ニッケルの物性。ニッケル - 特性と用途

周期表内の位置:

ニッケルは、化学元素の周期表 D.I. の第 4 周期である第 10 族の元素です。原子番号 28 のメンデレーエフ。記号 Ni (緯度ニコラム) で示されます。

原子構造:

原子の外側電子殻の構成 3s23p63d84s2; イオン化エネルギー Ni0 3048-4.jpgNi+ 3048-5.jpgNi2+3048-6.jpgNi3+ 7.634、18.153、および 35.17 eV。ポーリング電気陰性度 1.80; 原子半径 0.124 nm、イオン半径 (カッコ内は配位数) Ni2+ 0.069 nm (4)、0.077 nm (5)、0.083 nm (6)

酸化状態: 酸化状態 +2 (価数 II) で化合物を形成することが最も多く、酸化状態 +3 (価数 III) で化合物を形成することはほとんどありませんが、酸化状態 +1 と +4 (それぞれ価数 I と IV) で化合物を形成することは非常にまれです。。

ニッケルは単体です

自然界での分布:

ニッケルは自然界では非常に一般的であり、地殻中のニッケル含有量は約 100 グラムです。０．０１％（質量）。地球の地殻では結合した形でのみ発見され、鉄隕石には天然ニッケル（最大 8%）が含まれています。超苦鉄質岩中のその含有量は、酸性岩中の約 200 倍です (1.2 kg/t および 8 g/t)。超苦鉄質岩では、主な量のニッケルは、0.13 ～ 0.41% の Ni を含むカンラン石に関連しています。それは鉄とマグネシウムを同形的に置き換えます。ニッケルの少量は硫化物の形で存在します。ニッケルは親鉄性および親カルコリックな特性を示します。マグマ中の硫黄含有量が増加すると、銅、コバルト、鉄、白金イドとともに硫化ニッケルが生成されます。熱水プロセスでは、ニッケルは、コバルト、ヒ素、硫黄、場合によってはビスマス、ウラン、銀とともに、ニッケルヒ素および硫化物の形で濃度が増加します。ニッケルは、硫化物およびヒ素を含む銅ニッケル鉱石に一般的に含まれています。

- ニッケル（黄鉄鉱レッドニッケル、銅ニッケル）NiAs、
- クロアンタイト（白ニッケル黄鉄鉱）（Ni、Co、Fe）As2、
- ガーニエライト (Mg、Ni)6(Si4O11)(OH)6*H2O およびその他のケイ酸塩、
- 磁性黄鉄鉱 (Fe、Ni、Cu) S、
- ヒ素ニッケル光沢 (ゲルスドルファイト) NiAsS、
- ペントランダイト (Fe、Ni) 9S8。

生物中のニッケルについてはすでに多くのことが知られています。例えば、人間の血液中のニッケルの含有量は年齢とともに変化し、動物の体内のニッケルの量は増加し、最後に、植物や微生物の中には何千ものニッケルを含むニッケルの「濃縮体」が存在することが証明されています。さらには環境の何十万倍ものニッケルが含まれています。

発見履歴:

ニッケル (英語、フランス語、ドイツ語のニッケル) は 1751 年に発見されました。しかし、そのずっと前から、サクソンの鉱山労働者はこの鉱石が銅に似ており、ガラスを緑色に着色するためにガラス製造に使用されることをよく知っていました。この鉱石から銅を採取しようとする試みはすべて失敗に終わり、17 世紀末になってしまいました。この鉱石は「銅の悪魔」を意味するクプファーニッケルと名付けられました。この鉱石（赤色ニッケル黄鉄鉱 NiAs）は、1751 年にスウェーデンの鉱物学者クロンシュテットによって研究されました。彼は緑色の酸化物を入手し、それを還元することでニッケルと呼ばれる新しい金属を得ることができました。バーグマンがより純粋な形で金属を入手したとき、彼はその金属の特性が鉄に似ていることを発見しました。ニッケルは、プルーストをはじめとする多くの化学者によってさらに詳細に研究されてきました。ニッケルは鉱山労働者の言葉で汚い言葉です。これは、いくつかの意味を持つ一般的な単語である Nicolaus が転訛して作られました。しかし主に、ニコラウスという言葉は二面性のある人々を特徴付けるのに役立ちました。さらに、それは「いたずらな小さな精霊」、「欺瞞的なローファー」などを意味しました。 19世紀初頭のロシア文学。ニコラン (シェラー、1808 年)、ニコラン (ザハロフ、1810 年)、ニコル、ニッケル (ドヴィグブスキー、1824 年) という名前が使用されました。

物理的特性:

ニッケルは展性があり延性のある金属です。面心立方晶格子を持っています (パラメータ = 0.35238 nm)。融点1455℃、沸点約2900℃、密度8.90kg/dm3。ニッケルは強磁性であり、キュリー点は約 358°C です。

電気抵抗率 0.0684 μオーム・m。

線熱膨張係数 b=13.5?10?6 K?1 (0 °C)。

体積熱膨張係数 = 38--39?10?6 K?1。

弾性率 196 ～ 210 GPa。

化学的特性:

ニッケル原子の外部電子配置は 3d84s2 です。ニッケルの最も安定な酸化状態は Ni(II) です。ニッケルは酸化状態 +1、+2、+3、および +4 の化合物を形成します。同時に、酸化状態 +4 のニッケル化合物は希少で不安定です。酸化ニッケル Ni2O3 は強力な酸化剤です。ニッケルは高い耐食性が特徴で、空気、水、アルカリ、および多くの酸に対して安定しています。耐薬品性は、表面に保護効果のある緻密な酸化膜が形成される不動態化傾向によるものです。ニッケルは希硝酸:(3Ni + 8HNO_3 (30%) 3Ni(NO_3)_2 + 2NO + 4H_2O) および熱濃硫酸:(Ni + 2H_2SO_4 NiSO_4 + SO_2 + 2H_2O) に積極的に溶解します。

