Физични свойства на никела. Никел - свойства и приложение

Позиция в периодичната таблица:

Никелът е елемент от десета група, четвърти период от периодичната таблица на химичните елементи D.I. Менделеев, с атомен номер 28. Означава се със символа Ni (лат. Niccolum).

Атомна структура:

Конфигурация на външните електронни обвивки на атома 3s23p63d84s2 енергия на йонизация Ni0 3048-4.jpgNi+ 3048-5.jpgNi2+3048-6.jpgNi3+ 7.634, 18.153 и 35.17 eV; електроотрицателност на Полинг 1,80; атомен радиус 0,124 nm, йонен радиус (координационните числа са посочени в скоби) Ni2+ 0,069 nm (4), 0,077 nm (5), 0,083 nm (6)

Степени на окисление: Образува съединения най-често в степен на окисление +2 (валентност II), по-рядко в степен на окисление +3 (валентност III) и много рядко в степени на окисление +1 и +4 (съответно валентност I и IV) .

Никелът е просто вещество

Разпространение в природата:

Никелът е доста разпространен в природата - съдържанието му в земната кора е ок. 0,01% (маса). Намира се в земната кора само в свързана форма; железните метеорити съдържат самороден никел (до 8%). Съдържанието му в ултраосновните скали е приблизително 200 пъти по-високо, отколкото в киселите скали (1,2 kg/t и 8 g/t). В ултраосновните скали преобладаващото количество никел е свързано с оливини, съдържащи 0,13 - 0,41% Ni. Изоморфно замества желязото и магнезия. Малка част от никела присъства под формата на сулфиди. Никелът проявява сидерофилни и халкофилни свойства. При повишено съдържание на сяра в магмата се появяват никелови сулфиди заедно с мед, кобалт, желязо и платиноиди. При хидротермалния процес, заедно с кобалт, арсен и сяра, а понякога и с бисмут, уран и сребро, никелът образува повишени концентрации под формата на никелови арсениди и сулфиди. Никелът обикновено се среща в сулфидни и медно-никелови руди, съдържащи арсен.

- никел (червен никелов пирит, купферникел) NiAs,
- хлоантит (бял никелов пирит) (Ni, Co, Fe) As2,
- гарниерит (Mg, Ni)6(Si4O11)(OH)6*H2O и други силикати,
- магнитен пирит (Fe, Ni, Cu) S,
- арсен-никелов блясък (герсдорфит) NiAsS,
- пентландит (Fe, Ni) 9S8.

Вече се знае много за никела в организмите. Установено е например, че съдържанието му в човешката кръв се променя с възрастта, че при животните количеството на никел в организма е повишено и накрая, че има някои растения и микроорганизми - „концентратори” на никел, съдържащи хиляди и дори стотици хиляди пъти повече никел, отколкото околната среда.

История на откритията:

Никелът (английски, френски и немски Nickel) е открит през 1751 г. Въпреки това, много преди това саксонските миньори са били добре запознати с рудата, която изглежда като мед и е била използвана в производството на стъкло за оцветяване на стъклото в зелено. Всички опити за получаване на мед от тази руда бяха неуспешни и затова в края на 17 век. Рудата е наречена Купферникел, което грубо означава „Меден дявол“. Тази руда (червен никелов пирит NiAs) е изследвана от шведския минералог Кронстед през 1751 г. Той успя да получи зелен оксид и чрез редуциране на последния нов метал, наречен никел. Когато Бергман получава метала в по-чиста форма, той открива, че свойствата на метала са подобни на желязото; Никелът е изследван по-подробно от много химици, като се започне от Пруст. Никел е мръсна дума на езика на миньорите. Тя е образувана от корупция на Николаус, родова дума, която има няколко значения. Но главно думата Николай служи за характеризиране на хора с две лица; освен това означаваше „пакостлив малък дух“, „измамен безделник“ и т.н. В руската литература от началото на 19 век. използвани са имената Николан (Шерер, 1808), Николан (Захаров, 1810), никол и никел (Двигубски, 1824).

Физични свойства:

Никелът е ковък и пластичен метал. Той има лицево-центрирана кубична кристална решетка (параметър = 0,35238 nm). Точка на топене 1455°C, точка на кипене около 2900°C, плътност 8,90 kg/dm3. Никелът е феромагнитен, точката на Кюри е около 358°C.

Електрическо съпротивление 0,0684 μOhm m.

Коефициент на линейно термично разширение b=13,5?10?6 K?1 при 0 °C.

Коефициент на обемно топлинно разширение = 38--39?10?6 K?1.

Модул на еластичност 196--210 GPa.

