Virtual Laboratory Wiki
Advertisement
Никель / Niccolum (Ni)
Атомный номер

28

Внешний вид простого вещества

Никель

Свойства атома
Атомная масса
(молярная масса)

58,6934 а. е. м. (г/моль)

Радиус атома

124 пм

Энергия ионизации
(первый электрон)

736,2 (7,63) кДж/моль (эВ)

Электронная конфигурация

[Ar] 3d8 4s2

Химические свойства
Ковалентный радиус

115 пм

Радиус иона (+2e) 69 пм
Электроотрицательность
(по Полингу)

1,91

Электродный потенциал

-0,25 В

Степени окисления

3, 2, 0

Термодинамические свойства простого вещества
Плотность

8,902 г/см³

Удельная теплоёмкость

0,443 Дж/(K·моль)

Теплопроводность

90,9 Вт/(м·K)

Температура плавления

1 726 K

Теплота плавления

17,61 кДж/моль

Температура кипения

3 005 K

Теплота испарения

378,6 кДж/моль

Молярный объём

6,6 см³/моль

Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки

кубическая гранецентрированая

Период решётки

3,520 Å

Отношение c/a

n/a

Температура Дебая

375,00 K

Ни́кельметалл, химический элемент с атомным номером 28 в периодической системе Менделеева, обозначается символом Ni (лат. Nickolum).


Файл:Electron shell 028 Nickel.svg

Схема атома никеля

Никель (англ., франц. и нем. Nickel) открыт в 1751 г. Однако задолго до этого саксонские горняки хорошо знали руду, которая внешне походила на медную руду и применялась в стекловарении для окраски стекол в зеленый цвет. Все попытки получить из этой руды медь оказались неудачными, в связи с чем в конце XVII в. руда получила название купферникель (Kupfernickel), что приблизительно означает «дьявольская руда». Руду эту (красный никелевый колчедан NiAs) в 1751 г. исследовал шведский минералог Кронштедт. Ему удалось получить зеленый окисел и путем восстановления последнего — новый металл, названный никелем. Когда Бергман получил металл в более чистом виде, он установил, что по своим свойствам металл похож на железо; более подробно никель изучали многие химики, начиная с Пруста. Никкел — ругательное слово на языке горняков. Оно образовалось из искаженного Nicolaus — родового слова, имевшего несколько значений. Но главным образом слово Nicolaus служило для характеристики двуличных людей; кроме того, оно обозначало «озорной маленький дух», «обманчивый бездельник» и т. д. В русской литературе начала XIX в. употреблялись названия николан (Шерер, 1808), николан (Захаров, 1810), николь и никель (Двигубский, 1824).

Нахождение в природе

Никель довольно распространён в природе — его содержание в земной коре составляет ок. 0.01 %(масс.). Никель обычно содержится в сульфидных и мышьяк-содержащих медно-никелевых рудах (например, купферникель (никелин) NiAs, мышьяково-никелевый блеск (герсдорфит) NiAsS, пентландит (Fe,Ni)9S8). В растениях в среднем 5•10-5 весовых процентов никеля, в морских животных — 1,6•10-4, в наземных — 1•10-6, в человеческом организме — 1…2•10-6. О никеле в организмах известно уже немало. Установлено, например, что содержание его в крови человека меняется с возрастом, что у животных количество никеля в организме повышено, наконец, что существуют некоторые растения и микроорганизмы — «концентраторы» никеля, содержащие в тысячи и даже в сотни тысяч раз больше никеля, чем окружающая среда.