塩酸や希硫酸を使用すると反応はゆっくりと進みます。濃硝酸はニッケルを不動態化しますが、加熱しても反応は起こります (窒素還元の主な生成物は NO2 です)。ニッケルは揮発性で非常に有毒なカルボニル Ni(CO)4 を容易に生成します。空気中で自己発火します。ニッケルは粉末の状態でのみ燃焼します。 2 つの酸化物 NiO と Ni2O3 を形成し、それに応じて 2 つの水酸化物 Ni(OH)2 と Ni(OH)3 を形成します。最も重要な可溶性ニッケル塩は、酢酸塩、塩化物、硝酸塩、硫酸塩です。塩の水溶液は通常緑色に着色されますが、無水塩は黄色または茶色がかった黄色です。不溶性の塩には、シュウ酸塩とリン酸塩 (緑色)、3 つの硫化物: NiS (黒色)、Ni3S2 (黄銅色)、Ni3S4 (銀白色) が含まれます。ニッケルはまた、多数の配位化合物や複雑な化合物を形成します。たとえば、酸性環境下で鮮明な赤色を呈するニッケルジメチルグリオキシメート Ni(C4H6N2O2)2 は、ニッケルの検出のための定性分析に広く使用されています。硫酸ニッケルの水溶液は緑色です。ニッケル(II)塩の水溶液にはヘキサアクアニッケル(II) 2+ イオンが含まれています。

レシート：

1998 年初頭の鉱石中のニッケルの総埋蔵量は、4,900 万トンの信頼できる埋蔵量を含め、1 億 3,500 万トンと推定されています。主なニッケル鉱石 - ニッケル (クプファーニッケル) NiAs、ミレライト NiS、ペントランダイト (FeNi)9S8 - にもヒ素、鉄、硫黄が含まれています。火成磁硫鉄鉱にはペントランダイトの内包物も含まれています。 Ni が採掘される他の鉱石には、Co、Cu、Fe、Mg の不純物が含まれています。ニッケルが精製プロセスの主生成物になる場合もありますが、多くの場合、他の金属技術の副生成物として得られます。さまざまな情報源によると、信頼できる埋蔵量のうち、ニッケルの 40 ～ 66% が「酸化ニッケル鉱石」(ONR) に含まれ、33% が硫化鉱石に、0.7% がその他に含まれています。 1997 年の時点で、OHP 処理によって生産されるニッケルのシェアは世界生産量の約 40% でした。工業条件では、OHP はマグネシウム系と鉄系の 2 つのタイプに分類されます。耐火性マグネシウム鉱石は、原則として、フェロニッケル（原材料の組成と技術的特徴に応じて、5 ～ 50% の Ni + Co）に電錬されます。最も鉄を含むラテライト鉱石は、アンモニアを使用する湿式冶金法によって処理されます。炭酸塩浸出または硫酸オートクレーブ浸出。原料の組成と適用される技術スキームに応じて、これらの技術の最終製品は、酸化ニッケル (Ni 76 ～ 90%)、焼結物 (Ni 89%)、さまざまな組成の硫化物精鉱、金属電解質などになります。ニッケル、ニッケル粉末、コバルト。鉄分が少ない - ノントロナイト鉱石は製錬されてマットになります。フルサイクル企業では、さらなる処理スキームとして、酸化ニッケルの変換、マット焼成、および電気精錬を行って金属ニッケルを生成します。その過程で、回収されたコバルトは金属および/または塩の形で放出されます。ニッケルのもう一つの供給源は、イングランドの南ウェールズの石炭灰で、1トンあたり最大78kgのニッケルが含まれています。一部の石炭、石油、シェール中のニッケル含有量の増加は、化石有機物中にニッケルが濃縮されている可能性を示しています。この現象の原因はまだ解明されていません。

応用：

ニッケルはほとんどの超合金の基礎であり、航空宇宙産業で発電所の部品に使用される耐熱材料です。モネルメタル (65 ～ 67% Ni + 30 ～ 32% Cu + 1% Mn)、耐熱性は 500 °C まで、非常に耐食性が高い。ホワイトゴールド (たとえば、585 規格には 58.5% の金と、銀とニッケル (またはパラジウム) の合金 (リガチャー) が含まれています)、ニッケルとクロムの合金 (60% Ni + 40% Cr) であるニクロム。パーマロイ (76% Ni + 17% Fe + 5% Cu + 2% Cr)、磁化率が高く、ヒステリシス損失が非常に低い。インバール (65% Fe + 35% Ni)、加熱してもほとんど膨張しません。さらに、ニッケル合金には、ニッケル鋼、クロムニッケル鋼、ニッケル銀、およびコンスタンタン、ニッケル、マンガニンなどのさまざまな抵抗合金が含まれ、ニッケルは多くのステンレス鋼の成分として存在します。

化学技術。

多くの化学技術プロセスでは、ラネーニッケルが触媒として使用されます。

放射線技術。

β 粒子を放出する核種 63Ni の半減期は 100.1 年で、クライトロンやガスクロマトグラフィーの電子捕獲検出器 (ECD) に使用されています。

薬。

ブラケットシステム (ニッケル化チタン) の製造に使用されます。

補綴物。

貨幣。

ニッケルは多くの国でコインの製造に広く使用されています。米国では、5 セント硬貨は口語的にニッケルとして知られています。

ニッケルは延性のある銀白色の金属で、独特の光沢があります。非鉄重金属を指します。ニッケルは貴重な合金添加剤です。ニッケルは自然界には純粋な形では存在せず、通常は鉱石の中に存在します。純ニッケル (ニッケル/ニッケル)、ニッケル 200 およびニッケル 201 は、特殊な技術を使用して採掘されます。