Химични свойства:

Атомите на никела имат външна електронна конфигурация 3d84s2. Най-стабилната степен на окисление за никела е Ni(II). Никелът образува съединения със степени на окисление +1, +2, +3 и +4. В същото време никелови съединения със степен на окисление +4 са редки и нестабилни. Никеловият оксид Ni2O3 е силен окислител. Никелът се характеризира с висока устойчивост на корозия - устойчив на въздух, вода, основи и редица киселини. Химическата устойчивост се дължи на склонността му към пасивация - образуване на плътен оксиден филм върху повърхността му, който има защитен ефект. Никелът се разтваря активно в разредена азотна киселина: (3 Ni + 8 HNO_3 (30%) 3 Ni(NO_3)_2 + 2 NO + 4 H_2O) и в гореща концентрирана сярна киселина: (Ni + 2 H_2SO_4 NiSO_4 + SO_2 + 2 H_2O)

При солна и разредена сярна киселина реакцията протича бавно. Концентрираната азотна киселина пасивира никела, но при нагряване реакцията все още протича (основният продукт на редукция на азота е NO2, никелът лесно образува летлив и много токсичен карбонил Ni(CO)4. Финият никелов прах е пирофорен (). самозапалва се на въздух) .Никелът гори само в прахообразна форма. Образува два оксида NiO и Ni2O3 и съответно два хидроксида Ni(OH)2 и Ni(OH)3. Най-важните разтворими никелови соли са ацетат, хлорид, нитрат и сулфат. Водните разтвори на соли обикновено са оцветени в зелено, докато безводните соли са жълти или кафеникаво-жълти. Неразтворимите соли включват оксалат и фосфат (зелени), три сулфида: NiS (черен), Ni3S2 (жълтеникаво-бронзов) и Ni3S4 (сребристо-бял). Никелът също така образува множество координационни и сложни съединения. Например никеловият диметилглиоксимат Ni(C4H6N2O2)2, който дава ясен червен цвят в кисела среда, се използва широко в качествения анализ за откриване на никел. Водният разтвор на никелов сулфат е зелен на цвят. Водните разтвори на никелови (II) соли съдържат хексаакваникелов (II) 2+ йон.

разписка:

Общите запаси от никел в рудите в началото на 1998 г. се оценяват на 135 милиона тона, включително надеждни запаси от 49 милиона тона. Основните никелови руди - никел (купферникел) NiAs, милерит NiS, пентландит (FeNi)9S8 - също съдържат арсен, желязо и сяра; магматичният пиротин също съдържа пентландитни включвания. Други руди, от които също се добива Ni, съдържат примеси от Co, Cu, Fe и Mg. Понякога никелът е основният продукт от процеса на рафиниране, но по-често се получава като страничен продукт в други метални технологии. От надеждните запаси, според различни източници, от 40 до 66% никел е в „окислени никелови руди“ (ONR), 33% в сулфидни руди, 0,7% в други. Към 1997 г. делът на никела, произведен чрез OHP обработка, е около 40% от световното производство. В индустриални условия OHP се разделя на два вида: магнезиев и железен. Огнеупорните магнезиеви руди, като правило, се подлагат на електротопене във фероникел (5-50% Ni + Co, в зависимост от състава на суровините и технологичните особености). карбонатно излужване или автоклавно излугване със сярна киселина. В зависимост от състава на суровините и прилаганите технологични схеми, крайните продукти на тези технологии са: никелов оксид (76-90% Ni), агломерат (89% Ni), сулфидни концентрати с различен състав, както и метални електролитни. никел, никелови прахове и кобалт. По-малко железни - нонтронитните руди се претопяват в мат. В предприятията с пълен цикъл схемата за по-нататъшна обработка включва преобразуване, изпичане на мат и електрическо топене на никелов оксид за получаване на метален никел. По пътя извлеченият кобалт се освобождава под формата на метал и/или соли. Друг източник на никел: във въглищната пепел на Южен Уелс в Англия - до 78 кг никел на тон. Повишеното съдържание на никел в някои въглища, нефт и шисти показва възможността за концентрация на никел в изкопаеми органични вещества. Причините за това явление все още не са изяснени.

Приложение:

Никелът е в основата на повечето суперсплави - топлоустойчиви материали, използвани в космическата индустрия за части на електроцентрали. Монел метал (65 - 67% Ni + 30 - 32% Cu + 1% Mn), топлоустойчив до 500 °C, много устойчив на корозия; бяло злато (например 585 стандарт съдържа 58,5% злато и сплав (лигатура) от сребро и никел (или паладий) - сплав от никел и хром (60% Ni + 40% Cr); пермалой (76% Ni + 17% Fe + 5% Cu + 2% Cr), има висока магнитна чувствителност с много ниски загуби от хистерезис; инвар (65% Fe + 35% Ni), почти не се разширява при нагряване; В допълнение, никеловите сплави включват никелови и хром-никелови стомани, никелово сребро и различни устойчиви сплави като константан, никел и манганин. Никелът присъства като компонент на редица неръждаеми стомани.

Химическа технология.

В много химико-технологични процеси като катализатор се използва Реней никел.

Радиационни технологии.

Нуклидът 63Ni, който излъчва β-частици, има период на полуразпад от 100,1 години и се използва в критрони, както и в детектори за улавяне на електрони (ECD) в газовата хроматография.

Лекарство.

Използва се в производството на брекет системи (титанов никелид).

Протезиране.

Сечене на монети.

Никелът се използва широко в производството на монети в много страни. В Съединените щати монетата от 5 цента е разговорно известна като никел.

Никелът е пластичен сребристо-бял метал с характерен блясък. Отнася се за тежки цветни метали. Никелът е ценна легираща добавка. Никелът не се среща в природата в чиста форма, обикновено се намира в руди. Чистият никел (никел/никел), никел 200 и никел 201, се добиват по специални технологии.

