Нікель колір. Властивості хімічного елемента Нікель для здоров'я та його застосування; шкода елемента та наслідки отруєння ним. Знаходження у природі, отримання

ВИЗНАЧЕННЯ

Нікель- 28-ий елемент Періодичної таблиці. Позначення – Ni від латинського «niccolum». Розташований у четвертому періоді, VIIIB групі. Належить до металів. Заряд ядра дорівнює 28.

Подібно до кобальту, нікель зустрічається в природі переважно у вигляді сполук з миш'яком або сіркою; такі, наприклад, мінерали купфернікель NiAs, миш'яковонікелеві блиск NiAsS та ін. Нікель більш поширений, ніж кобальт [близько 0,01% (мас.) земної кори].

Металевий нікель має сріблястий колір із жовтуватим відтінком (рис. 1), дуже твердий, добре полірується, притягується магнітом. Він характеризується високою корозійною стійкістю - стійкий в атмосфері, у воді, у лугах та ряді кислот. Активно розчиняється у азотній кислоті. Хімічна стійкість нікелю обумовлена ​​його схильністю до пасивування - до утворення на поверхні оксидних плівок, що мають сильну захисну дію.

Мал. 1. Нікель. Зовнішній вигляд.

Атомна та молекулярна маса нікелю

ВИЗНАЧЕННЯ

Відносна молекулярна маса речовини (M r)- це число, що показує, у скільки разів маса даної молекули більша за 1/12 маси атома вуглецю, а відносна атомна маса елемента (A r)- у скільки разів середня маса атомів хімічного елемента більша за 1/12 маси атома вуглецю.

Оскільки у вільному стані нікель існує у вигляді одноатомних молекул Ni, значення його атомної та молекулярної мас збігаються. Вони дорівнюють 58,6934.

Ізотопи нікелю

Відомо, що в природі нікель може бути у вигляді п'яти стабільних ізотопів 58 Ni, 60 Ni, 61 Ni, 62 Ni і 64 Ni. Їхні масові числа дорівнюють 58, 60, 61, 62 і 64 відповідно. Ядро атома ізотопу нікелю 58 Ni містить двадцять вісім протонів і тридцять нейтронів, інші ізотопи відрізняються від нього тільки числом нейтронів.

Існують штучні нестабільні ізотопи нікелю з масовими числами від 48 до 78, а також вісім мета стабільних станів, серед яких найбільш довгоживучим є ізотоп 59 Ni з періодом напіврозпаду рівним 76 тисяч років.

Іони нікелю

Електронна формула, що демонструє розподіл орбіталів електронів нікелю виглядає наступним чином:

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

Через війну хімічного взаємодії нікель віддає свої валентні електрони, тобто. є їх донором, і перетворюється на позитивно заряджений іон:

Ni 0 -2e → Ni 2+;

Ni 0 -3e → Ni 3+.

Молекула та атом нікелю

У вільному стані нікель існує як одноатомних молекул Ni. Наведемо деякі властивості, що характеризують атом та молекулу нікелю:

Сплави нікелю

Головна маса нікелю йде на виробництво різних сплавів із залізом, міддю, цинком та ін. Металами. Присадка нікелю до сталі підвищує її в'язкість та стійкість проти корозії.

Сплави на основі нікелю можна розділити на жароміцні (німонік, інконель, хастелла [понад 60% нікелю, 15-20% хрому та ін метали]), магнітні (пермаллою) і сплави з особливими властивостями (монель-метал, нікелін, констан інвар, платініт).

Приклади розв'язання задач

ПРИКЛАД 1

Завдання

Напишіть рівняння реакцій, за допомогою яких можна здійснити такі перетворення: NiCl 2 → Ni → NiSO 4 → Ni(NO 3) 2 → Ni(OH) 2 → NiCl 2 . Рівняння реакцій, що протікають у розчинах, зобразіть у іонній та скороченій іонній формах.

Відповідь

Помістивши в розчин нікелю хлориду (II) більш активний, ніж нікель метал, можна отримати нікель у вільному вигляді (реакція заміщення): NiCl 2 + Zn → Ni + ZnCl 2; Ni 2+ Zn 0 → Ni 0 + Zn 2+ . Нікель розчиняється в розведеній сірчаній кислоті з утворенням нікелю сульфату (II): Ni + H 2 SO 4 (dilute) → NiSO 4 + H 2; Ni 0 + 2H + → Ni 2+ + H 2 . Нітрат нікелю (II) можна отримати за реакції обміну: NiSO 4 + Ba(NO 3) 2 → Ni(NO 3) 2 + BaSO 4 ↓; SO 4 2- + Ba 2+ → BaSO 4 ↓. Подіявши на нітрат нікелю (II) лугом можна отримати гідроксид нікелю (II): Ni(NO 3) 2 + 2NaOH → Ni(OH) 2 ↓+ 2NaNO 3 ; Ni 2+ + 2OH = Ni(OH) 2 ↓. Хлорид нікелю (II) з гідроксиду нікелю (II) можна отримати за реакцією нейтралізації із соляною кислотою: Ni(OH) 2 + 2HCl → NiCl 2 + 2H 2 O; OH - + H + = H2O.