ニッケルは他の金属と組み合わせると、硬くて耐久性のあるニッケル合金を形成できます。

ニッケル銅合金（モネル）– 合金添加剤としてニッケルを含む銅ベースの合金。通常、組成には最大 67% のニッケルと最大 38% の銅が含まれます。この合金グループには、モネル 400、モネル 401、モネル 404、モネル R-405、モネル K-500 などが含まれます。
ニッケルクロム合金（インコネル）– オーステナイト系耐熱合金。このグループには、インコネル 600、インコネル 601、インコネル 617、インコネル 625、インコネル 690、インコネル 718、インコネル 725、インコネル X-750 などが含まれます。
ニッケル鉄クロム合金（インコロイ/インコロイ）– モリブデン、銅、チタンを合金に添加することが可能です。このグループには、インコロイ 20、インコロイ 800、インコロイ 800H、インコロイ 800HT、インコロイ 825、インコロイ 925 などが含まれます。
ニッケルモリブデン合金（ハステロイ/ハステロイ）– クロム、鉄、炭素が存在する可能性があります。このグループには、ハステロイ C-4、ハステロイ C-22、ハステロイ C-276、ハステロイ B-2 などが含まれます。

ニッケルの性質

ニッケルは強磁性体で、キュリー点 – 358°C、融点 – 1455°C、沸点 – 2730 ～ 2915°C です。密度 - 8.9 g/cm 3、熱膨張係数 -13.5∙10 -6 K -1。空気中では、緻密なニッケルは安定ですが、高度に分散したニッケルは自然発火性です。

ニッケルには次の特性があります。

可塑性と展性。
高温での強度。
水および空気中での酸化に対する耐性。
硬度と十分な粘度。
高い耐食性。
強磁性;
良い触媒。
よく磨けます。

ニッケルの表面は NiO 酸化物の薄い層で覆われており、金属を酸化から保護します。

メリットとデメリット

ニッケルと合金の主な利点は、耐熱性、耐熱性、機械的強度の向上（最大440 MPaの圧力）です。この利点には、高温の濃縮アルカリ性および酸性溶液での操作も含まれます。さらに、ニッケルは低温でも磁気特性を維持できます。

ニッケルの主な欠点は、アニーリング後の急速冷却中（最大 600°C）にある熱起電力値が大幅に低下することです。ニッケルのもう 1 つの欠点は、純粋なニッケルは自然界には存在しないという事実です。これは高価な技術を介して得られるため、コストに影響します。

適用範囲

ニッケルの主な応用分野は冶金です。その中で、彼は高合金ステンレス鋼の製造に携わっています。冶金学者は、溶融鉄にニッケルを添加することにより、耐食性と高温耐性が向上した強くて延性のある合金を入手します。ニッケル合金は、繰り返し長時間加熱してもその品質を維持することは注目に値します。

これらの特性により、ステンレス鋼と耐熱ニッケル鋼が使用されます。

食品および化学産業。
石油化学産業および建設。
医学および製薬分野。
航空工学と機械工学。
海底ケーブルの製造。
産業機器用の発熱体の製造。
永久磁石の製造。
工作機械や特殊機器の製造。
建物の内装要素の製造。
家具業界では。
家庭用電化製品および家庭用器具の製造。

ニッケルはその延性と鍛造の容易さにより、ニッケルのストリップ、ストリップ、シートなどの非常に薄い製品の製造に使用できます。ニッケルはワイヤーやロッドの製造にも積極的に使用されています。

ニッケルの特性は、金属の検索、加工、応用にとって重要なパラメータです。それらは、他の材料と組成物を形成するときに考慮されます。

ニッケルの特性により、生産におけるニッケルの用途が決まります。

ニッケルは、特徴的な銀白色の金属です。 1453℃の温度で液体になり、2732℃で沸騰します。ニッケルは延性があり、圧力下で容易に加工できます。

ニッケルの化学的性質は、さまざまな酸化度の化合物を形成する能力によって特徴付けられます。自然条件下では、金属の表面に酸化物の薄い膜が現れます。

金属は耐腐食性に優れています。ニッケルは多くの濃酸やアルカリとは反応しませんが、希硝酸にはよく溶解します。

ニッケルが化学反応を起こすと、揮発性金属と可溶性/不溶性の塩が形成されます。

ニッケルとは反応しません。

不活性ガス;
リチウム;
カリウム;
ナトリウム;
セシウム;
ルビジウム;
ストロンチウム;
バリウム;
イリジウム;
セシウム。

ニッケルは炭素化合物とともに、高純度材料の製造プロセスで使用される揮発性遷移金属であるカルボニルを形成します。ニッケル粉末は空気と接触すると自然発火し、酸化物を形成することがあります。