Когато се комбинира с други метали, никелът е способен да образува твърди и издръжливи никелови сплави:

никел-медна сплав (монел)– сплав на медна основа с никел като легираща добавка. Съставът обикновено съдържа до 67% никел и до 38% мед. Тази група сплави включва: Монел 400, Монел 401, Монел 404, Монел R-405, Монел К-500 и др.
сплав никел-хром (Inconel)– аустенитна топлоустойчива сплав. Тази група включва: Inconel 600, Inconel 601, Inconel 617, Inconel 625, Inconel 690, Inconel 718, Inconel 725, Inconel X-750 и др.
сплав никел-желязо-хром (Inconloy/Incoloy)– възможно е добавянето на молибден, мед, титан към сплавта. Тази група включва: Incoloy 20, Incoloy 800, Incoloy 800H, Incoloy 800HT, Incoloy 825, Incoloy 925 и др.
никел-молибденова сплав (Hastelloy/Hastelloy)– възможно наличие на хром, желязо и въглерод. Тази група включва: Hastelloy C-4, Hastelloy C-22, Hastelloy C-276, Hastelloy B-2 и др.

Свойства на никел

Никелът е феромагнетик, точка на Кюри – 358°C, точка на топене – 1455°C, точка на кипене – 2730-2915°C. Плътност - 8,9 g/cm 3, коефициент на топлинно разширение -13,5∙10 −6 K −1. Във въздуха компактният никел е стабилен, докато силно диспергираният никел е пирофорен.

Никелът има следните свойства:

пластичност и ковкост;
якост при високи температури;
устойчивост на окисление във вода и въздух;
твърдост и достатъчен вискозитет;
висока устойчивост на корозия;
феромагнитен;
добър катализатор;
полира добре.

Повърхността на никела е покрита с тънък слой NiO оксид, който предпазва метала от окисление.

Предимства и недостатъци

Основните предимства на никела и сплавите са устойчивост на топлина, устойчивост на топлина и повишена механична якост (налягане до 440 MPa). Предимствата също включват работа в горещи концентрирани алкални и киселинни разтвори. В допълнение, никелът е в състояние да поддържа магнитни свойства при ниски температури.

Основният недостатък на никела е значително намаляване на стойностите на термоЕМП по време на бързо охлаждане след отгряване (до 600 ° C). Друг недостатък на никела е фактът, че чистият никел не се среща в природата. Получава се чрез скъпи технологии, което се отразява на цената му.

Обхват на приложение

Основната област на приложение на никела е металургията. В него той участва в производството на високолегирани неръждаеми стомани. Добавяйки никел към разтопеното желязо, металурзите получават здрави и пластични сплави, които имат повишена устойчивост на корозия и устойчивост на високи температури. Струва си да се отбележи, че никеловите сплави запазват качествата си при многократно продължително нагряване.

Поради тези свойства се използва неръждаема и топлоустойчива никелова стомана:

в хранително-вкусовата и химическата промишленост;
в нефтохимическата промишленост и строителството;
в медицината и фармацевтиката;
в авиацията и машиностроенето;
в производството на подводни кабели;
в производството на нагревателни елементи за индустриално оборудване;
в производството на постоянни магнити;
в производството на металорежещи машини и специално оборудване;
в производството на интериорни елементи на сгради;
в мебелната индустрия;
в производството на домакински уреди и домакински съдове;

Благодарение на своята пластичност и лекота на коване, никелът може да се използва за производство на много тънки продукти, като ленти, ленти и листове от никел. Никелът също се използва активно в производството на тел и пръти.

Свойствата на никела са важни параметри за търсенето, обработката и приложенията на метала. Те се вземат предвид при формирането на композиции с други материали.

Свойствата на никела определят използването му в производството

Никелът е метал с характерен сребристо-бял цвят. При температура 1453 °C става течен и кипи при 2732 °C. Никелът е пластичен и може лесно да се обработва под налягане.

Химическото свойство на никела се характеризира със способността да образува съединения с различна степен на окисление. При естествени условия върху повърхността на метала се появява тънък слой от оксид.

Металът е много устойчив на корозия. Никелът не реагира с редица концентрирани киселини и алкали, но се разтваря активно в разредена азотна киселина.

Когато никелът влиза в химични реакции, той образува летливи метали и разтворими/неразтворими соли

Те не реагират с никел:

инертни газове;
литий;
калий;
натрий;
цезий;
рубидий;
стронций;
барий;
иридий;
цезий.

С въглеродно съединение никелът образува карбонил, летлив преходен метал, използван в процеса на производство на материали с висока чистота. Никеловият прах може спонтанно да се запали при контакт с въздуха, образувайки оксиди.

Никелът произвежда редица разтворими и неразтворими соли. Например, разтвор на метален сулфат придава на течността зелен цвят. Неразтворимите соли обикновено имат тъмно жълт цвят.

Форми на възникване на метала

В естествени условия никелът се среща в комбинация с редица химични елементи, а под формата на късчета се намира в железните метеорити.

При хидротермални условия никелът образува съединения с арсен, кобалт и сребро. Повишените концентрации на метала са свързани с минерални образувания - арсениди и сулфиди.