ПРИКЛАД 2

Завдання	Яку масу хлориду нікелю (II) можна отримати при нагріванні 17,7 г нікелю та 12 л хлору (н.у.)? Який об'єм 0,06М розчину можна приготувати із цієї маси солі?
Рішення	Запишемо рівняння реакції: Ni + Cl2 = NiCl2. Знайдемо кількість моль нікелю (молярна маса - 59 г/моль) і хлору, що вступили в реакцію, використовуючи дані, зазначені в умові завдання: n(Ni) = m(Ni)/M(Ni); n(Ni) = 17,7/59 = 0,3 моль. n (Cl 2) = V (Cl 2) / V m; n (Cl 2 ) = 12/22,4 = 0,54 моль. Відповідно до рівняння задачі n(Ni): n(Cl2) = 1:1. Це означає, що хлор знаходиться надлишку і всі подальші розрахунки слід вести по нікелю. Знайдемо кількість речовини і масу нікелю (II), що утворився хлориду (молярна маса 130 г/моль): n(Ni): n(NiCl 2) = 1:1; n(Ni) = n(NiCl 2 ) = 0,3 моль. m (NiCl 2)= n (NiCl 2)×M (NiCl 2); m (NiCl 2) = 0,3 × 130 = 39 г. Розрахуємо об'єм 0,06М розчину, який можна отримати з 39 г нікелю хлориду (II): V(NiCl 2) = n (NiCl 2)/ c (NiCl 2); V (NiCl 2) = 0,3/0,06 = 0,5 л.
Відповідь	Маса хлориду нікелю (II) дорівнює 39 г, об'єм 0,06 М розчину – 0,5 л (500 мл).

Зі сріблом – то сьогодні промисловістю на постійній основі використовується чи не вся таблиця елементів Менделєєва.


Одне з почесних місць у списку найбільш важливих для металургії елементів займає нікель – сріблястий, дуже блискучий метал, що має низку корисних якостей.

Що таке нікель?

Історія не зберегла імені людини, яка відкрила нікель, оскільки цей метал відомий людям дуже давно. Перші його зразки були знайдені у вмісті метеоритів, тому були величезною рідкістю. Вони використовувалися для виготовлення талісманів та «зачарованої» зброї, яка ніколи не покривалася іржею.

Нікелева руда в Середньовіччі часто зустрічалася в мідних копальнях Саксонії, але тоді люди не вміли виплавляти з неї метал. Німецькі рудокопи називали її «купфернікелем», чи хибною міддю, і зневажливо відкидали. Було повір'я, що шкідливий гном Старий Нік перетворює мідну руду на непридатні камені. Виділити з нікелевої руди чистий метал зумів у 1775 році шведський натураліст А. Кронстедт, але знайти йому застосування тоді не змогли.

Маючи хорошу пластичність, нікель легко кується і практично не окислюється під дією повітря або води, покриваючись тонкою оксидною плівкою, яка захищає його від подальшого окислення. Але якщо подрібнити метал до порошку, то при контакті з повітрям він легко спалахне, окисляючись з виділенням великої кількості тепла. Температура його плавлення досить висока і досягає 1455 градусів за Цельсієм.


Це метал сріблястого кольору з легкою жовтизною, що має сильний блиск і легко полірується. Йому притаманні феромагнітні якості, тобто. він притягується магнітом. Висока твердість та корозійна стійкість зробили його надзвичайно затребуваним сучасною промисловістю.

Навіщо потрібен нікель?

Основна сфера застосування нікелю сьогодні – це виробництво високолегованих нержавіючих сталей. Додаючи до розплаву заліза нікель і хром, металурги виплавляють надзвичайно міцні, але водночас пластичні сплави з високою корозійною стійкістю. Поверхня металу виходить блискучою і добре піддається поліруванню, причому сплави зберігають свої якості при тривалому та багаторазовому нагріванні до високих температур.

Нержавіюча і термостійка сталь необхідна у низці галузей промисловості, насамперед – у харчовому виробництві, нафтохімії, авіабудуванні, автомобільному виробництві, верстатобудуванні тощо. Військова промисловість випускає броньову сталь, що містить нікель.

Не менш затребувані сталі, що містять нікель, у будівельній галузі. З них виготовляють інтер'єрні елементи будівель – поручні, огородження, балюстради, елементи вхідних груп. У меблевій промисловості сьогодні використовуються профільовані елементи з полірованої нержавіючої сталі, фурнітура, меблеві механізми і т.д. Ще одна широка сфера застосування нікелю - виготовлення з нержавіючої сталі різноманітного домашнього начиння (посуду, столових приладів та ін) і побутових приладів.

Часто нікель використовується для захисту чавунних та сталевих виробів від корозії як покриття. Нікелювання проводиться хімічним та гальванічним способами. Нікельовані конструкційні деталі необхідні у хімічній промисловості, у виробництві лужних акумуляторів для автотехніки, оскільки цей метал стійкий до впливу кислотних та лужних розчинів. Нікель та його сполуки нерідко виступають каталізаторами у низці хімічних процесів. Нагрівальні елементи, що містять нікель (алюмелеві, ніхромові, пермалою, монель і т.д.), мають високу теплову ефективність і використовуються як у промисловому обладнанні, так і в побутовій техніці.


Завдяки яскравому блиску та високій твердості нікель у багатьох державах входить до складу монет. На відміну від м'якших срібла та міді, нікельсодержащіе монети використовуються протягом десятків років, практично не стираючись. Звичайно, блиск потроху тьмяніє, але навіть старі монети мають тиснення, що прекрасно збереглося.

1. Характеристики.

Розділ 2. Знаходження у природі.

Розділ 3. Отримання.

Розділ 4. Застосування.

- Підрозділ 1. Сплави.

- Підрозділ 2. Нікелювання.

Розділ 5. Монетна справа.

Ni- Це елемент побічної підгрупи восьмої групи, четвертого періоду періодичної системи хімічних елементів Д. І. Менделєєва, з атомним номером 28.

Характеристики нікелю

Ni- це сріблясто білий, не тьмяніє на повітрі. Має гранецентровані кубічні грати з періодом a = 0,35238 НМ, просторова група Fm3m. У чистому вигляді піддається обробці тиском. Є феромагнетиком з точкою Кюрі 358 C.

Питома електрична опір 0,0684 мк Ом∙м.

Коефіцієнт лінійного теплового розширення =13,5∙10-6 K-1 при 0 C

Коефіцієнт об'ємного теплового розширення β=38-39∙10-6 K-1

Модуль пружності 196-210 гПа.

Атоми нікелю мають зовнішню конфігурацію електронної 3d84s2. Найбільш стійким для нікелю є стан окиснення нікель(II).