ニッケルは、多くの可溶性および不溶性の塩を生成します。たとえば、金属硫酸塩の溶液は液体を緑色にします。不溶性塩は通常、濃い黄色をしています。

金属の発生形態

自然条件下では、ニッケルは多くの化学元素と結合して発見され、ナゲットの形で鉄隕石中に発見されます。

水熱条件下では、ニッケルはヒ素、コバルト、銀と化合物を形成します。金属の濃度の増加は、ヒ化物や硫化物などの鉱物の形成に関連します。

自然界では、ニッケルは通常、他の元素との化合物として存在します。

貴重な成分を抽出するための原料は、ヒ素を含む硫化物、銅ニッケル鉱石です。

ニッケル - ヒ素との化合物。
クロアンタイト - コバルトと鉄を含む白い黄鉄鉱。
ガーニエライト - マグネシウムを含むケイ酸塩岩。
磁性黄鉄鉱 - 硫黄と鉄および銅の化合物。
gersdorfit - ヒ素ニッケルの光沢。
ペントランダイトは硫黄、鉄、ニッケルの化合物です。

生物中の金属含有量は条件や環境によって異なります。動植物の一部の代表者は金属を濃縮することができます。

主な鉱床は、カナダ、ロシア連邦、アルバニア、南アフリカ、キューバ、ギリシャにあります。

鉱石から金属を取り出すプロセスには、原料の種類に応じた技術が必要です。場合によっては、ニッケルが岩石を濃縮するための副次的な材料となることがあります。

マグネシウムを含む耐火鉱石を電気精錬します。鉄を含むラテライト鉱石は湿式冶金法を使用して処理され、その後アルカリ溶液で処理されます。

鉄分の少ない岩石を溶かし、焙煎し、電気精錬します。その過程で、金属コバルトまたはその塩が回収されます。イギリスでは石炭灰中に金属含有量の増加が観察されています。この事実は、ニッケルを濃縮する微生物の活動に関係しています。

ニッケル化合物の延性およびその他の物理的特性は、材料の純度によって異なります。硫黄がわずかに混ざると金属が脆くなります。溶融した材料にマグネシウムを添加すると、少量の不純物の混合物が取り除かれ、硫黄との化合物が形成されます。

ニッケルの用途

金属の物理的および化学的特性によって、その用途が決まります。

ステンレス鋼の製造。
鉄を含まない合金の形成用。
ガルバニック法により製品に保護コーティングを施す目的。
化学試薬の製造用。
粉末冶金で。

この金属は電池の製造に使用され、工業生産ではその助けを借りて化学反応の触媒プロセスが発生します。チタン合金は、義歯や歯列矯正装置の製造に最適な材料です。

化学元素番号28をベースにした組成物は、硬貨の鋳造や電子タバコのコイルの製造の原料となります。楽器の弦を巻くために使用されます。

電磁石用のコアの製造では、20〜60％の鉄を含むパーマロイという組成物が使用されます。ニッケルは、化学産業のさまざまな部品や装置の製造に使用されます。

金属酸化物は、ガラス、釉薬、セラミックの製造に使用されます。現代の生産は、ワイヤー、テープ、フォイル、チューブなどのさまざまな圧延製品の生産に特化しています。

ニッケルはコーティングから化学薬品まで幅広い用途に使用されます

攻撃的な環境に対する耐性により、化学工業でのアルカリの輸送に圧延ニッケルを使用できます。

ニッケルベースの合金の器具は、医学や科学研究で使用されます。この金属は、原子力エネルギーやレーダー施設のプロセスを遠隔制御するための精密機器の製造に使用されます。

ニッケル合金の特徴

組成は金属を主に鉄とコバルトと組み合わせます。さまざまな構造タイプの鋼、磁性および非磁性合金を製造するための合金成分として使用されます。

化学元素番号 28 をベースにした金属合金は、強度、温度、変形、環境への影響に対する耐性を備えています。その数は数千に達します。最も一般的な組成は、クロム、モリブデン、アルミニウム、チタン、ベリリウムとの組み合わせです。

この金属は金の結紮成分とみなされ、ジュエリーに特有の白色と強度を与えます。この組成に関連して、ニッケルの皮膚に対するアレルギー効果についての意見があります。

クロムと組み合わせるとニクロム化合物が形成され、高温に耐性があり、最小限の電気抵抗係数と延性を備えます。

加熱装置、部品の製造、およびコーティングとして使用されます。接続強度が高いため、機械加工、旋削、溶接、プレス加工が可能です。

ニッケル合金は強度が高いため、生産に広く使用できます。

銅を含む合金によって特別なグループが形成されます。その中で最も人気のあるものは次のとおりです。

モネル;
真鍮;
ブロンズ;
ニッケルシルバー。

1 世紀以上前、記載された金属の 28% を含む鉄とニッケルの組成が磁化特性を失うことが判明しました。ニッケルを36%含む合金は、線膨張率が小さいという特徴があり、精密機器や計器の製造に使用できます。

FeNi36 と呼ばれるこの組成は、インバー、つまり「変化しない」と呼ばれます。コバール合金は、ニッケル 29%、コバルト 17%、鉄 54% を含み、製造現場で広く使用されています。

それは溶融ガラスに対する高い接着性を有しており、この組成物をこの物質を通過する電気リードの製造に使用することを可能にする。

話

ニッケル (英語、フランス語、ドイツ語のニッケル) は 1751 年に発見されました。しかし、そのずっと前から、サクソンの鉱山労働者は、銅鉱石に似ていて、ガラスを緑色に着色するためにガラスの製造に使用されていたこの鉱石をよく知っていました。この鉱石から銅を採取しようとする試みはすべて失敗に終わり、17 世紀末になってしまいました。この鉱石は「銅の悪魔」を意味するクプファーニッケルと名付けられました。この鉱石（赤色ニッケル黄鉄鉱 NiAs）は、1751 年にスウェーデンの鉱物学者クロンシュテットによって研究されました。彼は緑色の酸化物を入手し、それを還元することでニッケルと呼ばれる新しい金属を得ることができました。バーグマンがより純粋な形で金属を入手したとき、彼はその金属の特性が鉄に似ていることを発見しました。ニッケルは、プルーストをはじめとする多くの化学者によってさらに詳細に研究されてきました。ニッケルは鉱山労働者の言葉で汚い言葉です。これは、いくつかの意味を持つ一般的な単語である Nicolaus が転訛して作られました。しかし主に、ニコラウスという言葉は二面性のある人々を特徴付けるのに役立ちました。さらに、19 世紀初頭のロシア文学では、「いたずら好きな小さな精神」、「欺瞞的な怠け者」などを意味しました。ニコラン (シェラー、1808 年)、ニコラン (ザハロフ、1810 年)、ニコル、ニッケル (ドヴィグブスキー、1824 年) という名前が使用されました。