Получение

Общие запасы никеля в рудах на начало 1998 г. оцениваются в количестве 135 млн т., в том числе достоверные — 49 млн.т. Основные руды никеля — никелин (купферникель) NiAs, миллерит NiS, пентландит (FeNi)9S8 — содержат также мышьяк, железо и серу; в магматическом пирротине также встречаются включения пентландита. Другие руды, из которых тоже добывают Ni, содержат примеси Co, Cu, Fe и Mg. Иногда никель является основным продуктом процесса рафинирования, но чаще его получают как побочный продукт в технологиях других металлов. Из достоверных запасов, по разным данным, от 40 до 66 % никеля находится в окисленных рудах (ОНР), 33 % — в сульфидных, 0,7 % — в прочих. По состоянию на 1997 г. доля никеля, произведённого переработкой ОНР, составила порядка 40 % от общемирового объёма производства. В промышленных условиях ОНР делят на два типа: магнезиальные и железистые.

Тугоплавкие магнезиальные руды, как правило, подвергают электроплавке на ферроникель (5-50 % Ni+Co, в зависимости от состава сырья и технологических особенностей).

Наиболее железистые — латеритовые руды перерабатывают гидрометаллургическими методами с применением аммиачно-карбонатного выщелачивания или сернокислотного автоклавного выщелачивания. В зависимости от состава сырья и применяемых технологических схем конечными продуктами этих технологий являются: закись никеля (76-90 % Ni), синтер (89 % Ni), сульфидные концентраты различного состава, а также металлические никель электролитный, никелевые порошки и кобальт.

Менее железистые — нонтронитовые руды плавят на штейн. На предприятиях, работающих по полному циклу, дальнейшая схема переработки включает конвертирование, обжиг файнштейна, электроплавку закиси никеля с получением металлического никеля. Попутно извлекаемый кобальт выпускают в виде металла и/или солей.[1] Еще один источник никеля: в золе углей Южного Уэльса в Англии — до 78 кг никеля на тонну. Повышенное содержание никеля в некоторых каменных углях, пефтях, сланцах говорит о возможности концентрации никеля ископаемым органическим веществом. Причины этого явления пока не выяснены.

Физические свойства

Металлический никель имеет серебристый цвет с желтоватым оттенком, очень тверд, вязкий и ковкий, хорошо полируется, притягивается магнитом, проявляя магнитные свойства при температурах ниже 340° C.

Химические свойства

Никель характеризуется высокой коррозионной стойкостью — устойчив на воздухе, в воде, в щелочах, в ряде кислот. Химическая стойкость обусловлена его склонностью к пассивированию — образованию на его поверхности плотной оксидной пленки, обладающей защитным действием. Никель активно растворяется в азотной кислоте.

Никель образует соединения со степенью окисления +2 и +3. Наиболее устойчивы соединения +2, для которых известны большое количество обычных и комплексных соединений. Оксид никеля Ni2O3 является сильным окислителем, обычные соли Ni(III) не существуют, но устойчивым является ряд комплексных солей трехвалентного никеля.

С оксидом углерода CO никель легко образует летучий и весьма ядовитый карбонил Ni(CO)4.

Тонкодисперсный порошок никеля пирофорный (самовоспламеняется на воздухе).

Никель горит только в виде порошка. Образует два оксида NiO и Ni2O3 и соответственно два гидроксида Ni(OH)2 и Ni(OH)3. Важнейшие растворимые соли никеля — ацетат, хлорид, нитрат и сульфат. Растворы окрашены обычно в зеленый цвет, а безводные соли — желтые или коричнево-желтые. К нерастворимым солям относятся оксалат и фосфат (зеленые), три сульфида NiS (черный), Ni2S3 (желтовато-бронзовый) и Ni3S4 (черный). Никель также образует многочисленные координационные и комплексные соединения. Например, диметилглиоксимат никеля Ni(HC4H6N2O2)2, дающий четкую красную окраску в кислой среде, широко используется в качественном анализе для обнаружения никеля

Файл:Nickel sulfate.jpg

Водный раствор сульфата никеля в банке, имеет зелёный цвет.


Применение

Никель является основой большинства суперсплавов — жаропрочных материалов, применяемых в аэрокосмической промышленности для деталей силовых установок.

Производство железо-никелевых, никель-кадмиевых, никель-цинковых, никель-водородных аккумуляторов.