Ni утворює сполуки зі ступенем окиснення +2 та +3. При цьому Ni зі ступенем окиснення +3 лише у вигляді комплексних солей. Для сполук нікелю +2 відома велика кількість звичайних та комплексних сполук. Оксид нікелю Ni2O3 є сильним окислювачем.

Ni характеризується високою корозійною стійкістю - стійкий на повітрі, у воді, у лугах, у ряді кислот. Хімічна стійкість обумовлена ​​його схильністю до пасивування - утворення на його поверхні щільної оксидної плівки, що має захисну дію. Ni активно розчиняється в азотній кислоті.

З оксидом вуглецю CO Ni легко утворює летючий і отруйний карбоніт нікель (CO)4.

Тонкодисперсний порошок нікелю пірофорний (самоспалюється на повітрі).

Ni горить лише у вигляді порошку. Утворює два оксиди нікельO та Ni2O3 і відповідно два гідроксиди нікель(OH)2 та нікель(OH)3. Найважливіші розчинні солі нікелю - ацетат, хлорид, нітрат та сульфат.

Розчини пофарбовані зазвичай у зелений колір, а безводні солі – жовті або коричнево-жовті. До нерозчинних солей відносяться оксалат і фосфат (зелені), три сульфіди:

нікельS (чорний)

Ni3S2 (жовтувато-бронзовий)

Ni3S4 (сріблясто-білий).

Ni також утворює численні координаційні та комплексні сполуки.

Водні розчини солей нікелю(II) містять іон гексаакванікелю (II) нікель(H2O)62+. При додаванні до розчину, що містить ці іони, аміачного розчину відбувається осадження нікелю гідроксиду (II), зеленого желатинообразного речовини. Цей осад розчиняється при додаванні надмірної кількості аміаку внаслідок утворення іонів гексаміміннікелю (II) нікель(NH3)62+.

Ni утворює комплекси з тетраедричною та з плоскою квадратною структурою. Наприклад, комплекс тетрахлоронікелат (II) NiCl42 має тетраедричну структуру, а комплекс тетраціанонікелат (II) нікель (CN) 42 має плоску квадратну структуру.

У якісному та кількісному аналізі для виявлення іонів нікелю (II) використовується лужний розчин бутандіондіоксиму, відомого також під назвою диметилгліоксиму. При його взаємодії з іонами нікелю (II) утворюється червона координаційна сполука біс (бутандіондіоксимато) Ni (II). Ця хелатна сполука та бутандіондіоксимато-ліганд є бідентатною.

Природний Ni складається з 5 стабільних ізотопів, 58 нікель, 60 нікель, 61 нікель, 62 нікель є найбільш поширеним (68,077% природного достатку).

Знаходження у природі

Ni досить поширений у природі - його вміст у земній корі становить близько 0,01% (мас.). У земній корі зустрічається тільки у зв'язаному вигляді, у залізних метеоритах міститься самородний Ni (до 8%). Вміст його в ультраосновних породах приблизно 200 разів вище, ніж у кислих (1,2 кг/т і 8г/т). В ультраосновних породах переважна кількість нікелю пов'язана з олівінами, що містять 0,13-0,41% нікель. Він ізоморфно замінює і магній.

Невелика частина нікелю є у вигляді сульфідів. Ni виявляє сидерофільні та халькофільні властивості. При підвищеному вмісті в магмі сірки виникають сульфіди нікелю разом з міддю, кобальтом, залізомта платиноїдами. У гідротермальному процесі спільно з кобальтом, миш'яком та сіроїі іноді з вісмутом, ураном та сріблом, Ni утворює підвищені концентрації у вигляді арсенідів та сульфідів нікелю. Ni зазвичай міститься в сульфідних і миш'як-місцевих мідно-нікелевих рудах.

Нікелін (червоний нікелевий колчедан, купфернікель) нікель As.

Хлоантит (білий нікелевий колчедан) (нікель, Co, Fe) As2

Гарнієрит (Mg, нікель)6(Si4O11)(OH)6 c H2O та інші силікати.

Магнітний колчедан (Fe, нікель, Cu)S

Миш'яково-нікелевий блиск (герсдорфіт) нікель As S,

Пентландіт (Fe, нікель) 9S8

Про нікель в організмах відомо вже багато. Встановлено, наприклад, що вміст його в крові людини змінюється з віком, що у тварин кількість нікелю в організмі підвищена, нарешті, існують деякі рослини та мікроорганізми — «концентратори» нікелю, що містять у тисячі і навіть у сотні тисяч разів більше нікелю, ніж довкілля.

Отримання

Загальні запаси нікелю в рудах початку 1998 р. оцінюються у кількості 135 млн. т., зокрема достовірні — 49 млн. т. Основні руди нікелю — нікелін (купфернікель) нікель As, миллерит нікель S, пентландит (Fe нікель)9S8 - містять також миш'як, залізоі сірку; у магматичному пірротині також трапляються включення пентландиту. Інші руди, з яких також видобувають нікель, містять домішки Co, Cu, Fe та Mg. Іноді Ni є основним товаром процесурафінування, але найчастіше його отримують як побічний товару технологіях інших металів. З достовірних запасів, за різними даними, від 40 до 66% нікелю знаходиться в окислених нікелевих рудах (ОНР),

33% у сульфідних. Станом на 1997 р. частка нікелю, виробленого переробкою ЗНР, становила близько 40% загальносвітового обсягу виробництва. У промислових умовах ОНР ділять на два типи: магнезіальні та залізисті.

Тугоплавкі магнезіальні руди, як правило, піддають електроплавці на феронікель (5-50% нікель+Co, залежно від складу сировини та технологічних особливостей).

Найбільш залізисті - латеритові руди переробляють гідрометалургійними методами із застосуванням аміачно-карбонатного вилуговування або сірчанокислотного автоклавного вилуговування. Залежно від складу сировини та застосовуваних технологічних схем кінцевими продуктами цих технологій є: закис нікелю (76-90 % нікель), синтер (89 % нікель), сульфідні концентрати різного складу, а також металеві Ni електролітний, нікелеві порошки та кобальт.

