rudy: 3NiO + 2Al = 3Ni +Al2O.
Aplikácia
Zliatiny
Ni je základom väčšiny superzliatin - tepelne odolných materiálov používaných v leteckom a kozmickom priemysle na časti elektrární.
monel kov (65 - 67 % nikel + 30 - 32 % Cu+ 1% Mn), tepelne odolný do 500°C, veľmi odolný proti korózii;
biela (585 obsahuje 58,5 % zlato a zliatina (ligatúra) striebra a niklu (alebo paládia));
Nichróm, odporová zliatina (60 % niklu + 40 % Cr);
Permalloy (76 % nikel + 17 % Fe + 5 % Cu + 2 % Cr), má vysokú magnetickú susceptibilitu s veľmi nízkymi hysteréznymi stratami;
Invar (65 % Fe + 35 % niklu), pri zahrievaní sa takmer nepredlžuje;
Okrem toho zliatiny niklu zahŕňajú niklové a chrómniklové ocele, nikel striebro a rôzne odporové zliatiny, ako je konštantán, nikel a manganín.
Niklové rúry sa používajú na výrobu kondenzátorov pri výrobe vodíka a na čerpanie alkálií v chemickej výrobe. Chemicky odolné niklové nástroje sú široko používané v medicíne a vedeckom výskume. Ni sa používa pre radary, televízie, zariadenia na diaľkové ovládanie procesy v jadrovom inžinierstve.
Chemické náčinie, rôzne prístroje, nástroje, kotly s vysokou odolnosťou proti korózii a stálosťou fyzikálnych vlastností sú vyrobené z čistého niklu a zásobníky a cisterny sú vyrobené z niklových materiálov na skladovanie potravín, chemických činidiel, éterických olejov, na prepravu zásad, na tavenie žieravé alkálie.
Na báze čistého niklového prášku sa vyrábajú porézne filtre na filtrovanie plynov, palív a iných produktov v chemickom priemysle. priemyslu. Práškový Ni sa používa aj pri výrobe zliatin niklu a ako spojivo pri výrobe tvrdých a supertvrdých materiálov.
Biologická úloha niklu je jedným z mikroelementov nevyhnutných pre normálny vývoj živých organizmov. Málo sa však vie o jeho úlohe v živých organizmoch. Je známe, že Ni sa zúčastňuje enzymatických reakcií u zvierat a rastlín. U zvierat sa hromadí v keratinizovaných tkanivách, najmä v perí. Zvýšený obsah niklu v pôdach vedie k endemickým chorobám – u rastlín sa objavujú škaredé formy, u zvierat očné choroby spojené s hromadením niklu v rohovke. Toxická dávka (pre potkany) - 50 mg. Obzvlášť škodlivé sú prchavé zlúčeniny niklu, najmä jeho tetrakarbonyl nikel (CO)4. Maximálna prípustná koncentrácia zlúčenín niklu vo vzduchu sa pohybuje od 0,0002 do 0,001 mg/m3 (pre rôzne zlúčeniny).
Ni je hlavnou príčinou alergií (kontaktná dermatitída) na kovy, ktoré prichádzajú do styku s pokožkou (šperky, hodinky, džínsové nity).
Európska únia obmedzuje obsah niklu vo výrobkoch, ktoré prichádzajú do kontaktu s ľudskou pokožkou.
Nikelkarbonitnikel (CO) je veľmi jedovatý. Maximálna prípustná koncentrácia jeho pár vo vzduchu priemyselných priestorov je 0,0005 mg/m3.
V 20. storočí sa zistilo, že pankreas je veľmi bohatý na nikel. Pri podávaní niklu po inzulíne sa účinok inzulínu predlžuje a tým sa zvyšuje hypoglykemická aktivita. Ni ovplyvňuje enzymatické procesy, oxidáciu kyseliny askorbovej a urýchľuje prechod sulfhydrylových skupín na disulfidové skupiny. Ni môže inhibovať pôsobenie adrenalínu a znižovať krvný tlak. Nadmerný príjem niklu do tela spôsobuje vitiligo. Ni sa ukladá v pankrease a prištítnych telieskach.
Niklovanie
Niklovanie je vytvorenie niklového povlaku na povrchu iného kovu, ktorý ho chráni pred koróziou. Vykonáva sa galvanickým pokovovaním s použitím elektrolytov obsahujúcich síran nikelnatý, chlorid sodný, hydroxid boritý, povrchovo aktívne látky a leštidlá a rozpustné niklové anódy. Hrúbka výslednej niklovej vrstvy je 12 - 36 mikrónov. Stabilný lesk povrchu je možné zabezpečiť následným chrómovaním (hrúbka chrómovej vrstvy 0,3 mikrónu).