物理的性質

金属ニッケルは黄色がかった銀色をしており、非常に硬く、丈夫で展性があり、よく磨かれ、磁石に引き寄せられ、340 °C 以下の温度で磁性を示します。

化学的性質
二塩化ニッケル (NiCl2)

ニッケル原子の外部電子配置は 3d84s2 です。ニッケルの最も安定な酸化状態は Ni(II) です。
ニッケルは酸化状態 +2 および +3 の化合物を形成します。この場合、酸化状態 +3 のニッケルは錯塩の形でのみ入手可能です。ニッケル +2 化合物としては、多数の通常の化合物および複雑な化合物が知られています。酸化ニッケル Ni2O3 は強力な酸化剤です。
ニッケルは高い耐食性が特徴で、空気、水、アルカリ、および多くの酸に対して安定しています。耐薬品性は、表面に保護効果のある緻密な酸化膜が形成される不動態化傾向によるものです。ニッケルは硝酸によく溶解します。
ニッケルは一酸化炭素 CO とともに、揮発性で毒性の高いカルボニル Ni(CO)4 を容易に形成します。
細かいニッケル粉末は自然発火性（空気中で自然発火する）があります。

ニッケルは粉末の状態でのみ燃焼します。 2 つの酸化物 NiO と Ni2O3 を形成し、それに応じて 2 つの水酸化物 Ni(OH)2 と Ni(OH)3 を形成します。最も重要な可溶性ニッケル塩は、酢酸塩、塩化物、硝酸塩、硫酸塩です。溶液は通常緑色で、無水塩は黄色または黄褐色です。不溶性の塩には、シュウ酸塩とリン酸塩 (緑色)、3 つの硫化物 NiS (黒色)、Ni2S3 (黄銅色)、Ni3S4 (黒色) が含まれます。ニッケルはまた、多数の配位化合物や複雑な化合物を形成します。たとえば、ニッケルジメチルグリオキシメート Ni(C4H6N2O2)2 は、酸性環境で鮮明な赤色を呈し、ニッケルの検出のための定性分析に広く使用されています。
瓶に入った硫酸ニッケルの水溶液は緑色です。

ニッケル(II)塩の水溶液にはヘキサアクアニッケル(II) 2+ イオンが含まれています。これらのイオンを含む溶液にアンモニア溶液を加えると、緑色のゲル状物質である水酸化ニッケル(II)が沈殿します。この沈殿物は、過剰なアンモニアを添加するとヘキサミンニッケル(II) 2+ イオンの形成により溶解します。
ニッケルは、四面体および平面正方形構造の錯体を形成します。たとえば、テトラクロロニッケル酸(II)2- 錯体は四面体構造を持ちますが、テトラシアノニッケル酸(II)2- 錯体は平面正方形の構造を持ちます。
定性および定量分析では、ジメチルグリオキシムとしても知られるブタンジオンジオキシムのアルカリ溶液を使用して、ニッケル(II) イオンを検出します。ニッケル(II)イオンと反応すると、赤色の配位化合物ビス(ブタンジオンジオキシマト)ニッケル(II)が形成されます。これはキレート化合物であり、ブタンジオンジオキシメート配位子は二座です。

自然の中にいること

※ニッケル（黄鉄鉱レッドニッケル、銅ニッケル）NiAs
*クロアンタイト（白ニッケル黄鉄鉱）（Ni、Co、Fe）As2
* ガーニエライト (Mg、Ni)6(Si4O11)(OH)6*H2O およびその他のケイ酸塩
※磁性黄鉄鉱（Fe、Ni、Cu）S
* ヒ素ニッケル光沢 (ゲルスドルファイト) NiAsS、
* ペントランダイト (Fe,Ni)9S8

植物では平均して 5 × 10−5 重量パーセントのニッケル、海洋動物では 1.6 × 10−4、陸生動物では 1 × 10−6、人体では 1...2 × 10−6 。生物中のニッケルについてはすでに多くのことが知られています。例えば、人間の血液中のニッケルの含有量は年齢とともに変化し、動物の体内のニッケルの量は増加し、最後に、植物や微生物の中には何千ものニッケルを含むニッケルの「濃縮体」が存在することが証明されています。さらに環境の何十万倍ものニッケルが含まれています。
ニッケル鉱床

ニッケル鉱石の主な鉱床は、カナダ、ロシア、ニューカレドニア、フィリピン、インドネシア、中国、フィンランド、オーストラリアにあります。ニッケルの天然同位体。
天然ニッケルには、58Ni (68.27%)、60Ni (26.10%)、61Ni (1.13%)、62Ni (3.59%)、64Ni (0.91%) の 5 つの安定同位体が含まれています。