Менш залізисті – нонтронітові руди плавлять на штейн. На підприємствах, що працюють за повним циклом, подальша схема переробки включає конвертування, випалювання файнштейну, електроплавку закису нікелю з отриманням металевого нікелю. Попутно видобутий кобальт випускають у вигляді металу та/або солей. Ще одне джерело нікелю: у золі вугілля Південного Уельсу в Британії - до 78 кг нікелю на тонну. Підвищений вміст нікелю в деяких кам'яних вугіллі, пефтах, сланцях говорить про можливість концентрації нікелю викопною органічною речовиною. Причини цього явища поки що не з'ясовані.

«Ni довгий час не могли отримати в пластичному вигляді внаслідок того, що він завжди має невелику домішку сірки у формі нікелю сульфіду, розташованого тонкими, крихкими прошарками на кордонах. металу. Додавання до розплавленого нікелю невеликої кількості магнію переводить сірку у форму з'єднання з магнієм, що виділяється у вигляді зерен, не порушуючи пластичності. металу».

Основну масу нікелю отримують з гарнієриту та магнітного колчедану.

Силікатну руду відновлюють вугільним пилом у трубчастих печах, що обертаються, до залізонікелевих котунів (5—8 % нікель), які потім очищають від сірки, прожарюють і обробляють розчином аміаку. Після підкислення розчину з нього електролітично одержують метал.

Карбонільний метод (метод Монда). Спочатку із сульфідної руди отримують мідно-нікелевий штейн, над яким пропускають кобальт під високим тиском. Утворюється легколеткий тетракарбонілнікель нікель(CO)4, термічним розкладанням виділяють особливо чистий метал.

Алюмінотермічний спосіб відновлення нікелю із оксидної руди: 3NiO + 2Al = 3Ni +Al2O.

Застосування

Сплави

Ni є основою більшості супер сплавів - жароміцних матеріалів, що застосовуються в аерокосмічній промисловості для деталей силових установок.

монель-метал (65 - 67% нікель + 30 - 32% Cu+ 1% Mn), жаростійкий до 500°C, дуже корозійностійкий;

біле (585 містить 58,5% золотаі сплав (лігатуру) із срібла та нікелю (або паладію));

Ніхром, сплав опору (60% нікель + 40% Cr);

Пермаллою (76 % нікель + 17 % Fe + 5 % Cu + 2 % Cr), має високу магнітну сприйнятливість при дуже малих втратах на гістерезис;

Інвар (65 % Fe + 35 % нікель), що майже не подовжується при нагріванні;

Крім того, до сплавів нікелю відносяться нікелеві та хромонікелеві сталі, нейзильбер та різні сплави опору типу константану, нікеліну та манганіну.

Нікелеві труби застосовують для виготовлення конденсаторів у виробництві водню, для перекачування лугів у хімічному виробництві. Нікелеві хімічно стійкі інструменти широко використовують у медицині та науково-дослідній роботі. Ni застосовується для приладів радіолокації, телебачення, дистанційного керування. процесамив атомної техніки.

З чистого нікелю виготовляють хімічний посуд, різні апарати, прилади, котли з високою корозійною стійкістю та сталістю фізичних властивостей, а з нікелевих матеріалів - резервуари та цистерни для зберігання в них харчових продуктів, хімічних реагентів, ефірних олій, для плавлення їдких. лугів.

На основі порошків чистого нікелю виготовляють пористі фільтри для фільтрування газів, палива та інших продуктів у хімічній промисловості. Порошкоподібний Ni споживають також у виробництві нікелевих сплавів і як зв'язки при виготовленні твердих та надтвердих матеріалів.

Біологічна роль нікелю належить до мікроелементів, необхідні нормального розвитку живих організмів. Однак про його роль у живих організмах відомо небагато. Відомо, що Ni бере участь у ферментативних реакціях у тварин та рослин. В організмі тварин він накопичується в тканинах, що ороговіли, особливо в пір'ї. Підвищений вміст нікелю в ґрунтах призводять до ендемічних захворювань – у рослин з'являються потворні форми, у тварин – захворювання очей, пов'язані з накопиченням нікелю в рогівці. Токсична доза (для щурів) – 50 мг. Особливо шкідливі леткі сполуки нікелю, зокрема його тетракарбоніл нікель(CO)4. ГДК сполук нікелю у повітрі становить від 0,0002 до 0,001 мг/м3 (для різних сполук).

Ni основна причина алергії (контактного дерматиту) на метали, що контактують зі шкірою (прикраси, годинники, джинсові заклепки).

У Євросоюзі обмежено вміст нікелю в продукції, яка контактує зі шкірою людини.

Карбоніт нікелю нікель (CO) – дуже отруйний. Гранично допустима концентрація його пари в повітрі виробничих приміщень 0,0005 мг/мі.

У XX столітті було встановлено, що підшлункова залоза дуже багата на нікель. При введенні за інсуліном нікелю продовжується дія інсуліну і тим самим підвищується гіпоглікемічна активність. Ni впливає на ферментативні процеси, окислення аскорбінової кислоти, прискорює перехід сульфгідрильних груп у дисульфідні. Ni може пригнічувати дію адреналіну та знижувати артеріальний тиск. Надмірне надходження нікелю в організм викликає вітіліго. Депонується Ni у підшлунковій та навколощитовидній залозах.

Нікелювання

Нікелювання - це створення нікелевого покриття на поверхні іншого металу з метою запобігання його від корозії. Проводиться гальванічним способом з використанням електролітів, що містять сульфат нікелю(II), хлорид натрію, гідроксид бору, поверхнево-активні та глянсуючі речовини, та розчинних нікелевих анодів. Товщина одержуваного нікелевого шару становить 12 - 36 мкм. Стійкість блиску поверхні може бути забезпечена наступним хромуванням (товщина шару хрому 0,3 мкм).