Pokovovanie niklom bez prúdu sa vykonáva v roztoku zmesi chloridu nikelnatého a zmesi fosfornanu sodného v prítomnosti citranu sodného:
NiCl2 + NaH2P02 + H2O = nikel + NaH2P03 + 2HCl
proces sa uskutočňuje pri pH 4 - 6 a 95 °C
Najbežnejšie sú elektrolytické a chemické niklovanie. Častejšie sa niklovanie (takzvané matovanie) robí elektrolyticky. Najviac študovaný a stabilný v práca elektrolyty kyseliny sírovej. Keď sa do elektrolytu pridajú zjasňovacie činidlá, uskutoční sa takzvané lesklé niklovanie. Elektrolytické nátery majú určitú pórovitosť, ktorá závisí od dôkladnej prípravy povrchu podkladu a hrúbky náteru. Na ochranu pred koróziou je potrebná úplná absencia pórov, preto sa aplikuje viacvrstvový náter, ktorý je pri rovnakej hrúbke spoľahlivejší ako jedna vrstva (napríklad oceľ obchodný predmetčasto pokovované podľa schémy Cu - Nikel - Cr).
Nevýhody elektrolytického niklovania sú nerovnomerné usadzovanie niklu na reliéfnom povrchu a nemožnosť pokovovania úzkych a hlbokých otvorov, dutín a pod. Chemické pokovovanie niklom je o niečo drahšie ako elektrolytické pokovovanie, ale poskytuje možnosť nanesenia povlaku jednotnej hrúbky a kvality na akékoľvek oblasti reliéfneho povrchu za predpokladu, že k nim má roztok prístup. Proces je založený na redukčnej reakcii iónov niklu z jeho solí pomocou zmesi fosfornanu sodného (alebo iných redukčných činidiel) vo vodných roztokoch.
Niklovanie sa používa napríklad na pokovovanie častí chemických zariadení, automobilov, bicyklov, lekárskych nástrojov a zariadení.
Ni sa používa aj na výrobu navíjacích strún pre hudobné nástroje.
Razenie mincí
Ni je široko používaný pri výrobe mincí v mnohých krajinách. V Spojených štátoch je 5-centová minca hovorovo známa ako „Ni“
Ni je súčasťou mincí od polovice 19. storočia. V Spojených štátoch bol termín „Ni“ alebo „nikel“ pôvodne aplikovaný na medené mince (lietajúci orol), ktorý v rokoch 1857-58 nahradil cuprum s 12 % niklu.
Ešte neskôr v roku 1865 sa výraz priradený trom percentám niklu zvýšil o 25 %. V roku 1866 päť percent nikel (25 % niklu, 75 % medi). Spolu s proporčnou zliatinou sa tento výraz v súčasnosti používa v Spojených štátoch. Mince z takmer čistého niklu boli prvýkrát použité v roku 1881 vo Švajčiarsku a najmä viac ako 99,9 % Ni z päťcentových mincí bolo razených v Kanade (v tom čase najväčší producent niklu na svete).
centy vyrobené z niklu" height="431" src="/pictures/investments/img778307_14_Britanskie_monetyi_v_5_i_10_penni_sdelannyie_iz_nikelya.jpg" title="14. Britské 5 a 10 centové mince vyrobené z niklu" width="682" />!}
Taliansko 1909" height="336" src="/pictures/investments/img778308_15_Monetyi_iz_nikelya_Italiya_1909_god.jpg" title="15. Niklové mince, Taliansko 1909" width="674" />!}
Zdroje
Wikipedia – The Free Encyclopedia, WikiPedia
hyperon-perm.ru - Výroba Hyperon
cniga.com.ua - knižný portál
chem100.ru - Adresár chemikov
bse.sci-lib.com - Význam slov vo Veľkej sovietskej encyklopédii
chemistry.narod.ru - Svet chémie
dic.academic.ru - Slovníky a encyklopédie
Encyklopédia investorov. 2013 .
