Nikkel er et duktilt sølv-hvitt metall med en karakteristisk glans. Refererer til tunge ikke-jernholdige metaller. Nikkel er et verdifullt legeringsadditiv. Nikkel finnes ikke i naturen i sin rene form; det finnes vanligvis i malm. Rent nikkel (Nikkel/Nikkel), Nikkel 200 og Nikkel 201, utvinnes ved hjelp av spesielle teknologier.

Når det kombineres med andre metaller, er nikkel i stand til å danne harde og holdbare nikkellegeringer:

nikkel-kobber legering (Monel)– en kobberbasert legering med nikkel som legeringsadditiv. Sammensetningen inneholder vanligvis opptil 67 % nikkel og opptil 38 % kobber. Denne gruppen av legeringer inkluderer: Monel 400, Monel 401, Monel 404, Monel R-405, Monel K-500, etc.
nikkel-krom legering (Inconel)– austenittisk varmebestandig legering. Denne gruppen inkluderer: Inconel 600, Inconel 601, Inconel 617, Inconel 625, Inconel 690, Inconel 718, Inconel 725, Inconel X-750, etc.
nikkel-jern-krom legering (Inconloy/Incoloy)– det er mulig å tilsette molybden, kobber, titan til legeringen. Denne gruppen inkluderer: Incoloy 20, Incoloy 800, Incoloy 800H, Incoloy 800HT, Incoloy 825, Incoloy 925, etc.
nikkel-molybden legering (Hastelloy/Hastelloy)– mulig tilstedeværelse av krom, jern og karbon. Denne gruppen inkluderer: Hastelloy C-4, Hastelloy C-22, Hastelloy C-276, Hastelloy B-2, etc.

Nikkelegenskaper

Nikkel er en ferromagnet, Curie-punkt – 358°C, smeltepunkt – 1455°C, kokepunkt – 2730-2915°C. Tetthet - 8,9 g/cm 3, termisk utvidelseskoeffisient -13,5∙10 −6 K −1. I luft er kompakt nikkel stabil, mens høyt dispergert nikkel er pyrofor.

Nikkel har følgende egenskaper:

plastisitet og formbarhet;
styrke ved høye temperaturer;
motstand mot oksidasjon i vann og luft;
hardhet og tilstrekkelig viskositet;
høy korrosjonsbestandighet;
ferromagnetisk;
god katalysator;
polerer godt.

Overflaten av nikkel er belagt med et tynt lag NiO-oksid, som beskytter metallet mot oksidasjon.

Fordeler og ulemper

De viktigste fordelene med nikkel og legeringer er varmebestandighet, varmebestandighet og økt mekanisk styrke (trykk opp til 440 MPa). Fordelene inkluderer også drift i varme konsentrerte alkaliske og sure løsninger. I tillegg er nikkel i stand til å opprettholde magnetiske egenskaper ved lave temperaturer.

Den største ulempen med nikkel er en betydelig reduksjon i termoEMF-verdier under rask avkjøling etter gløding (opptil 600 °C). En annen ulempe med nikkel er det faktum at rent nikkel ikke forekommer i naturen. Det oppnås gjennom dyre teknologier, noe som påvirker kostnadene.

Bruksområde

Hovedbruksområdet for nikkel er metallurgi. I den er han involvert i produksjon av høylegerte rustfrie stål. Ved å tilsette nikkel til smeltet jern, oppnår metallurger sterke og formbare legeringer som har økt korrosjonsbestandighet og motstand mot høye temperaturer. Det er verdt å merke seg at nikkellegeringer beholder sine kvaliteter under gjentatt langvarig oppvarming.

På grunn av disse egenskapene brukes rustfritt og varmebestandig nikkelstål:

i mat- og kjemisk industri;
innen petrokjemisk industri og konstruksjon;
innen medisin og farmasøytiske produkter;
innen luftfart og maskinteknikk;
i produksjon av undersjøiske kabler;
i produksjon av varmeelementer for industrielt utstyr;
i produksjon av permanente magneter;
i produksjon av maskinverktøy og spesialutstyr;
i produksjon av interiørelementer i bygninger;
i møbelindustrien;
i produksjon av husholdningsapparater og husholdningsredskaper;

På grunn av sin duktilitet og enkle smiing, kan nikkel brukes til å produsere svært tynne produkter, som strimler, strimler og nikkelplater. Nikkel brukes også aktivt i produksjon av tråd og stenger.

