химический каталог




НИКЕЛЬ

Автор Химическая энциклопедия г.р. И.Л.Кнунянц

НИКЕЛЬ (от нем. Nickel-имя горного духа, по поверью, вводившего в заблуждение горняков; лат. Niccolum) Ni, химический элемент VIII гр. периодической системы, атомный номер 28, атомная масса 58,69. Прир. НИКЕЛЬ состоит из пяти изотопов; 58Ni (67,88%), 60Ni (26,23%), 61Ni (1,19%), 62Ni (3,66%) и 64Ni(l,04%). Конфигурация внешний электронных оболочек атома 3s23p63d84s2; степени окисления + 2, редко + 1, +3 и +4; энергии ионизации Ni0 Ni+ Ni2+Ni3+ 7,634, 18,153 и 35,17 эВ; электроотрицательность по Полингу 1,80; атомный радиус 0,124 нм, ионный радиус (в скобках указаны координац. числа) Ni2+ 0,069 нм (4), 0,077 нм (5), 0,083 нм (6).

Среднее содержание НИКЕЛЬ в земной коре 8-10-3% по массе, в воде океанов 0,002 мг/л. Известно около 50 минералов НИКЕЛЬ, из них важнейшие: пентландит (Fe,Ni)9S8, миллерит NiS, гарниерит (Ni,Mg)3Si4O10(OH)10.4H2O, ревдинскит (не-пуит) (Ni,Mg)3Si2O5(OH)4, никелин NiAs, аннабергит Ni3(AsO4)2•8Н2О. В основном НИКЕЛЬ добывают из сульфидных медно-никелевых руд (Канада, Австралия, Юж. Африка) и из силикатно-окисленных руд (Новая Каледония, Куба, Филиппины, Индонезия и др.). Мировые запасы НИКЕЛЬ на суше оцениваются в 70 млн. т.

Свойства. НИКЕЛЬ-серебристо-белый металл. Кристаллическая решетка гранецентрир. кубическая, а = 0,35238 нм, z = 4, пространств. группа Рт3т. Температура плавления 1455 °С. т. кип. 2900 °С; плота. 8,90 г/см3; C0p 26,l Дж/(моль.К); DH0пл 17,5 кДж/моль, DH0исп 370кДж/моль; S0298 29,9 ДжДмоль•К); уравение температурной зависимости давления пара для твердого НИКЕЛЬ lgp(гПа) = 13,369-23013/T+0,520lgT+0,395T (298-1728К), для жидкого lgp(гПа)=11,742-20830/T+ 0,618 lg Т (1728- 3170 К); температурный коэффициент линейного расширения 13,5.10-6 К-1 (273-373 К); теплопроводность 94,1 Вт/(м х х К) при 273 К, 90,9 Вт/(м.К) при 298 К; g 1,74 Н/м (1520 °С); r 7,5•10-8 Ом•м, температурный коэффициент r 6,75.10-3 К-1 (298-398 К); ферромагнетик, точка Кюри 631 К. Модуль упругости 196-210 ГПа; sраст 280-720 МПа; относит. удлинение 40-50%; твердость по Бринеллю (отожженного) 700-1000 МПа. Чистый НИКЕЛЬ- весьма пластичный металл, хорошо обрабатывается в холодном и горячем состоянии, поддается прокатке, волочению, ковке.

НИКЕЛЬ химически малоактивен, но тонкодисперсный порошок, полученный восстановлением соединений НИКЕЛЬ водородом при низких температурах, пирофорен. Стандартный электродный потенциал Ni0/Ni2+ - 0,23 В. При обычных температурах НИКЕЛЬ на воздухе покрывается тонкой защитной пленкой никеля оксида. Не взаимодействие с водой и влагой воздуха. При нагревании окисление НИКЕЛЬ с поверхности начинается при ~ 800 °С. С соляной, серной, фосфорной, фтористоводородной кислотами НИКЕЛЬ реагирует очень медленно. Практически на него не действуют уксусная и др. органическое кислоты, особенно в отсутствие воздуха. Хорошо реагирует с разбавленый HNO3, конц. HNO3 пассивируется. Растворы и расплавы щелочей и карбонатов щелочных металлов, а также жидкий NH3 на НИКЕЛЬ не действуют. Водные растворы NH3 в присутствии воздуха коррелируют НИКЕЛЬ

НИКЕЛЬ в дисперсном состоянии обладает большой каталитических активностью в реакциях гидрирования, дегидрирования, окисления, изомеризации, конденсации. Используют либо скелетный НИКЕЛЬ (никель Ренея), получаемый сплавлением с Аl или Si с последующей выщелачиванием щелочью, либо НИКЕЛЬ на носителе.