Изотоп 63Ni, излучающий β+-частицы, имеет период полураспада 100,1 года и применяется в крайтронах.

Биологическая роль

Биологическая роль: никель относится к числу микроэлементов, необходимых для нормального развития живых организмов. Однако о его роли в живых организмах известно немного. Известно, что никель принимает участие в ферментативных реакциях у животных и растений. В организме животных он накапливается в ороговевших тканях, особенно в перьях. Повышенное содержание никеля в почвах приводят к эндемическим заболеваниям — у растений появляются уродливые формы, у животных — заболевания глаз, связанные с накоплением никеля в роговице. Токсическая доза (для крыс) — 50 мг. Особенно вредны летучие соединения никеля, в частности, его тетракарбонил Ni(CO)4. ПДК соединений никеля в воздухе составляет от 0,0002 до 0,001 мг/м3 (для различных соединений).

Физиологическое действие

Никель — основная причина аллергии (контактного дерматита) на металлы, контактирующие с кожей (украшения, часы, джинсовые заклепки). В Евросоюзе ограничено содержание никеля в продукции, контактирующей с кожей человека [2].

Карбонил никеля [Ni(CO)4] — очень ядовит. Предельно допустимая концентрация его паров в воздухе производственных помещений 0.0005 мг/м³.

В XX веке было установлено, что поджелудочная железа очень богата никелем. При введении вслед за инсулином никеля продлевается действие инсулина и тем самым повышается гипогликемическая активность. Никель оказывает влияние на ферментативные процессы, окисление аскорбиновой кислоты, ускоряет переход сульфгидрильных групп в дисульфидные. Никель может угнетать действие адреналина и снижать артериальное давления. Избыточное поступление никеля в организм вызывает витилиго. Депонируется никель в поджелудочной и околощитовидной железах.

См. также

  • Руды Ni

Примечания

  1. Никель: в 3-х томах. Т. 2. Окисленные никелевые руды. Характеристика руд. Пирометаллургия и гидрометаллургия окисленных никелевых руд/ И. Д. Резник, Г. П. Ермаков, Я. М. Шнеерсон. — М.: 000 «Наука и технологии». 2004—468 с. — ISBN 5-93952-004-9
  2. The European Directive restricting the use of Nickel

Ссылки

Логотип «Викисловаря»
В Викисловаре есть статья «никель»


af:Nikkel ar:نيكل az:Nikel be:Нікель bg:Никел bn:নিকেল bs:Nikl ca:Níquel co:Nichele cs:Nikl cv:Никĕль cy:Nicel da:Nikkel de:Nickel el:Νικέλιο en:Nickel eo:Nikelo es:Níquel et:Nikkel eu:Nikel fa:نیکل fi:Nikkeli fr:Nickel fur:Nichel gl:Níquel gv:Nickyl he:ניקל hi:निकेल hr:Nikal ht:Nikèl hu:Nikkel hy:Նիկել id:Nikel io:Nikelo is:Nikkel it:Nichel ja:ニッケル jbo:nikle jv:Nikel ka:ნიკელი kn:ನಿಕಲ್ ko:니켈 ku:Nîkel la:Niccolum lb:Néckel lt:Nikelis lv:Niķelis mi:Konukōreko mk:Никел ml:നിക്കല്‍ mr:निकेल ms:Nikel nah:Iztāctepoztli nds:Nickel (Metall) nl:Nikkel nn:Nikkel no:Nikkel oc:Niquèl pa:ਨਿਕਲ pl:Nikiel pt:Níquel qu:Nikil ro:Nichel scn:Nichel sh:Nikl simple:Nickel sk:Nikel sl:Nikelj sr:Никл sv:Nickel sw:Nikeli ta:நிக்கல் tg:Никел th:นิกเกิล tr:Nikel uk:Нікель uz:Nikel vi:Niken yi:ניקל zh:镍

Advertisement