Plassering i det periodiske systemet:

Nikkel er et grunnstoff i den tiende gruppen, den fjerde perioden i det periodiske systemet for kjemiske elementer D.I. Mendeleev, med atomnummer 28. Angitt med symbolet Ni (lat. Niccolum).

Atomstruktur:

Konfigurasjon av de ytre elektronskallene til atomet 3s23p63d84s2; ioniseringsenergi Ni0 3048-4.jpgNi+ 3048-5.jpgNi2+3048-6.jpgNi3+ 7.634, 18.153 og 35.17 eV; Pauling elektronegativitet 1,80; atomradius 0,124 nm, ionisk radius (koordinasjonstall er angitt i parentes) Ni2+ 0,069 nm (4), 0,077 nm (5), 0,083 nm (6)

Oksidasjonstilstander: Danner forbindelser oftest i oksidasjonstilstanden +2 (valens II), sjeldnere i oksidasjonstilstanden +3 (valens III) og svært sjelden i oksidasjonstilstandene +1 og +4 (henholdsvis valens I og IV) .

Nikkel er et enkelt stoff

Utbredelse i naturen:

Nikkel er ganske vanlig i naturen - innholdet i jordskorpen er ca. 0,01 % (masse). Den finnes i jordskorpen bare i bundet form; jernmeteoritter inneholder naturlig nikkel (opptil 8%). Innholdet i ultramafiske bergarter er omtrent 200 ganger høyere enn i sure bergarter (1,2 kg/t og 8 g/t). I ultramafiske bergarter er den dominerende mengden nikkel assosiert med oliviner som inneholder 0,13 - 0,41 % Ni. Det erstatter isomorf jern og magnesium. En liten del nikkel er tilstede i form av sulfider. Nikkel har siderofile og kalkofile egenskaper. Med økt innhold av svovel i magmaen oppstår nikkelsulfider sammen med kobber, kobolt, jern og platinoider. I den hydrotermiske prosessen, sammen med kobolt, arsen og svovel og noen ganger med vismut, uran og sølv, danner nikkel økte konsentrasjoner i form av nikkelarsenider og sulfider. Nikkel finnes ofte i sulfid- og arsenholdige kobber-nikkelmalmer.

- nikkel (rød nikkelkis, cupfernikkel) NiAs,
- kloantitt (hvit nikkelkis) (Ni, Co, Fe) As2,
- garnieritt (Mg, Ni)6(Si4O11)(OH)6*H2O og andre silikater,
- magnetisk pyritt (Fe, Ni, Cu) S,
- arsen-nikkel glans (gersdorffite) NiAsS,
- pentlanditt (Fe, Ni) 9S8.

Mye er allerede kjent om nikkel i organismer. Det er for eksempel fastslått at innholdet i menneskeblod endres med alderen, at hos dyr øker mengden nikkel i kroppen, og til slutt at det er noen planter og mikroorganismer - "konsentratorer" av nikkel, som inneholder tusenvis og til og med hundretusenvis av ganger mer nikkel enn miljøet.

Oppdagelseshistorikk:

Nikkel (engelsk, fransk og tysk nikkel) ble oppdaget i 1751. Men lenge før det var saksiske gruvearbeidere godt klar over malmen, som så ut som kobber og ble brukt i glassfremstilling for å farge glass grønt. Alle forsøk på å skaffe kobber fra denne malmen var mislykkede, og derfor på slutten av 1600-tallet. Malmen fikk navnet Kupfernickel, som omtrent betyr "kobberdjevelen." Denne malmen (rød nikkelkis NiAs) ble studert av den svenske mineralogen Kronstedt i 1751. Han klarte å få tak i grønt oksid og, ved å redusere sistnevnte, et nytt metall kalt nikkel. Da Bergman fikk metallet i renere form, fant han ut at metallets egenskaper lignet på jern; Nikkel har blitt studert mer detaljert av mange kjemikere, og starter med Proust. Nikkel er et skittent ord i gruvearbeidernes språk. Det ble dannet fra en korrupsjon av Nicolaus, et generisk ord som hadde flere betydninger. Men hovedsakelig tjente ordet Nicolaus til å karakterisere tosidige mennesker; i tillegg betydde det «rampete liten ånd», «bedragende loafer» osv. I russisk litteratur på begynnelsen av 1800-tallet. navnene Nikolan (Scherer, 1808), Nikolan (Zakharov, 1810), nikol og nikkel (Dvigubsky, 1824) ble brukt

Fysiske egenskaper:

Nikkel er et formbart og formbart metall. Den har et ansiktssentrert kubisk krystallgitter (parameter = 0,35238 nm). Smeltepunkt 1455°C, kokepunkt ca. 2900°C, tetthet 8,90 kg/dm3. Nikkel er ferromagnetisk, Curie-punktet er omtrent 358°C.

Elektrisk resistivitet 0,0684 μOhm m.

Koeffisient for lineær termisk utvidelse b=13,5?10?6 K?1 ved 0 °C.

Koeffisient for volumetrisk termisk ekspansjon = 38--39?10?6 K?1.

Elastisk modul 196--210 GPa.

Kjemiske egenskaper:

Nikkelatomer har en ekstern elektronkonfigurasjon på 3d84s2. Den mest stabile oksidasjonstilstanden for nikkel er Ni(II) Nikkel danner forbindelser med oksidasjonstilstander +1, +2, +3 og +4. Samtidig er nikkelforbindelser med en oksidasjonstilstand på +4 sjeldne og ustabile. Nikkeloksid Ni2O3 er et sterkt oksidasjonsmiddel. Nikkel er preget av høy korrosjonsbestandighet - stabil i luft, vann, alkalier og en rekke syrer. Kjemisk motstand skyldes dens tendens til passivering - dannelsen av en tett oksidfilm på overflaten, som har en beskyttende effekt. Nikkel løses aktivt i fortynnet salpetersyre: (3 Ni + 8 HNO_3 (30%) 3 Ni(NO_3)_2 + 2 NO + 4 H_2O) og i varm konsentrert svovelsyre: (Ni + 2 H_2SO_4 NiSO_4 + SO_2 + 2 H_2O)

Med saltsyre og fortynnede svovelsyrer går reaksjonen sakte. Konsentrert salpetersyre passiverer nikkel, men ved oppvarming skjer reaksjonen likevel (hovedproduktet av nitrogenreduksjon er NO2) Med karbonmonoksid CO danner nikkel lett flyktig og svært giftig karbonyl Ni(CO)4. Fint nikkelpulver er pyrofor ( selvantenner i luft) .Nikkel brenner kun i pulverform. Danner to oksider NiO og Ni2O3 og følgelig to hydroksider Ni(OH)2 og Ni(OH)3. De viktigste løselige nikkelsaltene er acetat, klorid, nitrat og sulfat. Vandige løsninger av salter er vanligvis farget grønne, mens vannfrie salter er gule eller brungule. Uløselige salter inkluderer oksalat og fosfat (grønt), tre sulfider: NiS (svart), Ni3S2 (gulaktig-bronse) og Ni3S4 (sølv-hvit). Nikkel danner også en rekke koordinasjons- og komplekse forbindelser. For eksempel er nikkeldimetylglyoksimat Ni(C4H6N2O2)2, som gir en klar rød farge i et surt miljø, mye brukt i kvalitativ analyse for påvisning av nikkel. En vandig løsning av nikkelsulfat er grønn i fargen. Vandige løsninger av nikkel(II)-salter inneholder heksakvanikkel(II)2+-ion.