НИКЕЛЬ поглощает Н2 и образует с ним твердые растворы. Гидриды NiH2 (устойчив ниже 0°С) и более стабильный NiH получены косвенными путями. Азот почти не поглощается НИКЕЛЬ вплоть до 1400 °С, растворимость N2 в металле 0,07% при 450 °С. Компактный НИКЕЛЬ не реагирует с NH3, дисперсный при 300-450 °С образует с ним н и т р и д Ni3N.

Расплавленный НИКЕЛЬ растворяет С с образованием к а р б и д а Ni3C, который при кристаллизации расплава разлагается с выделением графита; Ni3C в виде серо-черного порошка (разлагается при ~ 450°С) получают науглероживанием НИКЕЛЬ в атмосфере СО при 250-400 °С. Дисперсный НИКЕЛЬ с СО дает летучий никеля тетракарбонил Ni(CO)4. При сплавлении с Si образует с и л и ц и д ы; Ni5Si2, Ni2Si и NiSi плавятся конгруэнтно соответственно при 1282, 1318 и 992 °С, Ni3Si и NiSi2 -инконг-руэнтно соответственно при 1165 и 1125°С, Ni3Si2 разлагается, не плавясь, при 845 °С. При сплавлении с В дает б о р и д ы: Ni3B (температура плавления 1175°С), Ni2B (1240 °С), Ni3B2 (1163°C), Ni4B3 (1580 °С), NiB12 (2320 °С), NiB (разлагается при 1600 °С). С парами Se НИКЕЛЬ образует с е л е н и д ы: NiSe (температура плавления 980 °С), Ni3Se2 и NiSe2 (разлагаются соответственно при 800 и 850 °С), Ni6Se5 и Ni21Se20 (существуют только в твердом состоянии). При сплавлении НИКЕЛЬ с Те получают т е л л у р и д ы: NiTe и NiTe2 (между ними образуется, по-видимому, широкая область твердых растворов) и др.

С парами фосфора НИКЕЛЬ образует ф о с ф и д ы: Ni5P2 и Ni2P с температура плавления соответственно 1180 и 1110 °С, а также Ni3P, разлагающийся по перитектич. реакции при 970 °С. Известны также высшие фосфиды NiP3, NiP2 и др., разлагающиеся при нагревании с отщеплением Р и образованием Ni2P. НИКЕЛЬ сплавляется с As и Sb. Известно 5 а р с е н и д о в НИКЕЛЬ; Ni5As2 и NiAs плавятся конгруэнтно соответственно при 998 и 964 °С. Моноарсенид NiAs кристаллизуется в гексагoн. решетке (а = 0,3963 нм, с = 0,5049 нм, z = 2, пространств. группа P63/mmc). Диарсенид NiAs2 (минерал раммельсбергит) образует две модификации ром-бич. сингонии; при нагревании диссоциирует на As и NiAs.

Безводные соли НИКЕЛЬ большей частью желтые, гидратиро-ванные - зеленые. О важнейших солях НИКЕЛЬ см. Никеля гало-гениды, Никеля сульфат и др.Ф о с ф а т Ni3(PO4)2-желтое аморфное или кристаллич. вещество; кристаллич. решетка моноклинная (а = 0,5830 нм, b = 0,4700 нм, с = 1,0107 нм, b= = 91,22°, пространств. группа P21/c); температура плавления 1350°С; плотность 4,38 г/см3; дает октагидрат зеленого цвета, который обезвоживается при 110-260 °С с промежуточные образованием гепта-и дигидрата; растворимость в воде 0,068% при 20 °С; компонент катализаторов, термостойких лакокрасочных покрытий, октагидрат - термочувствительный пигмент. П и р о ф о с ф а т Ni2P2O7-желтые кристаллы с моноклинной решеткой (а = = 1,3093 нм, b = 0,8275 нм, с = 0,8974 нм, b = 104,94°, z = 8, пространств. группа P21/c); плотность 4,09 г/см3; около 600 °С переходит в другую моноклинную модификацию; температура плавления 1395°С; образует гептагидрат; не растворим в воде, кислотами разлагается; пигмент для лаков и красоколо

А р с е н а т Ni3(AsO4)2.8H2O-зеленые кристаллы; растворимость в воде 0,022%; кислотами разлагается; выше 200 °С обезвоживается, при ~ 1000°С разлагается; катализатор получения твердого мыла.