Нікелювання без струму проводиться в розчині суміші нікелю(II) хлориду і гіпофосфітною сумішшю натрію в присутності цитрату натрію:

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

процес проводять при рН 4 - 6 і 95°C

Найбільш поширене електролітичне та хімічне нікелювання. Найчастіше нікелювання (так зване матове) проводиться електролітичним способом. Найбільш вивчені та стійкі в роботісірчанокислі електроліти. При додаванні електроліт блиск утворювачів здійснюється так зване блискуче нікелювання. Електролітичні покриття мають деяку пористість, яка залежить від ретельності підготовки поверхні основи і від товщини покриття. Для захисту від корозії необхідна повна відсутність пір, тому наносять багатошарове покриття, яке при рівній товщині надійніше одношарового (наприклад, сталеві предмета торгівлічасто покривають за схемою Cu – нікель – Cr).

Недоліки електролітичного нікелювання - нерівномірність осадження нікелю на рельєфній поверхні та неможливість покриття вузьких та глибоких отворів, порожнин тощо. Хімічне нікелювання дещо дорожче електролітичного, але забезпечує можливість нанесення рівномірного за товщиною та якістю покриття на будь-яких ділянках рельєфної поверхні за умови доступу до них розчину. В основі процесу лежить реакція відновлення іонів нікелю з його солей за допомогою гіпофосфітної суміші натрію (або інших відновників) у водних розчинах.

Нікелювання використовується, наприклад, покриття деталей хімічної апаратури, автомобілів, велосипедів, медичного інструменту, приладів.

Також Ni використовується для обмотки струн музичних інструментів.

Монетна справа

Ni широко застосовується під час виробництва монет у багатьох країнах. У США монета номіналом 5 центів носить розмовну назву «Ni»

Ni був компонентом монет, починаючи із середини 19 століття. У Сполучених Штатах термін "Ni" або "нік" спочатку був застосований у мідно-нікелевих монетах (літаючий орел), який прийшов на зміну купруму з 12% нікелю 1857-58.

Ще пізніше 1865 року термін призначеного на три відсотки нікелю збільшився на 25%. У 1866 році п'ять відсотківнікелю (25% нікелю, 75% купруму). Поряд зі сплавом пропорції цей термін був використаний в даний час у Сполучених Штатах. Монети майже чистого нікелю вперше були використані в 1881 році в Швейцарії, і зокрема більше 99,9% Ni з п'яти центових монет були викарбувані в Канаді (найбільший виробник нікелю в світі в той час).

пені, зроблені з нікелю" height="431" src="/pictures/investments/img778307_14_Britanskie_monetyi_v_5_i_10_penni_sdelannyie_iz_nikelya.jpg" title="14. Британські монети в 5" width="682" />!}

Італія 1909" height="336" src="/pictures/investments/img778308_15_Monetyi_iz_nikelya_Italiya_1909_god.jpg" title="15. Монети з нікелю, Італія 1909 рік" width="674" />!}

Джерела

Вікіпедія - Вільна енциклопедія, WikiPedia

hyperon-perm.ru - Виробництво Гіперон

cniga.com.ua - Книжковий портал

chem100.ru - Довідник Хіміка

bse.sci-lib.com - Значення слів у Великій Радянській Енциклопедії

chemistry.narod.ru - Світ Хімії

dic.academic.ru - Словники та енциклопедії

Енциклопедія інвестора. 2013 .

Синоніми:

• Нікарагуа

Дивитись що таке "Нікель" в інших словниках:

НІКЕЛЬ- (Симв. Ni), метал з атомною вагою 58,69, порядковий номер 28, належить разом з кобальтом і залізом до VIII групи і 4 ряду періодичної системи Менделєєва. Уд. в. 8,8, t° плавлення 1452°. У своїх звичайних сполуках Н. Велика медична енциклопедія

Ішов 1751 рік. У маленькій Швеції завдяки вченому Акселю Фредеріку Крондстедту з'явився елемент під номером 17. На той момент було лише 12 відомих металів плюс сірка, фосфор, вуглець і миш'як. Вони й прийняли себе в компанію новенького, назва йому - нікель.

Трохи історії

За багато років до того чудового відкриття гірники з Саксонії були знайомі з рудою, яку можна було прийняти за спроби витягти з цього матеріалу мідь були марними. Відчувши себе ошуканими, руду стали називати "купфернікель" (російською - "мідний диявол").

Цією рудою зацікавився експерт із мінералів Крондстедт. Після довгих праць вийшов новий метал, який назвали нікелем. Естафету дослідження перехопив Бергман. Він ще більше очистив метал і дійшов висновку, що цей елемент нагадує залізо.

Фізичні властивості нікелю

Нікель входить до десятої групи елементів і знаходиться в четвертому періоді таблиці Менделєєва під атомним номером 28. Якщо в таблиці ви введете символ Ni, це і є нікель. Він має відтінок жовтий, на сріблястій основі. Навіть на повітрі метал не стає бляклим. Твердий і досить в'язкий. Добре піддається куванню, завдяки чому можна виготовити дуже тонкі вироби. Прекрасно полірується. Нікель можна притягнути магнітом. Навіть за температури 340 градусів зі знаком мінус проглядаються магнітні особливості нікелю. Нікель – це метал, стійкий до корозії. Він виявляє слабку хімічну активність. Що можна сказати про хімічні властивості нікелю?

Хімічні властивості

Що необхідне визначення якісного складу нікелю? Тут слід перерахувати, з яких атомів (а саме їх кількості) складається наш метал. Молярна маса (її називають атомною масою) дорівнює 58,6934 (г/моль). З вимірами просунулися далі. Радіус атома нашого металу 124 пм. При вимірі радіуса іона результат показав (+2е) 69 пм, а число 115 пм - це ковалентний радіус. За шкалою відомого кристалографа та великого хіміка Полінга, електронегативність дорівнює 1,91, а потенціал електронний – 0,25 В.

Дії повітря та води на нікель практично нікчемні. Те саме можна сказати і про луги. Чому цей метал так реагує? На поверхні створюється NiO. Це покриття у вигляді плівки, яка не дає окислюватись. Якщо нікель розжарити до дуже високої температури, він починає проявляти реакцію з киснем, і навіть впливає з галогенами, причому з усіма.