Kvittering:

De totale reservene av nikkel i malm ved inngangen til 1998 er beregnet til 135 millioner tonn, inkludert pålitelige reserver på 49 millioner tonn. De viktigste nikkelmalmene - nikkel (kupfernikkel) NiAs, milleritt NiS, pentlanditt (FeNi)9S8 - inneholder også arsen, jern og svovel; magmatisk pyrrhotitt inneholder også pentlandittinneslutninger. Andre malmer som Ni også utvinnes fra inneholder urenheter av Co, Cu, Fe og Mg. Nikkel er noen ganger hovedproduktet i raffineringsprosessen, men oftere oppnås det som et biprodukt i andre metallprosesser. Av de pålitelige reservene, ifølge forskjellige kilder, er fra 40 til 66% nikkel i "oksiderte nikkelmalmer" (ONR), 33% i sulfidmalmer, 0,7% i andre. Fra 1997 var andelen nikkel produsert ved OHP-behandling omtrent 40% av den globale produksjonen. Under industrielle forhold er OHP delt inn i to typer: magnesium og jernholdig. Ildfaste magnesiummalmer blir som regel utsatt for elektrosmelting til ferronikkel (5-50% Ni + Co, avhengig av sammensetningen av råvarene og teknologiske funksjoner). De mest jernholdige - laterittmalmer behandles ved hydrometallurgiske metoder ved bruk av ammoniakk- karbonatutlekking eller svovelsyreautoklavutvasking. Avhengig av sammensetningen av råvarene og de teknologiske ordningene som brukes, er sluttproduktene til disse teknologiene: nikkeloksid (76-90% Ni), sinter (89% Ni), sulfidkonsentrater av forskjellige sammensetninger, samt metallelektrolytisk nikkel, nikkelpulver og kobolt. Mindre jernholdige - nontronittmalmer smeltes til matte. I fullsyklusbedrifter inkluderer videreforedlingsordningen konvertering, mattfyring og elektrisk smelting av nikkeloksid for å produsere metallisk nikkel. Underveis frigjøres den gjenvunnede kobolten i form av metall og/eller salter. En annen kilde til nikkel: i kullasken i Sør-Wales i England - opptil 78 kg nikkel per tonn. Det økte nikkelinnholdet i enkelte kull, oljer og skifer indikerer muligheten for nikkelkonsentrasjon i fossilt organisk materiale. Årsakene til dette fenomenet er ennå ikke avklart.

Applikasjon:

Nikkel er grunnlaget for de fleste superlegeringer - varmebestandige materialer som brukes i romfartsindustrien til kraftverksdeler. Monel-metall (65 -- 67 % Ni + 30 -- 32 % Cu + 1 % Mn), varmebestandig opp til 500 °C, svært korrosjonsbestandig; hvitt gull (for eksempel inneholder 585-standarden 58,5 % gull og en legering (ligatur) av sølv og nikkel (eller palladium)); nikrom, en legering av nikkel og krom (60 % Ni + 40 % Cr); permalloy (76 % Ni + 17 % Fe + 5 % Cu + 2 % Cr), har høy magnetisk følsomhet med svært lave hysterese-tap; invar (65 % Fe + 35 % Ni), utvider seg nesten ikke ved oppvarming; I tillegg inkluderer nikkellegeringer nikkel og krom-nikkel stål, nikkel sølv og ulike motstandslegeringer som konstantan, nikkel og manganin Nikkel er tilstede som en komponent i en rekke rustfrie stål.

Kjemisk teknologi.

I mange kjemiske teknologiske prosesser brukes Raney-nikkel som katalysator.

Strålingsteknologier.

Nuklidet 63Ni, som avgir β-partikler, har en halveringstid på 100,1 år og brukes i krytroner, samt elektronfangstdetektorer (ECD) i gasskromatografi.

Medisin.

Brukes ved produksjon av brakettsystemer (titannikkelid).

Protetikk.

Mynt.

Nikkel er mye brukt i produksjon av mynter i mange land. I USA er 5-centmynten i daglig tale kjent som nikkel.

(koordinasjonstall er angitt i parentes) Ni 2+ 0,069 nm (4), 0,077 nm (5), 0,083 nm (6).