В природата никелът обикновено се намира в съединения с други елементи

Суровините за извличане на ценния компонент са сулфидни, медно-никелови руди, съдържащи арсен:

никел - съединение с арсен;
хлоантит - бял пирит, съдържащ кобалт и желязо;
гарниерит - силикатна скала, съдържаща магнезий;
магнитен пирит - съединение на сярата с желязо и мед;
герсдорфит - арсен-никелов блясък;
пентландитът е съединение на сяра, желязо и никел.

Съдържанието на метал в живите организми зависи от условията и средата. Някои представители на флората и фауната са способни да концентрират метал.

Основните рудни находища се намират в Канада, Руската федерация, Албания, Южна Африка, Куба и Гърция.

Процесът на извличане на метал от руди включва използването на технологии в зависимост от вида на суровината. Понякога никелът е вторичен материал за обогатяване на скалата.

Огнеупорните руди, съдържащи магнезий, се подлагат на електрическо топене. Желязосъдържащите латеритни руди се обработват по хидрометалургичен метод, последван от обработка с алкални разтвори.

Скала с по-малко съдържание на желязо се разтопява, пече и се топи електрически. По пътя се извлича метален кобалт или неговите соли. В пепелта от въглища в Англия се наблюдава повишено съдържание на метал. Този факт е свързан с активността на микроорганизмите, които концентрират никел.

Пластичността и другите физични свойства на никеловите съединения зависят от чистотата на материала. Лека добавка на сяра прави метала крехък. Добавянето на магнезий към разтопения материал почиства сместа от незначителни примеси, за да се образува съединение със сяра.

Приложения на никел

Физическите и химичните свойства на метала определят неговата употреба:

в производството на неръждаема стомана;
за образуване на сплави, които не съдържат желязо;
за нанасяне на защитни покрития върху изделия по галваничен метод;
за производство на химически реактиви;
в праховата металургия.

Металът се използва в производството на батерии; с негова помощ протичат каталитични процеси на химични реакции в промишленото производство. Титановите сплави са отлични материали за производството на протези и устройства за изправяне на зъби.

Съставът на базата на химичен елемент № 28 е суровина за сечене на монети и направа на намотки за електронни цигари. Използва се за навиване на струни на музикални инструменти.

При производството на сърцевини за електромагнити се използват състави - пермалой, включително 20–60% желязо. Никелът се използва в производството на различни части и оборудване за химическата промишленост.

Металните оксиди се използват в производството на стъкло, глазури и керамика. Модерното производство е специализирано в производството на различни валцувани продукти: тел, лента, фолио, тръби.

Никелът има широк спектър от приложения от покрития до химикали

Устойчивостта на агресивни среди позволява използването на валцуван никел за транспортиране на основи в химическата промишленост.

Инструменти от никелова сплав се използват в медицината и научните изследвания. Металът се използва за създаване на прецизни инструменти за дистанционно управление на процеси в ядрената енергетика и радарни инсталации.

Характеристики на никелови сплави

Композициите съчетават метала предимно с желязо и кобалт. Използва се като легиращ компонент за производството на различни конструкционни видове стомана, магнитни и немагнитни сплави.

Металните сплави на базата на химичен елемент № 28 имат якост, устойчивост на температури, деформация и влияние на околната среда. Броят им достига няколко хиляди. Най-често срещаните състави са комбинации с хром, молибден, алуминий, титан и берилий.

Металът се счита за лигатурен компонент на златото, придавайки на бижутата характерния бял цвят и здравина. Във връзка с този състав има мнения за алергичния ефект на никела върху кожата.

В комбинация с хром се образува нихромово съединение, което има устойчивост на високи температури, минимален коефициент на електрическо съпротивление и пластичност.

Използва се за производство на нагревателни уреди, части и като покритие. Високата якост на връзката позволява тя да бъде подложена на механична обработка, струговане, заваряване и щамповане.

Никеловите сплави имат висока якост, което им позволява да бъдат широко използвани в производството

Специална група се формира от сплави, които включват мед. Сред тях най-популярните са:

монел;
месинг;
бронз;
никел сребро.

Преди повече от век беше установено, че съставът желязо-никел, съдържащ 28% от описания метал, губи свойствата си на намагнитване. Сплавите, съдържащи 36% никел, се характеризират с незначителна скорост на линейно разширение, което им позволява да се използват при производството на прецизни инструменти и инструменти.

Този състав, който е обозначен като FeNi36, се нарича инвар, тоест „непроменен“. Сплавта Kovar, съдържаща 29% никел, 17% кобалт и 54% желязо, намери широко приложение в производството.

Има висока адхезия към разтопено стъкло, което позволява съставът да се използва за производството на електрически проводници, преминаващи през това вещество.