Якщо нікель потрапить в азотну кислоту, то реакція не забариться. Також він охоче активізується у розчинах із вмістом аміаку.

Але не вся кислота діє на нікель. Такі кислоти, як соляна та сірчана, розчиняють його дуже повільно, але правильно. А спроби зробити те саме з нікелем у фосфорній кислоті взагалі не увінчалися успіхом.

Нікель у природі

Домисли вчених у тому, що ядро ​​нашої планети — це сплав, у якому заліза міститься 90 %, а нікелю удесятеро менше. Є наявність кобальту – 0,6 %. У процесі обертання шар земного покриття вибралися атоми нікелю. Вони і є засновниками сульфідно мідно-нікелевих руд, разом з міддю, сіркою. Деякі сміливіші атоми нікелю на цьому не зупинилися і пробивали дорогу далі. На поверхню атоми прагнули компанії з хромом, магнієм, залізом. Далі попутники нашого металу окислялися та від'єднувалися.

На поверхні земної кулі мають місце кислі породи та ультраосновні. За спостереженням вчених, вміст нікелю в кислих породах набагато нижчий, ніж у ультраосновних. Тому ґрунт та рослинність там досить добре збагачені нікелем. А ось подорож обговорюваного героя в біосфері та воді виявилася не такою помітною.

Нікелеві руди

Промислово-нікелеві руди поділяються на два типи.

1. Сульфідні мідно-нікелеві. Мінерали: магній, пірротин, кубаніт, милерит, петландит, сперил - ось що міститься в цих рудах. Дякуємо магмі, яка їх утворила. З сульфідних руд можна також отримати паладій, золото та багато іншого.
2. Силікатні нікелеві руди. Вони нещільні, схожі на глину. Руди цього бувають залізисті, крем'янисті, магнезіальні.

Де застосовується нікель

Широко нікель застосовується у такий потужної галузі, як металургія. А саме у виготовленні найрізноманітніших сплавів. В основному сплав входить залізо, нікель і кобальт. Існує багато сплавів, основою яких входить саме нікель. З'єднується наш метал у метал, наприклад, з титаном, хромом, молібденом. Нікель також використовується, щоб захистити продукцію, яка швидко зазнає корозії. Цю продукцію нікелюють, тобто створюють спеціальне нікелеве покриття, яке не дає корозії зробити свою неприємну справу.

Нікель – це дуже хороший каталізатор. Тому він активно використовується у хімічній промисловості. Це прилади, хімпосуди, апарати для різного застосування. Для хімреагентів, продовольства, доставки лугів, зберігання ефірних олій використовують цистерни та резервуари з нікелевих матеріалів. Без цього металу не обходяться в атомній техніці, телебаченні, в різних приладах, список яких дуже довгий.

Якщо зазирнути у таку сферу, як приладобудування, а потім у сферу машинобудування, можна помітити, що аноди і катоди - це нікелеві листи. І це далеко не весь перелік застосування такого просто чудового металу. Не варто применшувати значення нікелю та в медицині.

Нікель у медицині

Нікель у медицині використовується дуже широко. Для початку візьмемо інструменти, необхідні проведення операції. Результат операції залежить не тільки від самого лікаря, а й від якості інструменту, яким він працює. Інструменти піддаються численним стерилізаціям, і якщо вони виготовлені зі сплаву, який не входить нікель, то корозія не змусить себе довго чекати. А інструменти, виготовлені зі сталі, що містить нікель, набагато довше служать.

Якщо говорити про імплантати, їх виготовлення пускають у хід нікелеві сплави. Нікельвмісна сталь має високий ступінь міцності. Пристосування для фіксації кісток, протези, гвинти – все зроблено з цієї сталі. У стоматології імплантати також зайняли свої міцні позиції. Бюгелі, брекети із нержавіючої сталі використовують ортодонти.

Нікель у живих організмах

Якщо дивитися на світ знизу вгору, то картина вимальовується приблизно така. Під ногами у нас ґрунт. Зміст нікелю у ній більше, ніж у рослинності. Але якщо розглянути цю рослинність під тією призмою, яка нас цікавить, великий вміст нікелю знаходиться в бобових. А у злакових культурах відсоток нікелю зростає.

Розглянемо коротко середній вміст нікелю в рослинах, морських та наземних тварин. І звичайно ж, у людині. Вимірювання йде у вагових відсотках. Отже, маса нікелю у рослинах 5*10 -5 . Наземні тварини 1*10-6, морські тварини 1,6*10-4. І в людини вміст нікелю 1-2 * 10-6.

Роль нікелю в організмі людини

Здоровою та красивою людиною хочеться бути завжди. Нікель – це один із важливих мікроелементів в організмі людини. Нікель зазвичай накопичується в легенях, нирках та печінці. Скупчення нікелю у людини зустрічається у волоссі, щитовидній та підшлунковій залозі. І це далеко ще не все. Чим займається метал в організмі? Тут можна сміливо сказати, що він і швець, і жнець, і на дуді гравець. А саме:

• не без успіху намагається допомагати забезпечувати клітини киснем;
• окислювально-відновлювальні роботи в тканинах теж лягають на плечі нікелю;
• не соромиться взяти участь у регулюванні гормонального фону організму;
• благополучно окислює вітамін С;
• можна відзначити його причетність до обміну жирів;
• Добре нікель впливає на кровотворення.

Хотілося б відзначити велике значення нікелю у клітині. Цей мікроелемент оберігає мембрану клітини та нуклеїнові кислоти, а саме їх конструкцію.

Хоча перелік гідних праць нікелю можна продовжити. З перерахованого вище зауважимо, що нікель організму необхідний. Цей мікроелемент у наше тіло надходить через їжу. Зазвичай нікелю в організмі вистачає, адже його потрібно зовсім небагато. Тривожні дзвіночки нестачі нашого металу – це поява дерматиту. Ось таке значення нікелю в організмі людини.