Gjennomsnittlig nikkelinnhold i jordskorpen er 8-10 -3 masse%, i havvann 0,002 mg/l. Kjent ca. 50 nikkelmineraler, hvorav de viktigste er: pentlanditt (Fe,Ni) 9 S 8, milleritt NiS, garnieritt (Ni, Mg) 3 Si 4 O 10 (OH) 10. 4H 2 O, revdinskitt (ikke-puitt) (Ni, Mg) 3 Si 2 O 5 (OH) 4, nikkel NiAs, annabergitt Ni 3 (AsO 4) 2 8H 2 O. Nikkel utvinnes hovedsakelig fra sulfid kobber-nikkel malmer (Canada, Australia, Sør-Afrika) og fra silikatoksiderte malmer (Ny-Caledonia, Cuba, Filippinene, Indonesia, etc.). Verdens nikkelreserver på land er estimert til 70 millioner tonn.

Egenskaper. Nikkel er et sølvhvitt metall. Krystallisk. ansiktssentrert gitter kubikk, a = 0,35238 nm, z = 4, mellomrom. gruppe RT3t. T. pl. 1455 °C. t. balle 2900 °C; flåte 8,90 g/cm3; C0 p 26,1 J/(mol K); DH 0 pl 17,5 kJ/mol, DH 0 isp 370 kJ/mol; S 0 298 29,9 JDmol K); nivå av temperaturavhengighet av damptrykk for fast nikkel lgp(hPa) = 13,369-23013/T+0,520lgT+0,395T (298-1728K), for flytende lgp(hPa)=11,742-20830/T+ (0,61728-lgT)3170 K); temperaturkoeffisient lineær ekspansjon 13.5. 10-6K-1 (273-373 K); termisk ledningsevne 94,1 W/(m x x K) ved 273 K, 90,9 W/(m K) ved 298 K; g 1,74 N/m (1520 °C); r 7,5 10 -8 Ohm m, temperaturkoeffisient. r 6,75. 10-3K-1 (298-398 K); ferromagnet, Curie-punkt 631 K. Elastisk modul 196-210 GPa; s vekst 280-720 MPa; forholder seg forlengelse 40-50%; Brinell hardhet (glødet) 700-1000 MPa. Rent nikkel er et svært duktilt metall, kan behandles godt under kalde og varme forhold, kan rulles, trekkes og smi.

N nikkel er kjemisk inaktivt, men fint pulver oppnådd ved reduksjon av nikkelforbindelser med hydrogen ved lave temperaturer er pyrofor. Standard elektrodepotensial Ni 0 /Ni 2+ er 0,23 V. Ved normale temperaturer er nikkel i luft dekket med en tynn beskyttende film av nikkeloksid. Ikke interaksjon. med vann og luftfuktighet. Ved oppvarming Nikkeloksidasjon fra overflaten begynner ved ~ 800 °C. Nikkel reagerer veldig sakte med saltsyre, svovelsyre, fosforsyre og flussyre. Eddik og andre organisasjoner har praktisk talt ingen effekt på det. til deg, spesielt i fravær av luft. Reagerer godt med dil. HNO3, kons. HNO 3 passiveres. Løsninger og smelter av alkalier og alkalimetallkarbonater, samt flytende NH 3, påvirker ikke nikkel. Vandige løsninger NH 3 tilstede. luftkorrelerer nikkel.

N ikkel i dispergert tilstand har gode katalytiske egenskaper. aktivitet i områder med hydrogenering, dehydrogenering, oksidasjon, isomerisering, kondensasjon. De bruker enten skjelettnikkel (Raney-nikkel), oppnådd ved å legere med Al eller Si med lesten. utluting med alkali, eller nikkel på en bærer.

N ikkel absorberer H 2 og danner faste løsninger med det. NiH2-hydrider (stabile under 0°C) og det mer stabile NiH ble oppnådd indirekte. Nitrogen absorberes nesten ikke av nikkel opp til 1400 °C, pH-verdien til N 2 i metallet er 0,07 % ved 450 °C. Kompakt nikkel reagerer ikke med NH 3; dispergert nikkel danner Ni 3 N nitrid med det ved 300-450 °C.