История

Никелът (английски, френски и немски Nickel) е открит през 1751 г. Но много преди това саксонските миньори са били добре запознати с рудата, която изглеждала като медна руда и се използвала в производството на стъкло за оцветяване на стъклото в зелено. Всички опити за получаване на мед от тази руда бяха неуспешни и затова в края на 17 век. Рудата е наречена Купферникел, което грубо означава „Меден дявол“. Тази руда (червен никелов пирит NiAs) е изследвана от шведския минералог Кронстед през 1751 г. Той успя да получи зелен оксид и чрез редуциране на последния нов метал, наречен никел. Когато Бергман получава метала в по-чиста форма, той открива, че свойствата на метала са подобни на желязото; Никелът е изследван по-подробно от много химици, като се започне от Пруст. Никел е мръсна дума на езика на миньорите. Тя е образувана от корупция на Николай, родова дума, която има няколко значения. Но главно думата Николай служи за характеризиране на хора с две лица; в допълнение, това означаваше „пакостлив малък дух“, „измамен мързеливец“ и т.н. В руската литература от началото на 19 век. използвани са имената Николан (Шерер, 1808), Николан (Захаров, 1810), никол и никел (Двигубски, 1824).

Физични свойства

Металният никел има сребрист цвят с жълтеникав оттенък, много е твърд, жилав и ковък, полира се добре, привлича се от магнит, проявява магнитни свойства при температури под 340 °C.

Химични свойства
Никелов дихлорид (NiCl2)

Атомите на никела имат външна електронна конфигурация 3d84s2. Най-стабилното състояние на окисление за никела е Ni(II).
Никелът образува съединения със степен на окисление +2 и +3. В този случай никелът със степен на окисление +3 се предлага само под формата на комплексни соли. За съединения на никел +2 са известни голям брой обикновени и сложни съединения. Никеловият оксид Ni2O3 е силен окислител.
Никелът се характеризира с висока устойчивост на корозия - устойчив е на въздух, вода, основи и редица киселини. Химическата устойчивост се дължи на склонността му към пасивиране - образуване на плътен оксиден филм върху повърхността му, който има защитен ефект. Никелът се разтваря активно в азотна киселина.
С въглероден окис CO никелът лесно образува летливия и силно токсичен карбонил Ni(CO)4.
Финият никелов прах е пирофорен (самозапалва се във въздуха).

Никелът гори само в прахообразна форма. Образува два оксида NiO и Ni2O3 и съответно два хидроксида Ni(OH)2 и Ni(OH)3. Най-важните разтворими никелови соли са ацетат, хлорид, нитрат и сулфат. Разтворите обикновено са оцветени в зелено, а безводните соли са жълти или кафеникаво-жълти. Неразтворимите соли включват оксалат и фосфат (зелено), три сулфида NiS (черен), Ni2S3 (жълтеникаво-бронзов) и Ni3S4 (черен). Никелът също така образува множество координационни и сложни съединения. Например, никелов диметилглиоксимат Ni(C4H6N2O2)2, който дава ясен червен цвят в кисела среда, се използва широко в качествения анализ за откриване на никел
Воден разтвор на никелов сулфат в буркан е зелен.

Водните разтвори на никелови (II) соли съдържат хексаакваникелов (II) 2+ йон. Когато разтвор на амоняк се добави към разтвор, съдържащ тези йони, се утаява никелов (II) хидроксид, зелено, желатиново вещество. Тази утайка се разтваря, когато се добави излишък от амоняк поради образуването на хексаминикел(II) 2+ йони.
Никелът образува комплекси с тетраедрични и плоски квадратни структури. Например комплексът тетрахлороникелат(II)2− има тетраедрична структура, докато комплексът тетрацианоникелат(II)2− има плоска квадратна структура.
Качественият и количествен анализ използва алкален разтвор на бутандион диоксим, известен също като диметилглиоксим, за откриване на никелови (II) йони. Когато реагира с никелови(II) йони, се образува червеното координационно съединение бис(бутандиондиоксимато)никел(II). Това е хелатно съединение и бутандион диоксиматният лиганд е бидентат.

Да бъдеш сред природата

* никел (червен никел пирит, купферникел) NiAs
* хлоантит (бял никелов пирит) (Ni, Co, Fe)As2
* гарниерит (Mg, Ni)6(Si4O11)(OH)6*H2O и други силикати
* магнитен пирит (Fe, Ni, Cu)S
* арсен-никелов блясък (герсдорфит) NiAsS,
* пентландит (Fe,Ni)9S8

В растенията средно 5 × 10-5 тегловни процента никел, в морските животни - 1,6 × 10-4, в сухоземните животни - 1 × 10-6, в човешкото тяло - 1...2 × 10-6 . Вече се знае много за никела в организмите. Установено е например, че съдържанието му в човешката кръв се променя с възрастта, че при животните количеството на никел в организма е повишено и накрая, че има някои растения и микроорганизми - „концентратори” на никел, съдържащи хиляди и дори стотици хиляди пъти повече никел от околната среда.
Находища на никелова руда

Основните находища на никелови руди се намират в Канада, Русия, Нова Каледония, Филипините, Индонезия, Китай, Финландия и Австралия. Естествени изотопи на никела.
Естественият никел съдържа 5 стабилни изотопа: 58Ni (68,27%), 60Ni (26,10%), 61Ni (1,13%), 62Ni (3,59%), 64Ni (0,91%).