Сплави із нікелю

Існує багато різних сплавів із нікелю. Зазначимо три основні групи.

До першої групи відносяться сплави нікелю та міді. Вони так і називаються нікель-мідні сплави. У яких би співвідношеннях не сплавляли ці два елементи, результат приголомшливий і головне - без несподіванок. Однорідний метал гарантований. Якщо в ньому присутні більше міді, ніж нікелю, то яскравіше виражаються властивості міді, а якщо переважає нікель, сплав виявляє характер нікелю.

Нікель-мідні сплави популярні у виробництві монет, машинних деталей. Сплав Костянтин, у якому майже 60% міді, а решта нікелю, використовується для того, щоб створити апаратуру вищої точності.

Розглянемо метал з нікелем і хромом. Ніхроми. Стійкі до корозії, кислот, жароміцні. Такі сплави застосовують для реактивних двигунів, атомних реакторів, але тільки в тому випадку, якщо вони присутні до 80 % нікелю.

Перейдемо до третьої групи із залізом. Ділять їх на 4 види.

1. Жароміцний - стійкий до високих температур. Такий метал майже на 50 % містить нікель. Тут поєднання може бути із молібденом, титаном, алюмінієм.
2. Магнітні – збільшують магнітну проникність, часто використовують у електротехніці.
3. Антикорозійні - без цього сплаву не обійтися при виробництві хімічного обладнання, а також під час роботи в агресивному середовищі. У метал входить молібден.
4. Сплав, що зберігає свої розміри та пружність. Термопара у печі. Саме сюди йде такий сплав. При нагріванні зберігаються розміри габаритів і пружність не втрачається. Скільки нікелю потрібно, щоб метал був з такими властивостями? Металу в сплаві має бути приблизно 40%.

Нікель у побуті

Якщо озирнутися довкола, то можна зрозуміти, що нікелеві сплави оточують людину скрізь. Почнемо з меблів. Сплав захищає основу меблів від пошкоджень, шкідливих дій. Звернімо увагу на фурнітуру. Хоч на віконну, хоч на меблеву. Вона може довго експлуатуватися і дуже симпатично виглядає. Продовжимо нашу екскурсію у ванну кімнату. Тут без нікелю аж ніяк. Лійки для душу, кран, змішувач – все це нікельоване. Завдяки цьому можна забути, що таке корозія. І не соромно подивитися на виріб, бо виглядає мило та підтримує декор. Деталі з нікельованим покриттям зустрічаються у декоративних будівлях.

Нікель ніяк не можна назвати другорядним металом. Різні мінерали та руди можуть похвалитися наявністю нікелю. Тішить, що такий елемент присутній на нашій планеті і навіть у тілі людини. Тут він грає не останню скрипку у кровотворних процесах і навіть у ДНК. Широко використовується у техніці. Свою головність нікель отримав завдяки хімічній стійкості під час захисту покриттів.

Нікель - це метал, який має велике майбутнє. Адже в деяких сферах він незамінний.

Застосування нікелю у сплавах

Нікель є основою більшості жароміцних матеріалів, що застосовуються в аерокосмічній промисловості для деталей силових установок.

• монель-метал (65 - 67% Ni + 30 - 32% Cu + 1% Mn), жаростійкий до 500 ° C, дуже корозійно-стійкий;
• ніхром, сплав опору (60% Ni + 40% Cr);
• пермалою (76 % Ni + 17 % Fe + 5 % Cu + 2 % Cr), має високу магнітну сприйнятливість при дуже малих втратах на гістерезис;
• інвар (65% Fe + 35% Ni), що майже не подовжується при нагріванні.
• Крім того, до сплавів нікелю відносяться нікелеві та хромонікелеві сталі, нейзильбер та різні сплави опору типу константану, нікеліну та манганіну.

всі нержавіючі сталі обов'язково містять нікель, т.к. нікель підвищує хімічну стійкість металу. Також сплави нікелю характеризуються високою в'язкістю та використовуються при виготовленні міцної броні. При виготовленні найважливіших деталей різних приладів використовується сплав нікелю із залізом (36-38% нікелю), що має низький коефіцієнт термічного розширення.

При виготовленні сердечників електромагнітів широке застосування знаходять сплави під загальною назвою пермаллої. Ці метали, крім заліза, містять від 40 до 80% нікелю. З нікелевих сплавів карбуються монети. Загальна кількість різних сплавів нікелю, що знаходять практичне застосування, сягає кількох тисяч.

Нікелювання металів

Нікель у чистому вигляді знаходить основне застосування як захисні покриття від корозії в різних хімічних середовищах. Захисні покриття на залозі та інших металах виходять двома відомими способами: плакуванням та гальванопластикою. Першим методом плакований шар створюється шляхом спільної прокатки в гарячому стані тонкої пластини нікелю з товстим залізним листом. Співвідношення товщин нікелю і металу, що покривається, при цьому дорівнює приблизно 1:10. У процесі спільної прокатки, за рахунок взаємної дифузії, ці листи зварюються, і виходить монолітний двошаровий або навіть тришаровий метал, поверхня нікелю якого оберігає цей матеріал від корозії.

Такого роду гарячий метод створення нікелевих захисних покриттів широко застосовується для запобігання заліза і нелегованих сталей від корозії. Це значно здешевлює вартість багатьох виробів та апаратів, виготовлених не з чистого нікелю, а порівняно дешевого заліза або сталі, але покритих тонким захисним шаром з нікелю. З нікельованих листів заліза виготовляються великі резервуари для транспортування та зберігання, наприклад, їдких лугів, що застосовуються також у різних виробництвах хімічної промисловості.