Smeltet nikkel løser opp C for å danne karbid Ni 3 C, som spaltes under krystallisering av smelten, og frigjør grafitt; Ni 3 C i form av et grå-svart pulver (dekomponerer ved ~ 450 ° C) oppnås ved å karburisere nikkel i en CO-atmosfære ved 250-400 ° C. Dispergert nikkel med CO gir flyktig nikkeltetrakarbonyl Ni(CO)4. Når det er legert med Si, danner det silika; Ni 5 Si 2, Ni 2 Si og NiSi smelter henholdsvis kongruent. ved 1282, 1318 og 992 °C, henholdsvis Ni 3 Si og NiSi 2 - inkongruente. ved 1165 og 1125°C spaltes Ni3Si2 uten å smelte ved 845°C. Når den smeltes sammen med B gir det borider: Ni 3 B (smp. 1175 °C), Ni 2 B (1240 °C), Ni 3 B 2 (1163 °C), Ni 4 B 3 (1580 °C), NiB 12 ( 2320 °C), NiB (dekomponerer ved 1600 °C). Med Se-damp danner nikkel selenider: NiSe (smp. 980 °C), Ni 3 Se 2 og NiSe 2 (dekomponerer ved henholdsvis 800 og 850 ° C), Ni 6 Se 5 og Ni 21 Se 20 (finnes bare i faststoffet stat). Når nikkel er legert med Te, oppnås tellurider: NiTe og NiTe 2 (tilsynelatende dannes det et bredt område med faste løsninger mellom dem), etc.

Arsenat Ni 3 (AsO 4) 2. 8H2O-grønne krystaller; pH-verdi i vann 0,022%; to-tami brytes ned; over 200 °C dehydrerer det, ved ~ 1000 °C brytes det ned; katalysator for fremstilling av fast såpe.

Silikat Ni 2 SiO 4 - lysegrønne krystaller med rombisk mønster. rist; tett 4,85 g/cm3; dekomponerer uten å smelte ved 1545°C; uløselig i vann; gruvearbeider K-tami brytes sakte ned ved oppvarming. Aluminat NiAl 2 O 4 (nikkel spinell) - blå krystaller med kubikk. rist; smp. 2110°C; tett 4,50 g/cm3; ikke sol. i vann ; brytes sakte ned til-tami; hydrogeneringskatalysator.

De viktigste komplekse forbindelsene. nikkel-a m m i n s. Naib. Karakteristisk er henholdsvis heksamminer og akvatetramminer med kationer. 2+ og 2+. Disse er blå eller fiolette krystaller. in-va, vanligvis sol. i vann, i løsninger av en lys blå farge; når løsningene er kokt og når de utsettes for løsningen, dekomponerer de; dannes i løsninger under ammoniakkbehandling av nikkel- og koboltmalm.

I Ni(III)- og Ni(IV)-kompleksene er koordinasjonen antallet nikkel er 6. Eksempler er fiolett K 3 og rød K 2, dannet ved virkningen av F 2 på en blanding av NiCl 2 og KCl; sterke oksidasjonsmidler. Av andre typer er f.eks. kjente salter av heteropolysyrer. (NH4)6H7. 5H 2 O, et stort antall intra-komplekse forbindelser. Ni(II). Se også Organiske nikkelforbindelser.

Kvittering. Malmene behandles med pyro- og hydro-stål-lurgikk. vei. For silikatoksiderte malmer (kan ikke anrikes), brukes enten reduksjonsmiddel. smelting for å produsere ferronikkel, som deretter utsettes for spyling i en omformer for raffinering og anrikning, eller smelting for skjærsten med svovelholdige tilsetningsstoffer (FeS 2 eller CaSO 4). Den resulterende matten blåses i en omformer for å fjerne Fe, og deretter knuses og brennes for å redusere NiO fra det resulterende materialet. Metallisk nikkel oppnås ved smelting. Nikkelkonsentrater oppnådd fra foredling av sulfidmalm smeltes til matte med sist. tømming i omformeren. Fra kobber-nikkel-skjærsten, etter dens langsomme avkjøling ved flotasjon, isoleres Ni 3 S 2-konsentrat, som, i likhet med matte fra oksiderte malmer, brennes og reduseres.