разписка

Най-железните - латеритни руди се обработват по хидрометалургични методи, като се използва амонячно-карбонатно излугване или автоклавно излугване със сярна киселина. В зависимост от състава на суровините и прилаганите технологични схеми, крайните продукти на тези технологии са: никелов оксид (76-90% Ni), агломерат (89% Ni), сулфидни концентрати с различен състав, както и метални електролитни. никел, никелови прахове и кобалт.
По-малко железните нонтронитни руди се претопяват в мат. В предприятията с пълен цикъл схемата за по-нататъшна обработка включва преобразуване, изпичане на мат и електрическо топене на никелов оксид за получаване на метален никел. По пътя извлеченият кобалт се освобождава под формата на метал и/или соли. Друг източник на никел: във въглищната пепел на Южен Уелс в Англия - до 78 кг никел на тон. Повишеното съдържание на никел в някои въглища, нефт и шисти показва възможността за концентрация на никел в изкопаеми органични вещества. Причините за това явление все още не са изяснени.

По-голямата част от никела се получава от гарниерит и магнитен пирит.

1. Силикатната руда се редуцира с въглищен прах във въртящи се тръбни пещи до желязо-никелови пелети (5-8% Ni), които след това се почистват от сяра, калцинират се и се обработват с разтвор на амоняк. След подкисляване на разтвора, металът се получава от него по електролитен път.
2. Карбонил метод (метод на Монд). Първо, медно-никелов щейн се получава от сулфидна руда, върху която CO се пропуска под високо налягане. Образува се силно летлив тетракарбонилникел, чието термично разлагане произвежда особено чист метал.
3. Алуминотермичен метод за възстановяване на никел от оксидна руда: 3NiO + 2Al = 3Ni +Al2O3

Приложение

Сплави

Никелът е в основата на повечето суперсплави - топлоустойчиви материали, използвани в космическата индустрия за части на електроцентрали.

* Монел метал (65 - 67% Ni + 30 - 32% Cu + 1% Mn), топлоустойчив до 500 °C, много устойчив на корозия;
* бяло злато (например проба 585 съдържа 58,5% злато и сплав (лигатура) от сребро и никел (или паладий));
* нихром, устойчива сплав (60% Ni + 40% Cr);
* пермалой (76% Ni + 17% Fe + 5% Cu + 2% Cr), има висока магнитна чувствителност с много ниски загуби на хистерезис;
* инвар (65% Fe + 35% Ni), почти не се удължава при нагряване;
* Освен това никеловите сплави включват никелови и хром-никелови стомани, никелово сребро и различни устойчиви сплави като константан, никел и манганин.

Никелиране

Никелирането е създаването на никелово покритие върху повърхността на друг метал за защита от корозия. Извършва се по галваничен метод с помощта на електролити, съдържащи никелов (II) сулфат, натриев хлорид, борен хидроксид, повърхностно активни вещества и глазиращи агенти и разтворими никелови аноди. Дебелината на получения никелов слой е 12 - 36 микрона. Стабилен блясък на повърхността може да се осигури чрез последващо хромиране (дебелина на слоя хром 0,3 микрона).

Безтоковото никелиране се извършва в разтвор на смес от никелов (II) хлорид и натриев хипофосфит в присъствието на натриев цитрат:

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

Процесът се провежда при pH 4 - 6 и 95 °C.

Производство на батерии

Производство на желязо-никелови, никел-кадмиеви, никел-цинкови, никел-водородни батерии.

Радиационни технологии

Нуклидът 63Ni, който излъчва β+ частици, има период на полуразпад от 100,1 години и се използва в критрони.

Лекарство

* Използва се в производството на брекет системи (титанов никелид).
* Протезиране

Сечене на монети

Биологична роля

Биологична роля: никелът е един от микроелементите, необходими за нормалното развитие на живите организми. Малко се знае обаче за ролята му в живите организми. Известно е, че никелът участва в ензимни реакции при животни и растения. При животните се натрупва в кератинизираните тъкани, особено в перата. Повишеното съдържание на никел в почвите води до ендемични заболявания - в растенията се появяват грозни форми, а при животните - очни заболявания, свързани с натрупването на никел в роговицата. Токсична доза (за плъхове) - 50 mg. Летливите съединения на никела са особено вредни, по-специално неговият тетракарбонил Ni(CO)4. Максимално допустимата концентрация на никелови съединения във въздуха е от 0,0002 до 0,001 mg/m3 (за различни съединения).

Физиологично действие

Никелът е основната причина за алергии (контактен дерматит) към метали, които влизат в контакт с кожата (бижута, часовници, дънкови нитове). Европейският съюз ограничава съдържанието на никел в продуктите, които влизат в контакт с човешката кожа.
Никеловият карбонил е много отровен. Максимално допустимата концентрация на неговите пари във въздуха на промишлени помещения е 0,0005 mg/m³.
През 20 век е установено, че панкреасът е много богат на никел. Когато никелът се прилага след инсулин, действието на инсулина се удължава и по този начин се повишава хипогликемичната активност. Никелът влияе върху ензимните процеси, окисляването на аскорбиновата киселина и ускорява прехода на сулфхидрилните групи към дисулфидните групи. Никелът може да инхибира действието на адреналина и да понижи кръвното налягане. Прекомерният прием на никел в организма причинява витилиго. Никелът се отлага в панкреаса и паращитовидните жлези.

Годината беше 1751. В малка Швеция, благодарение на учения Аксел Фредерик Крондстед, се появи елемент номер 17, по това време имаше само 12 известни метала, плюс сяра, фосфор, въглерод и арсен. Те приеха нов човек в компанията си, името му беше Никел.