С и л и к а т Ni2SiO4-светло-зеленые кристаллы с ромбич. решеткой; плотность 4,85 г/см3; разлагается, не плавясь, при 1545°С; в воде не раств.; минеральных кислотами медленно разлагается при нагревании. А л ю м и н а т NiAl2O4 (никелевая шпи-нель)-голубые кристаллы с кубич. решеткой; температура плавления 2110°С; плотность 4,50 г/см3; не растворим в воде; медленно разлагается кислотами; катализатор гидрирования.

Важнейшие комплексные соединения НИКЕЛЬ-а м м и н ы. Наиб. характерны гексааммины и акватетраммины с катионами соответственно [Ni(NH3)6]2+ и [Ni(NH3)4(H2O)2]2+. Это голубые или фиолетовые кристаллич. вещества, обычно растворим в воде, в растворах ярко-синего цвета; при кипячении растворов и при действии кислот разлагаются; образуются в растворах при аммиачной переработке никелевых и кобальтовых рудельная

При растворении Ni(CN)2 в растворах цианидов щелочных металлов образуются цианоникелаты K2[Ni(CN)4] (желтый) и K4[Ni(CN)6] (красный). При восстановлении K2[Ni(CN)4] в аммиачных растворах может быть получены комплексы Ni(0) и Ni(I), например K4[Ni(CN)4] (красный), K3[Ni(CN)4] (светло-красный) и K4[Ni2(CN)6] (фиолетово-красный), легко окисляющиеся на воздухе.

В комплексах Ni(III) и Ni(IV) координац. число НИКЕЛЬ равно 6. Примеры-фиолетовый K3[NiF6] и красный K2[NiF6], образующиеся при действии F2 на смеси NiCl2 и КСl; сильные окислители. Из др. типов известны соли гетеро-поликислот, например (NH4)6H7[Ni(MoO4)6].5H2O, большое число внутрикомплексных соединений Ni(II). См. также Никель-органические соединения.

Получение. Руды перерабатывают пиро- и гидромстал-лургич. путем. Для силикатно-окисленных руд (не поддаются обогащению) используют либо восстановит. плавку с получением ферроникеля, который далее подвергают продувке в конвертере с целью рафинирования и обогащения, либо плавку на штейн с серосодержащими добавками (FeS2 или CaSO4). Полученный штейн продувают в конвертере для удаления Fe, а затем дробят и обжигают, из образовавшегося NiO восстановит. плавкой получают металлический НИКЕЛЬ Никелевые концентраты, получаемые при обогащении сульфидных руд, плавят на штейн с последующей продувкой в конвертере. Из медно-никелевого штейна после его медленного охлаждения флотацией выделяют концентрат Ni3S2, который, аналогично штейнам из окисленных руд, обжигают и восстанавливают.

Один из путей гидропереработки окисленных руд-восстановление руды генераторным газом или смесью Н2 и N2 с последующей выщелачиванием раствором NH3 и СО2 с продувкой воздуха. Раствор очищают от Со сульфидом аммония. При разложении раствора с отгонкой NH3 осаждается гидроксо-карбонат НИКЕЛЬ, который либо прокаливают и из образовавшегося NiO восстановит. плавкой получают НИКЕЛЬ, либо повторно раств. в растворе NH3 и после отгонки NH3 из пульпы восстановлением Н2 получают НИКЕЛЬ Др. путь - выщелачивание окисленной руды серной кислотой в автоклаве. Из образовавшегося раствора после его очистки и нейтрализации НИКЕЛЬ осаждают сероводородом под давлением и полученный концентрат NiS перерабатывают подобно штейнам.