En av måtene for hydroprosessering av oksiderte malmer er reduksjon av malm med generatorgass eller en blanding av H 2 og N 2 med påfølgende. utluting med NH 3 og CO 2 løsning med luftblåsing. Løsningen renses fra Co med ammoniumsulfid. Under dekomponeringen av løsningen med destillasjon av NH 3 utfelles nikkelhydroksokarbonat, som enten kalsineres og reduseres fra det resulterende NiO. Nikkel oppnås ved smelting, eller ved gjenoppløsning. i NH 3-løsningen og etter destillering av NH 3 fra massen, oppnås nikkel ved å redusere H 2. Dr. måte - utluting av oksidert malm med svovelsyre i en autoklav. Fra den resulterende løsningen, etter dens rensing og nøytralisering, utfelles nikkel med hydrogensulfid under trykk og det resulterende NiS-konsentratet behandles som matte.

Hydroprosessering av nikkelsulfidmaterialer (konsentrater, matter) reduseres til autoklavert oksidasjon. utluting med enten NH 3 -løsninger (ved lavt Co-innhold) eller H 2 SO 4. Fra ammoniakkløsninger etter separering av CuS utfelles nikkel med hydrogen under trykk. For Ni-separasjon,Ekstraksjon av Co og Cu fra ammoniakkløsninger brukes også. metoder som først og fremst bruker chelaterende ekstraksjonsmidler.

Autoklavoksidasjonsutluting for å produsere sulfatløsninger brukes både for anrikede materialer (matter) med overføring av nikkel og andre metaller inn i løsningen, og for dårlige pyrrhotium Fe 7 S 8 konsentrater. I det siste tilfellet er den dominerende oksidert. pyrrhotite, som gjør det mulig å isolere elementært S og sulfidkonsentrat, som videre smeltes til nikkelmatte.

Dette sølvgrå metallet tilhører overgangsmetallet - det har både alkaliske og sure egenskaper. De viktigste fordelene med metallet er formbarhet, duktilitet og høye anti-korrosjonsegenskaper. Hvor og hvordan nikkel brukes - les nedenfor.

På grunn av tilstedeværelsen av en oksidfilm på overflaten, er metallet utstyrt med evnen til å motstå korrosjon perfekt. I tillegg beskytter belegget av dette metallet pålitelig deler og gjenstander laget av andre materialer mot oksidasjon. Dette er grunnen til at nikkel er mye brukt i moderne industri.

I tillegg har elementet ikke bare anti-korrosjonsegenskaper. Den motstår perfekt effekten av forskjellige alkalier. På grunn av dette brukes den til å beskytte alle typer aluminiums-, jern- og støpejernsdeler beregnet for bruk i aggressive miljøer. Blant annet for produksjon av flyblader, tanker for transport av farlige stoffer og annet utstyr til kjemisk industri.

Hvis vi snakker om andre områder av livet vårt der bruken av nikkel er i stor skala i dag, er det verdt å nevne produksjon:

proteser og tannregulering for medisinske behov;
batterier;
kjemiske reagenser;
"hvitt gull" i smykkeindustrien;
viklinger for strenger av musikkinstrumenter.

Legeringer

På grunn av dets anti-korrosjonsegenskaper er elementet mye brukt til produksjon av ulike legeringer fra jern, kobber, titan, tinn, molybden, etc. Mer enn 80 prosent av det totale volumet Ni utvunnet på verdensbasis forbrukes til dette, avleiringer hvorav er lokalisert i Russland (Ural, Murmansk og Voronezh-regioner, Norilsk-regionen) Sør-Afrika, Canada, Hellas, Albania og andre land. Ni brukes til å lage rustfritt stål. Legeringer med jern brukes i nesten alle grener av moderne industri, så vel som i bygging av sivile eller industrielle anlegg.