Малко история

Много години преди това чудотворно откритие миньорите от Саксония са били запознати с руда, която може да бъде сбъркана с мед. Опитите да се извлече мед от този материал са били напразни. Чувствайки се измамена, рудата започва да се нарича „купферникел“ (на руски - „меден дявол“).

Експертът по минерали Крондщет се заинтересува от тази руда. След много работа беше получен нов метал, наречен никел. Бергман пое изследователската щафета. Той допълнително пречисти метала и заключи, че елементът прилича на желязо.

Физични свойства на никела

Никелът е включен в десетата група елементи и е в четвъртия период на периодичната таблица под атомен номер 28. Ако въведете символа Ni в таблицата, това е никел. Има жълт оттенък със сребриста основа. Дори във въздуха металът не избледнява. Твърд и доста вискозен. Той се поддава добре на коване, което прави възможно производството на много тънки продукти. Перфектно полиран. Никелът може да бъде привлечен с помощта на магнит. Дори при температура от 340 градуса със знак минус се виждат магнитните свойства на никела. Никелът е метал, който е устойчив на корозия. Проявява слаба химическа активност. Какво можете да кажете за химичните свойства на никела?

Химични свойства

Какво е необходимо за определяне на качествения състав на никела? Тук трябва да посочим от кои атоми (а именно техния брой) се състои нашият метал. Моларната маса (наричана още атомна маса) е 58,6934 (g/mol). Продължихме напред с измерванията. Радиусът на атома на нашия метал е 124 pm. При измерване на радиуса на йона резултатът показа (+2e) 69 pm, а числото 115 pm е ковалентният радиус. Според скалата на известния кристалограф и велик химик Полинг електроотрицателността е 1,91, а електронният потенциал е 0,25 V.

Ефектите на въздуха и водата върху никела са практически незначителни. Същото може да се каже и за алкалите. Защо този метал реагира по този начин? На повърхността му се създава NiO. Това е покритие под формата на филм, който предотвратява окисляването. Ако никелът се нагрее до много висока температура, тогава той започва да реагира с кислорода, а също така реагира с халогени и с всички тях.

Ако никелът попадне в азотна киселина, реакцията няма да отнеме много време. Освен това се активира лесно в разтвори, съдържащи амоняк.

Но не всички киселини засягат никела. Киселини като солна и сярна киселина го разтварят много бавно, но сигурно. И опитите да се направи същото с никел във фосфорна киселина изобщо не бяха успешни.

Никел в природата

Предположенията на учените са, че ядрото на нашата планета е сплав, която съдържа 90% желязо и 10 пъти по-малко никел. Има наличие на кобалт - 0,6%. По време на процеса на въртене никелови атоми се освобождават в слоя на земното покритие. Те са основателите на сулфидни медно-никелови руди, заедно с мед и сяра. Някои по-смели никелови атоми не спряха дотук и си проправиха път по-нататък. Атомите излязоха на повърхността заедно с хром, магнезий и желязо. След това спътниците на нашия метал се окислиха и се разединиха.

На повърхността на земното кълбо има киселинни и ултраосновни скали. Според учените съдържанието на никел в киселите скали е много по-ниско, отколкото в ултраосновните скали. Следователно почвата и растителността там са доста добре обогатени с никел. Но пътуването на обсъждания герой в биосферата и водата се оказа не толкова забележимо.

Никелови руди

Промишлените никелови руди са разделени на два вида.

Сулфид медно-никелов. Минерали: магнезий, пиротит, кубанит, милерит, петландит, сперрилит - това е, което се съдържа в тези руди. Благодарение на магмата, която ги е образувала. Сулфидните руди също могат да дават паладий, злато и др.
Силикатни никелови руди. Те са рехави, подобни на глина. Рудите от този тип са железни, силикатни и магнезиеви.

Къде се използва никел?

Никелът се използва широко в такава мощна индустрия като металургията. А именно при производството на голямо разнообразие от сплави. Сплавта съдържа основно желязо, никел и кобалт. Има много сплави на базата на никел. Нашият метал се комбинира в сплав, например с титан, хром, молибден. Никелът се използва и за защита на продукти, които бързо корозират. Тези продукти са никелирани, тоест създават специално никелово покритие, което не позволява на корозията да върши неприятната си работа.

Никелът е много добър катализатор. Поради това се използва активно в химическата промишленост. Това са инструменти, химически прибори, устройства за различни приложения. За химикали, храна, доставка на основи, съхранение на етерични масла се използват резервоари и резервоари от никелови материали. Без този метал не могат да се използват ядрени технологии, телевизия и различни устройства, чийто списък е много дълъг.

Ако погледнете в такава област като инструментостроенето и след това в областта на машиностроенето, ще забележите, че анодите и катодите са никелови листове. И това не е целият списък с употреби на такъв просто прекрасен метал. Значението на никела в медицината не бива да се подценява.

Никел в медицината

Никелът се използва много широко в медицината. Първо, нека вземем инструментите, необходими за извършване на операцията. Резултатът от операцията зависи не само от самия лекар, но и от качеството на инструмента, който използва. Инструментите се подлагат на многобройни стерилизации и ако са направени от сплав, която не включва никел, тогава корозията няма да отнеме много време. А инструментите, изработени от стомана, която съдържа никел, издържат много по-дълго.