レシート

最も鉄を含むラテライト鉱石は、アンモニア炭酸浸出または硫酸オートクレーブ浸出を使用する湿式冶金法によって処理されます。原料の組成と適用される技術スキームに応じて、これらの技術の最終製品は、酸化ニッケル (Ni 76 ～ 90%)、焼結物 (Ni 89%)、さまざまな組成の硫化物精鉱、金属電解質などになります。ニッケル、ニッケル粉末、コバルト。
鉄の含有量が少ないノントロナイト鉱石は製錬されてマットになります。フルサイクル企業では、さらなる処理スキームとして、酸化ニッケルの変換、マット焼成、および電気精錬を行って金属ニッケルを生成します。その過程で、回収されたコバルトは金属および/または塩の形で放出されます。ニッケルのもう一つの供給源は、イングランドの南ウェールズの石炭灰で、1トンあたり最大78kgのニッケルが含まれています。一部の石炭、石油、シェール中のニッケル含有量の増加は、化石有機物中にニッケルが濃縮されている可能性を示しています。この現象の原因はまだ解明されていません。

ニッケルの大部分はガーニエライトと磁性黄鉄鉱から得られます。

1. ケイ酸塩鉱石は、回転管状炉内で石炭ダストとともに鉄ニッケルペレット (5 ～ 8% Ni) に還元され、硫黄が除去され、焼成され、アンモニア溶液で処理されます。溶液を酸性化した後、電解的に金属が得られます。
2. カルボニル法（モンド法）。まず、硫化鉱石から銅ニッケルマットが得られ、その上に高圧下でCOが通過します。揮発性の高いテトラカルボニルニッケルが形成され、その熱分解により特に純粋な金属が生成されます。
3. 酸化鉱石からニッケルを回収するためのアルミノサーミック法: 3NiO + 2Al = 3Ni +Al2O3

応用

合金

ニッケルはほとんどの超合金の基礎であり、航空宇宙産業で発電所の部品に使用される耐熱材料です。

* モネルメタル (65 - 67% Ni + 30 - 32% Cu + 1% Mn)、500 °C までの耐熱性、非常に耐食性が高い。
* ホワイトゴールド (たとえば、585 スタンダードには 58.5% の金と、銀とニッケル (またはパラジウム) の合金 (リガチャー) が含まれています)。
* ニクロム、抵抗合金 (60% Ni + 40% Cr);
* パーマロイ (76% Ni + 17% Fe + 5% Cu + 2% Cr)、磁化率が高く、ヒステリシス損失が非常に低い。
* インバー (65% Fe + 35% Ni)、加熱してもほとんど伸びません。
※その他、ニッケル合金には、ニッケル鋼、クロムニッケル鋼、洋白、コンスタンタン、ニッケル、マンガニンなどの各種抵抗合金も含まれます。

ニッケルメッキ

ニッケルメッキは、腐食から保護するために別の金属の表面にニッケルコーティングを作成することです。これは、硫酸ニッケル(II)、塩化ナトリウム、水酸化ホウ素、界面活性剤、光沢剤を含む電解液と、可溶性ニッケル陽極を使用した電気メッキによって行われます。得られるニッケル層の厚さは 12 ～ 36 ミクロンです。後続のクロムメッキ（クロム膜厚0.3ミクロン）により安定した表面光沢が得られます。

無電流ニッケルめっきは、クエン酸ナトリウムの存在下、塩化ニッケル(II)と次亜リン酸ナトリウムの混合溶液中で行われます。

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

このプロセスは、pH 4 ～ 6、95 °C で実行されます。

電池の生産

鉄ニッケル電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル亜鉛電池、ニッケル水素電池の製造。

放射線技術

β+ 粒子を放出する核種 63Ni の半減期は 100.1 年で、クリトロンに使用されます。

薬

* ブラケットシステム (ニッケル化チタン) の製造に使用されます。
* 補綴物

貨幣

ニッケルは多くの国でコインの製造に広く使用されています。米国では、5 セント硬貨は口語的にニッケルとして知られています。

生物学的役割

生物学的役割: ニッケルは、生物の正常な発育に必要な微量元素の 1 つです。しかし、生物におけるその役割についてはほとんど知られていません。ニッケルは動植物の酵素反応に関与していることが知られています。動物では、角質化組織、特に羽毛に蓄積します。土壌中のニッケル含有量の増加は、風土病を引き起こします。植物では醜い形態が現れ、角膜へのニッケルの蓄積に関連して動物では目の病気が発生します。毒性用量（ラットの場合） - 50 mg。揮発性ニッケル化合物、特にそのテトラカルボニル Ni(CO)4 は特に有害です。空気中のニッケル化合物の最大許容濃度は、0.0002 ～ 0.001 mg/m3 の範囲です (さまざまな化合物に対して)。

生理作用

ニッケルは、皮膚に接触する金属（ジュエリー、時計、デニムのスタッド）に対するアレルギー（接触皮膚炎）の主な原因です。欧州連合は、人の皮膚に接触する製品のニッケル含有量を制限しています。
ニッケルカルボニルは非常に有毒です。工業施設の空気中のその蒸気の最大許容濃度は 0.0005 mg/m3 です。
20世紀に、膵臓にはニッケルが非常に豊富に含まれていることが判明しました。インスリンの後にニッケルを投与すると、インスリンの作用が延長され、血糖降下作用が高まります。ニッケルは酵素プロセス、アスコルビン酸の酸化に影響を与え、スルフヒドリル基からジスルフィド基への転移を促進します。ニッケルはアドレナリンの作用を抑制し、血圧を下げることができます。ニッケルを体内に過剰に摂取すると白斑が発生します。ニッケルは膵臓と副甲状腺に沈着します。