Гальванічний спосіб створення захисних покриттів нікелем є одним із найстаріших методів електрохімічних процесів. Ця операція, широко відома у техніці під назвою нікелювання, у принципі представляє порівняно простий технологічний процес. Він включає в себе деяку підготовчу роботу з дуже ретельного очищення поверхні металу, що покривається, і підготовці електролітичної ванни, що складається з підкисленого розчину нікелевої солі, зазвичай сульфату нікелю. При електролітичному покритті катодом служить матеріал, що покривається, а анодом - нікелева пластинка. У гальванічному ланцюгу нікель осідає на катоді з еквівалентним переходом його з анода в розчин. p align="justify"> Метод нікелювання має широке застосування в техніці, і для цієї мети споживається велика кількість нікелю.

Останнім часом метод електролітичного покриття нікелем застосовується для створення захисних покриттів на алюмінії, магнії, цинку та чавунах. У роботі описується застосування методу нікелювання алюмінієвих та магнієвих сплавів, зокрема для захисту дюралюмінієвих лопатей гвинтових літаків. В іншій роботі описано застосування нікельованих чавунних барабанів для сушіння у паперовому виробництві; встановлено значне підвищення корозійної стійкості барабанів та підвищення якості паперу на нікельованих барабанах порівняно із звичайними чавунними без нікелювання.

Нікелювання проводиться гальванічним способом з використанням електролітів, що містять сульфат нікелю(II), хлорид натрію, гідроксид бору, поверхнево-активні та глянсуючі речовини, та розчинних нікелевих анодів. Товщина одержуваного нікелевого шару становить 12 – 36 мкм. Стійкість блиску поверхні може бути забезпечена наступним хромуванням (товщина шару хрому 0,3 мкм).

Безтокове нікелювання проводиться в розчині суміші нікелю хлориду(II) і гіпофосфіту натрію в присутності цитрату натрію:

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

Процес проводять при рН 4 - 6 та 95 °C.

Застосування нікелю у виробництві акумуляторів

Виробництво залізо-нікелевих, нікель-кадмієвих, нікель-цинкових, нікель-водневих акумуляторів.

Найпоширеніші «мінуси» у хімічних джерелах струму – це цинк, кадмій, залізо, а найпоширеніші «плюси» – оксиди срібла, свинцю, марганцю, нікелю. З'єднання нікелю використовуються у виробництві лужних акумуляторів. До речі, залізонікелевий акумулятор винайдено в 1900 р. Томасом Алвою Едісоном.

Позитивні електроди на основі оксидів нікелю мають досить великий позитивний заряд, вони стійкі в електроліті, добре обробляються, порівняно недорогі, служать довго і не вимагають особливого догляду. Цей комплекс властивостей і зробив нікелеві електроди найпоширенішими. У деяких батарей, зокрема цинково-срібних, питомі характеристики краще, ніж у залізонікелевих або кадмійнікелевих. Але нікель набагато дешевший за срібло, до того ж дорогі батареї служать набагато менше.

Окиснонікелеві електроди для лужних акумуляторів роблять з пасти, до складу якої входять гідрат оксиду нікелю і графітовий порошок. Іноді функції струмопровідної добавки замість графіту виконують тонкі нікелеві пелюстки, рівномірно розподілені гідроксиду нікелю. Цю активну масу набивають у різні по конструкції струмопровідні пластини.

В останні роки набув поширення інший спосіб виробництва нікелевих електродів. Пластини пресують з тонкого порошку оксидів нікелю з необхідними добавками. Друга стадія виробництва – спікання маси атмосфері водню. Цим способом отримують пористі електроди з дуже розвиненою поверхнею, а чим більша поверхня, тим більше струм. Акумулятори з електродами, виготовленими цим методом, потужніші, надійніші, легші, але й дорожчі. Тому їх застосовують у найбільш відповідальних об'єктах – радіоелектронних схемах, джерелах струму у космічних апаратах тощо.

Нікелеві електроди, виготовлені з найтонших порошків, використовуються і в паливних елементах. Тут особливого значення набувають каталітичні властивості нікелю та його сполук. Нікель – прекрасний каталізатор складних процесів, які у цих джерелах струму. До речі, в паливних елементах нікель та його сполуки можуть піти на виготовлення і плюс та мінуса. Різниця лише у добавках.

Нікель у радіаційних технологіях

Нуклід 63 Ni, що випромінює β + -частки, має період напіврозпаду 100,1 року і застосовується в крайтронах. Нікелеві пластинки останнім часом застосовують замість кадмієвих в механічних переривниках нейтронного пучка з метою отримання нейтронних імпульсів з великим значенням енергії.

Застосування нікелю в медицині

• Застосовується під час виготовлення брекет-систем.
• Протезування

Утворення червоного осаду при додаванні диметилгліоксиму до аміачного розчину аналізованої суміші – найкраща реакція для якісного та кількісного визначення нікелю. Але диметилглі-оксимат нікелю потрібний не лише аналітикам. Гарне глибоке забарвлення цієї комплексної сполуки привернула увагу парфумерів: диметилгліоксимат нікелю вводять до складу губної помади. Деякі з подібних до диметилгліоксимату нікелю сполук – основа дуже світлостійких фарб.

Інші сфери застосування нікелю

Є цікаві вказівки про застосування нікелевих платівок в ультразвукових установках як електричних, так і механічних, а також у сучасних конструкціях телефонних апаратів.

Є деякі області техніки, де чистий нікель застосовується безпосередньо у порошкоподібному вигляді або у вигляді різних виробів, одержуваних з порошків чистого нікелю.

Однією з областей застосування порошкоподібного нікелю є каталітичні процеси в реакціях гідрогенізації ненасичених вуглеводнів, циклічних альдегідів, спиртів, ароматичних вуглеводнів.

Каталітичні властивості нікелю аналогічні тим самим властивостям платини і паладію. Отже, хімічна аналогія елементів однієї й тієї групи періодичної системи знаходить свій відбиток і тут. Нікель, як метал дешевший, ніж паладій і платина, широко застосовується як каталізатор при гідрогенізаційних процесах.

Для цих цілей доцільно застосовувати нікель у вигляді тонкого порошку. Він виходить спеціальним режимом відновлення воднем закису нікелю в інтервалі температур 300-350 °.