Synonymá:- Nikaragua
Pozrite sa, čo je „nikel“ v iných slovníkoch:
NIKEL- (symbol Ni), kov s atómovou hmotnosťou 58,69, poradové číslo 28, patrí spolu s kobaltom a železom do skupiny VIII a 4. radu periodického systému Mendelejeva. Ud. V. 8,8, teplota topenia 1452 °C. V ich obvyklých spojeniach N...... Veľká lekárska encyklopédia
NIKEL- (symbol Ni), striebristo-biely kov, PRECHODNÝ PRVOK, objavený v roku 1751. Jeho hlavnými rudami sú železné rudy sulfid niklu (pentlandit) a arzenid niklu (nikel). Nikel má zložitý proces čistenia, vrátane diferencovaného rozkladu... ... Vedecko-technický encyklopedický slovník
NIKEL- (nemecký nikel). Kov je strieborno-bielej farby a nenachádza sa vo svojej čistej forme. V poslednej dobe sa používa na výrobu riadu a kuchynského riadu. Slovník cudzích slov zahrnutých v ruskom jazyku. Chudinov A.N., 1910. NIKEL Nem. Nikel... Slovník cudzích slov ruského jazyka
nikel- je pomerne tvrdý sivobiely kov s teplotou topenia 1453 stupňov. C. Je feromagnetický, vyznačuje sa kujnosťou, ťažnosťou, pevnosťou a odolnosťou voči korózii a oxidácii. Nikel je hlavne... Oficiálna terminológia
nikel- Ja, m. nikel m. , nemčina Nikel. 1. Strieborno-biely žiaruvzdorný kov. BAS 1. Nikel, škodlivý spoločník strieborných rúd, dostal svoje meno podľa mena zlého trpaslíka, ktorý údajne žil v saských baniach. Fersman Zanim. geochémia. 2. Vrchná vrstva ...... Historický slovník galicizmov ruského jazyka
NIKEL- (lat. Niccolum) Ni, chemický prvok skupiny VIII periodickej tabuľky, atómové číslo 28, atómová hmotnosť 58,69. Názov je z nemeckého Nickel, mena zlého ducha, ktorý údajne prekážal baníkom. Strieborno-biely kov; hustota 8,90 g/cm³, bod topenia 1455… … Veľký encyklopedický slovník
NIKEL- NIKEL, nikel, manžel. (nemecký nikel). Strieborno-biely žiaruvzdorný kov, použitý. na výrobu nástrojov, náradia a pod. (Pod menom horského božstva v škandinávskej mytológii.) Ušakovov vysvetľujúci slovník. D.N. Ušakov. 1935 1940 … Ušakovov vysvetľujúci slovník
Nikel- kujný a tvárny kov. Nikel je feromagnetický. Na vzduchu je stabilný. Na povrchu je ochranný film NiO, ktorý chráni kov pred ďalšou oxidáciou.
S H2O a vodná para obsiahnutá vo vzduchu, nikel tiež nereaguje. Nikel prakticky neinteraguje s takými kyselinami, ako je kyselina sírová, fosforečná, fluorovodíková a niektoré ďalšie.
Interaguje s HNO3:
3Ni + 8HN03 = 3Ni(N03)2 + 2NO + 4H20
S O2 reaguje až pri teplotách nad 800°C.
Oxid nikelnatý má základné vlastnosti. Existuje v 2 modifikáciách: nízkoteplotná (šesťhranná mriežka) a vysokoteplotná (kubická mriežka).
S halogénmi a sírou reaguje iba pri teplote NiHal 2 a NiS. Pri interakcii s C, P vznikajú: karbid Ni3C, fosfidy - Ni5P2, Ni2P, Ni3P.
S nekovmi ( N 2) reakcia prebieha za optimálnych podmienok.
Existujú soli, ktoré sú rozpustné vo vode NiS04, Ni(N03)2 a mnoho ďalších, ktoré tvoria kryštalické hydráty NiS047H20, Ni(N03)26H20.
Nerozpustné soli: fosfát Ni3(P04)2 a silikát Ni2Si04.
Ak do roztoku nikelnaté soli pridáte zásadu, vytvorí sa zelená zrazenina hydroxidu nikelnatého:
Ni(N03)2 + 2NaOH = Ni(OH)2 + 2NaN03.
Ni(OH)2 má slabo zásadité vlastnosti. Pri interakcii s alkáliami:
2Ni(OH)2 + 2NaOH + Br2 = 2Ni(OH)3 + 2NaBr.
Aplikácia niklu a jeho zlúčenín.
Nikel sa najčastejšie používa pri výrobe nehrdzavejúcej ocele a zliatin. Zliatiny, ktoré spotrebujú veľa niklu, zahŕňajú:
Monel metal ( Ni, Cu, Fe, Mn), široko používané v chemických zariadeniach, stavbe lodí, na výrobu usadzovacích nádrží a krytov;
nichróm a chromel ( Ni, Cr), používané vo forme drôtu pre reostaty, hriankovače, žehličky, ohrievače;
Invar ( Ni, Fe), ktorý sa používa vďaka svojmu veľmi nízkemu koeficientu rozťažnosti na výrobu kyvadiel v hodinkách a meracích páskach;
Permalloy ( Ni, Fe), ktorý sa používa v námorných kábloch a technológii prenosu energie vďaka svojej vynikajúcej magnetickej citlivosti;
Niklové striebro ( Ni, Cu, Zn) - na výrobu domácich potrieb;
Alnico ( Ni, Co, Fe, Al) je silný magnetický materiál používaný na výrobu malých nástrojov, ktoré majú vlastnosti permanentného magnetu.
Niklové povlaky sa už dlho používajú na dekoratívne účely a na ochranu mnohých základných kovov pred koróziou, hoci sa často nahrádzajú chrómovaním.