1751年でした。小さなスウェーデンでは、科学者のアクセル・フレデリック・クロンシュテットのおかげで、当時既知の金属は 12 種類しかなく、さらに硫黄、リン、炭素、ヒ素が存在しました。彼らは新しい男を会社に受け入れました、彼の名前はニッケルでした。

ちょっとした歴史

この奇跡的な発見の何年も前に、ザクセン州の鉱山労働者は銅と間違われる可能性のある鉱石を知っていましたが、この物質から銅を抽出する試みは失敗に終わりました。だまされたと感じて、この鉱石は「クプフェルニッケル」（ロシア語で「銅の悪魔」）と呼ばれるようになりました。

鉱物専門家のクロンシュテットはこの鉱石に興味を持ちました。多くの研究の結果、ニッケルと呼ばれる新しい金属が得られました。バーグマン氏が研究のバトンを引き継いだ。彼は金属をさらに精製し、その元素が鉄に似ていると結論付けました。

ニッケルの物性

ニッケルは元素の第 10 族に含まれ、周期表の原子番号 28 の第 4 周期に属します。表に記号 Ni を入力すると、これはニッケルです。シルバーをベースに黄色味を帯びています。空気中でも金属は色褪せません。硬くてかなり粘度が高い。鍛造に適しており、非常に薄い製品を作ることが可能です。完璧に磨かれています。ニッケルは磁石を使用して引き付けることができます。マイナス記号付きの 340 度の温度でも、ニッケルの磁気特性は目に見えます。ニッケルは腐食に強い金属です。弱い化学活性を示します。ニッケルの化学的性質について何と言いますか?

化学的性質

ニッケルの定性組成を決定するには何が必要ですか? ここで、金属がどの原子（つまりその数）で構成されているかをリストする必要があります。モル質量 (原子質量とも呼ばれます) は 58.6934 (g/mol) です。測定を進めてまいりました。私たちの金属の原子の半径は 124 pm です。イオンの半径を測定すると、(+2e) 69 pm という結果が得られ、115 pm という数字が共有結合半径です。有名な結晶学者であり偉大な化学者であるポーリングのスケールによると、電気陰性度は 1.91、電子ポテンシャルは 0.25 V です。

空気と水がニッケルに与える影響は、実際には無視できます。アルカリについても同様のことが言えます。なぜこの金属はこのように反応するのでしょうか? その表面にはNiOが生成されます。酸化を防ぐ膜状のコーティングです。ニッケルが非常に高温に加熱されると、酸素と反応し始め、ハロゲンやそのすべてとも反応します。

ニッケルが硝酸に入ると、反応はそれほど時間はかかりません。また、アンモニアを含む溶液中でも容易に活性化されます。

しかし、すべての酸がニッケルに影響を与えるわけではありません。塩酸や硫酸などの酸は非常にゆっくりと、しかし確実に溶解します。そして、リン酸中のニッケルで同じことをしようとする試みはまったく成功しませんでした。

自然界のニッケル

科学者らの推測では、地球の核は90%の鉄と10分の1のニッケルを含む合金だという。コバルトの存在があります - 0.6％。自転の過程で、ニッケル原子が地球の被覆層に放出されました。彼らは、銅や硫黄とともに、硫化銅ニッケル鉱石の創始者です。一部のより大胆なニッケル原子はそこで止まらず、さらに進んでいきました。原子はクロム、マグネシウム、鉄とともに表面に向かって突き出ました。次に、金属の仲間が酸化して切断されました。

地球の表面には酸性岩石と超塩基性岩石があります。科学者によると、酸性岩中のニッケル含有量は超塩基性岩よりもはるかに低いです。したがって、そこの土壌と植生にはニッケルが非常に豊富に含まれています。しかし、生物圏と水域で議論されている主人公の旅は、それほど目立たないことが判明しました。

ニッケル鉱石

工業用ニッケル鉱石は 2 種類に分けられます。

硫化銅ニッケル。鉱物: マグネシウム、磁硫鉄鉱、キューバナイト、ミレライト、ペトランダイト、スペリーライト - これがこれらの鉱石に含まれるものです。それらを形成したマグマのおかげです。硫化鉱石からはパラジウムや金なども得られます。
ケイ酸ニッケル鉱石。それらはゆるくて粘土のようなものです。このタイプの鉱石は鉄質、珪質、苦土質です。

ニッケルはどこに使用されていますか?

ニッケルは冶金などの強力な産業で広く使用されています。つまり、多種多様な合金の製造に使用されます。この合金には主に鉄、ニッケル、コバルトが含まれています。ニッケルをベースとした合金は数多くあります。当社の金属は、チタン、クロム、モリブデンなどと結合して合金になります。ニッケルは、すぐに腐食する製品を保護するためにも使用されます。これらの製品はニッケルメッキされています。つまり、腐食がその厄介な働きをするのを防ぐ特別なニッケルコーティングが施されています。

ニッケルは非常に優れた触媒です。したがって、化学産業で積極的に使用されています。これらは、さまざまな用途の器具、化学器具、装置です。化学薬品、食品、アルカリの輸送、エッセンシャルオイルの保管などにニッケル素材のタンクやリザーバーが使用されています。原子力技術、テレビ、その他さまざまな機器は、数え切れないほどありますが、この金属なしでは使用できません。

機器製造などの分野を調べ、さらに機械工学の分野を調べてみると、アノードとカソードがニッケルシートであることに気づくでしょう。そして、これはこのような単純に素晴らしい金属の用途のリストのすべてではありません。医療におけるニッケルの重要性を過小評価すべきではありません。