Ако говорим за импланти, за производството им се използват никелови сплави. Стоманата, съдържаща никел, има висока степен на якост. Устройства за фиксиране на кости, протези, винтове - всичко е направено от тази стомана. В стоматологията имплантите също са заели силна позиция. Закопчалки и скоби от неръждаема стомана се използват от ортодонтите.

Никел в живите организми

Ако погледнете света отдолу нагоре, картината се очертава нещо подобно. Има почва под краката ни. Съдържанието на никел в него е по-високо, отколкото в растителността. Но ако разгледаме тази растителност под призмата, която ни интересува, тогава в бобовите растения се открива голямо съдържание на никел. А в зърнените култури се увеличава процентът на никел.

Нека разгледаме накратко средното съдържание на никел в растенията, морските и сухоземните животни. И разбира се, в човек. Измерването е в тегловни проценти. И така, масата на никела в растенията е 5*10 -5. Сухоземни животни 1*10 -6, морски животни 1,6*10 -4. А при хората съдържанието на никел е 1-2*10 -6.

Ролята на никела в човешкото тяло

Винаги искам да съм здрав и красив човек. Никелът е един от важните микроелементи в човешкото тяло. Никелът обикновено се натрупва в белите дробове, бъбреците и черния дроб. Натрупванията на никел при хората се намират в косата, щитовидната жлеза и панкреаса. И това не е всичко. Какво прави металът в тялото? Тук смело можем да кажем, че е и швед, и жътвар, и тръбач. а именно:

опитва се, не без успех, да помогне за осигуряването на клетките с кислород;
редокс работата в тъканите също пада върху плещите на никела;
не се колебае да участва в регулирането на хормоналните нива на тялото;
безопасно окислява витамин С;
може да се отбележи участието му в метаболизма на мазнините;
Никелът има отличен ефект върху хемопоезата.

Бих искал да отбележа огромното значение на никела в клетката. Този микроелемент предпазва клетъчната мембрана и нуклеиновите киселини, а именно тяхната структура.

Въпреки че списъкът с достойни произведения на никел може да бъде продължен. От горното отбелязваме, че тялото се нуждае от никел. Този микроелемент влиза в тялото ни чрез храната. Обикновено има достатъчно никел в тялото, защото се нуждаете от много малко от него. Алармата за липсата на нашия метал е появата на дерматит. Това е важността на никела в човешкото тяло.

Никелови сплави

Има много различни никелови сплави. Нека отбележим основните три групи.

Първата група включва сплави от никел и мед. Те се наричат никел-медни сплави. В каквито и съотношения да се слеят тези два елемента, резултатът е невероятен и най-важното – без изненади. Гарантирана е хомогенна сплав. Ако в него има повече мед, отколкото никел, тогава свойствата на медта са по-изразени, а ако преобладава никелът, сплавта проявява характера на никел.

Никел-медните сплави са популярни при производството на монети и машинни части. Сплавта Константин, която съдържа почти 60% мед и останалото никел, се използва за създаване на оборудване с по-висока точност.

Помислете за сплав с никел и хром. Нихроми. Устойчив на корозия, киселини, топлоустойчив. Такива сплави се използват за реактивни двигатели и ядрени реактори, но само ако съдържат до 80% никел.

Да преминем към третата група с желязо. Делят се на 4 вида.

Термоустойчив - устойчив на високи температури. Тази сплав съдържа почти 50% никел. Тук комбинацията може да бъде с молибден, титан, алуминий.
Магнитни - увеличават магнитната пропускливост, често се използват в електротехниката.
Антикорозионна - тази сплав не може да бъде избегната при производството на химическо оборудване, както и при работа в агресивна среда. Сплавта съдържа молибден.
Сплав, която запазва размерите и еластичността си. Термодвойка в пещта. Тук идва такава сплав. При нагряване размерите се запазват и еластичността не се губи. Колко никел е необходим, за да има сплавта такива свойства? Сплавта трябва да съдържа приблизително 40% метал.

Никел в ежедневието

Ако се огледате наоколо, можете да разберете, че никеловите сплави заобикалят хората навсякъде. Да започнем с мебелите. Сплавта предпазва мебелната основа от повреди и вредни влияния. Нека обърнем внимание на фитингите. Поне за прозорец, или за мебели. Може да се използва дълго време и изглежда много красиво. Нека продължим нашата екскурзия до банята. Тук без никел няма как. Душ слушалки, кранове, смесители - всичко никелирано. Благодарение на това можете да забравите какво е корозия. И няма срам да погледнете продукта, защото изглежда сладко и поддържа декора. Никелираните части се намират в декоративни конструкции.

Никелът не може да се нарече второстепенен метал. Различни минерали и руди могат да се похвалят с наличието на никел. Радвам се, че такъв елемент присъства на нашата планета и дори в човешкото тяло. Тук той играе важна роля в хемопоетичните процеси и дори в ДНК. Широко използван в технологиите. Никелът придоби своето господство благодарение на своята химическа устойчивост при защита на покрития.

Никелът е метал, който има голямо бъдеще. В крайна сметка в някои райони е незаменим.