Гидропереработка сульфидных никелевых материалов (концентратов, штейнов) сводится к автоклавному окислит. выщелачиванию либо растворами NH3 (при низком содержании Со), либо H2SO4. Из аммиачных растворов после отделения CuS НИКЕЛЬ осаждают водородом под давлением. Для разделения Ni, Со и Сu из аммиачных растворов применяют также экстракц. способы с использованием, в первую очередь, хелатообразу-ющих экстрагентов.

Автоклавное окислитю выщелачивание с получением сульфатных растворов применяют как к обогащенным материалам (штейнам) с переводом НИКЕЛЬ и др. металлов в раствор, так и к бедным пирротииовым Fe7S8 концентратам. В последнем случае окисляется преимущественно пирротин, что позволяет выделить элементарную S и сульфидный концентрат, переплавляемый далее на никелевый штейн.

Рафинирование НИКЕЛЬ проводят обычно электролизом в сульфатных или сульфатно-хлоридных растворах с очисткой электролита от Сu (цементацией на активном никелевом порошке), Fe и Со (их окислением и осаждением с помощью гидроксо-карбоната НИКЕЛЬ), Zn (ионным обменом) и т.д. Чистый НИКЕЛЬ также получают (в виде порошка или дроби) термодинамически разложением карбонила.

Определение. Качественно НИКЕЛЬ обнаруживают йо образованию в аммиачной среде розовато-красного соединения с диметилглиоксимом, реакцией с рубеановодородной кислотой [NH2C(S)C(S)NH2] в слабокислой среде (сине-фиолетовое окрашивание) и др. Количественно НИКЕЛЬ определяют путем осаждения диметилглиоксимом или электрогравиметриче-ски, а также титрованием комплексонами, KCN, диметилглиоксимом, фотометрически. Применяют полярографич., эмиссионный, рентгеноспектральный флуоресцентный и атомно-абсорбционный методы.

Применение. В основном НИКЕЛЬ используют как компонент легированных сталей, жаростойких, сверхтвердых, магнитных, коррозионностойких и др. сплавов (см. Никеля сплавы). Металлический НИКЕЛЬ-конструкц. материал для химический аппаратуры и ядерных реакторов, для аккумуляторных электродов, материал покрытий на стали, чугуне, алюминии и др. металлах.

НИКЕЛЬ-необходимый микроэлемент для млекопитающих и растений. В организме взрослого человека содержится 5-13,5 мг НИКЕЛЬ

НИКЕЛЬ обладает общетоксич. действием, а также вызывает заболевания носоглотки, легких, злокачеств. новообразования, дерматиты, экземы. В атм. воздухе ПДК (среднесуточная) для металлического НИКЕЛЬ, его оксидов и сульфата 0,001 мг/м3, для растворимых солей в виде гидроаэрозоля 0,0002 мг/м3, в воздухе рабочей зоны ПДК 0,005 мг/м3. Для металлического НИКЕЛЬ ПДК в воде 0,1 мг/л, в почве 3,0 мг/кг.

Мировое производство НИКЕЛЬ (без СССР) до 700 тысяч т/год (в 1985-550 тысяч т). Осн. производители - Канада, Япония, США, Новая Каледония, Австралия, Индонезия, Филиппины, ЮАР.

НИКЕЛЬ в виде металла впервые получил в 1751 А. Кронстедт. Сплав с Сu и Zn применяли еще в Древнем Китае.

Литература: Перельман Ф. М., Зворыкин А.Я., Кобальт и никель, М., 1975; Худяков И. Ф., Тихонов A.И., Деев В. И., Металлургия меди, никеля и кобальта, т. 2-Металлургия никеля и кобальта, 2 изд., М., 1977; Борбат В. Ф., Лещ И. Ю., Новые процессы в металлургии никеля и кобальта, М., 1976; Борбат В. Ф., Воронов А. Б., Автоклавная технология переработки пикель-пирротиновых концентратов, М., 1980; Диомидовский Д. А., Онищин Б. И., Линев В. Д., Металлургия ферроникеля, М., 1983. П. И. Федоров.

Химическая энциклопедия. Том 3 >> К списку статей


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]    [обратная связь]

 

 

Реклама
искусственные цветы для свадьбы купить в москве
Компания Ренессанс лестницы в доме на второй - оперативно, надежно и доступно!
кресло ch 593
контейнер склад для хранения вещей аренда сао

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(10.12.2016)