医学におけるニッケル

ニッケルは医療において非常に広く使用されています。まず、操作を実行するために必要なツールを用意しましょう。手術の結果は医師自身だけでなく、使用する器具の品質にも左右されます。器具は何度も滅菌されますが、ニッケルを含まない合金で作られていれば、腐食が発生するまでに長い時間はかかりません。また、ニッケルを含む鋼で作られた工具は、はるかに長持ちします。

インプラントについて言えば、その製造にはニッケル合金が使用されます。ニッケル含有鋼は高い強度を持っています。骨、プロテーゼ、ネジを固定するための器具はすべてこの鋼で作られています。歯科においてもインプラントは強い地位を占めています。クラスプとステンレス鋼のブレースは歯科矯正医によって使用されます。

生物中のニッケル

世界を下から上に見ると、次のような絵が浮かび上がります。私たちの足の下には土があります。その中のニッケル含有量は植物よりも高いです。しかし、私たちに興味のあるプリズムの下でこの植生を考慮すると、マメ科植物にはニッケルが多く含まれていることがわかります。そして穀物ではニッケルの割合が増加します。

植物、海洋動物、陸生動物の平均ニッケル含有量を簡単に考えてみましょう。そしてもちろん、人においても。測定は重量パーセントで行われます。したがって、植物中のニッケルの質量は 5*10 -5 です。陸の動物は1×10 -6、海の動物は1.6×10 -4。そして人間の場合、ニッケル含有量は 1-2*10 -6 です。

人体におけるニッケルの役割

いつまでも健康で美しい人でありたいと思っています。ニッケルは人体の重要な微量元素の 1 つです。ニッケルは通常、肺、腎臓、肝臓に蓄積します。人間のニッケルの蓄積は、毛髪、甲状腺、膵臓に見られます。それだけではありません。金属は体の中で何をしているのでしょうか？ここで、彼はスウェーデン人であり、死神であり、トランペット奏者であると言って間違いありません。つまり:

細胞に酸素を供給しようと試みますが、必ず成功します。
組織内の酸化還元作用もニッケルの肩にかかっています。
体のホルモンレベルの調節に躊躇なく参加します。
ビタミンCを安全に酸化します。
脂肪代謝への関与に注目することができます。
ニッケルは造血に優れた効果を持っています。

電池におけるニッケルの非常に重要な点に注目したいと思います。この微量要素は細胞膜と核酸、つまりそれらの構造を保護します。

ニッケルの価値のある作品のリストは続けることができます。上記のことから、体にはニッケルが必要であることがわかります。この微量元素は食物を通じて私たちの体に入ります。ニッケルはほとんど必要ないため、通常、体内には十分な量のニッケルが存在します。金属の欠乏に対する警鐘は皮膚炎の出現です。これが人体におけるニッケルの重要性です。

ニッケル合金

ニッケル合金にはさまざまな種類があります。主要な 3 つのグループに注目してみましょう。

最初のグループには、ニッケルと銅の合金が含まれます。それらはニッケル銅合金と呼ばれます。これら 2 つの要素がどのような比率で融合されたとしても、結果は驚くべきものであり、最も重要なことに、驚くことはありません。均質な合金が保証されます。ニッケルよりも銅が多く含まれている場合、銅の特性がより顕著になり、ニッケルが優勢である場合、合金はニッケルの特性を示します。

ニッケルと銅の合金は、硬貨や機械部品の製造でよく使われます。約60%の銅と残りのニッケルを含む合金コンスタンティンは、より高精度の機器を製造するために使用されます。

ニッケルとクロムの合金を考えてみましょう。ニクロム。耐腐食性、耐酸性、耐熱性に優れています。このような合金はジェットエンジンや原子炉に使用されますが、ニッケルが 80% まで含まれている場合に限ります。

鉄を使った 3 番目のグループに進みましょう。 4つのタイプに分けられます。

耐熱性 - 高温に耐えます。この合金にはほぼ 50% のニッケルが含まれています。ここでは、モリブデン、チタン、アルミニウムとの組み合わせが可能です。
磁気 - 透磁率を高め、電気工学でよく使用されます。
耐食性 - この合金は、化学装置の製造や攻撃的な環境で作業する場合に避けては通れません。合金にはモリブデンが含まれています。
寸法と弾性を維持する合金。炉内の熱電対。ここでこのような合金が登場します。加熱しても寸法が維持され、弾力性が失われません。合金がそのような特性を持つためにはどのくらいのニッケルが必要ですか? 合金には約 40% の金属が含まれている必要があります。

日常生活におけるニッケル

周囲を見回すと、人々の周囲にニッケル合金があふれていることがわかります。まずは家具から始めましょう。合金は家具のベースを損傷や有害な影響から保護します。金具にも注目してみましょう。窓にしても、家具にしても。長く使えて見た目もとても綺麗です。トイレへの旅を続けましょう。ここでニッケルなしの方法はありません。シャワーヘッド、蛇口、ミキサー - すべてニッケルメッキ。これのおかげで、腐食が何であるかを忘れることができます。見た目も可愛くインテリアのアクセントにもなるので、見ているだけでも恥ずかしくない商品です。ニッケルメッキ部品は装飾構造に使用されています。

ニッケルはマイナー金属とは言えません。さまざまな鉱物や鉱石がニッケルの存在を誇っています。このような元素が私たちの地球上、さらには人間の体内にも存在していることを嬉しく思います。ここで彼は造血プロセス、さらには DNA においても重要な役割を果たしています。テクノロジーの分野で広く使用されています。ニッケルは、コーティングを保護する際の耐薬品性により、その優位性を獲得しました。

ニッケルは素晴らしい将来性のある金属です。結局のところ、一部の地域ではそれは不可欠です。