Som et resultat av forskjellige prosentvise kombinasjoner med kobber oppnås legeringene Monel, Constantine og andre. De brukes til fremstilling av mynter, lagringstanker for svovelsyre, perklorsyre eller fosforsyre, reservedeler og maskindeler (ventiler, varmevekslere, foringer, fjærer, impellerblader) beregnet for bruk under høy belastning.

Legeringer med tilsetning av krom - nikrom - er varmebestandige og brukes derfor til fremstilling av strukturelle elementer i gassturbiner, deler av jetmotorer og utstyr for atomreaktorer.

Ved å tilsette molybden får man legeringer som er motstandsdyktige mot syrer og andre aggressive forbindelser (tørr klor).

Legeringer som inneholder aluminium, jern, kobber og kobolt - alnic og magneto - har egenskapene til permanente magneter og brukes til fremstilling av ulike radiomåleinstrumenter og elektrisk utstyr.

Produkter laget av invar - en legering med tilsetning av jern (Ni - 35 prosent, Fe - 65%) har egenskapen til praktisk talt ikke å strekke seg ved oppvarming.

Andre applikasjoner

En av de vanligste bruksområdene for nikkel i industrien i dag er nikkelplettering, som er påføring av et tynt lag nikkel (tykkelse fra 12 til 36 mikrometer) på overflaten av andre metaller ved hjelp av en galvaniseringsmetode. Anti-korrosjonsbehandling utføres på denne måten:

metallrør;
retter;
servise;
kraner og kraner for kjøkkenet eller badet;
møbelbeslag og andre dekorative produkter.

Gjenstander behandlet på denne måten vil være pålitelig beskyttet mot fuktighet i lang tid, og også, takket være sølvbelegget som ikke vil falme over tid, vil beholde et presentabelt utseende.

Historie

Nikkel (engelsk, fransk og tysk nikkel) ble oppdaget i 1751. Men lenge før det var saksiske gruvearbeidere godt klar over malmen, som så ut som kobbermalm og ble brukt i glassfremstilling for å farge glass grønt. Alle forsøk på å skaffe kobber fra denne malmen var mislykkede, og derfor på slutten av 1600-tallet. Malmen fikk navnet Kupfernickel, som omtrent betyr "kobberdjevelen." Denne malmen (rød nikkelkis NiAs) ble studert av den svenske mineralogen Kronstedt i 1751. Han klarte å få tak i grønt oksid og, ved å redusere sistnevnte, et nytt metall kalt nikkel. Da Bergman fikk metallet i renere form, fant han ut at metallets egenskaper lignet på jern; Nikkel har blitt studert mer detaljert av mange kjemikere, og starter med Proust. Nikkel er et skittent ord i gruvearbeidernes språk. Det ble dannet fra en korrupsjon av Nicolaus, et generisk ord som hadde flere betydninger. Men hovedsakelig tjente ordet Nicolaus til å karakterisere tosidige mennesker; i tillegg betydde det «rampete liten ånd», «bedragende slacker», osv. I russisk litteratur tidlig på 1800-tallet. navnene Nikolan (Scherer, 1808), Nikolan (Zakharov, 1810), nikol og nikkel (Dvigubsky, 1824) ble brukt.

Fysiske egenskaper

Metallisk nikkel har en sølvaktig farge med en gulaktig fargetone, er veldig hard, seig og formbar, polerer godt, tiltrekkes av en magnet og viser magnetiske egenskaper ved temperaturer under 340 °C.

Kjemiske egenskaper
Nikkeldiklorid (NiCl2)

Nikkelatomer har en ekstern elektronkonfigurasjon på 3d84s2. Den mest stabile oksidasjonstilstanden for nikkel er Ni(II).
Nikkel danner forbindelser med oksidasjonstilstander +2 og +3. I dette tilfellet er nikkel med en oksidasjonstilstand på +3 bare tilgjengelig i form av komplekse salter. Et stort antall vanlige og komplekse forbindelser er kjent for nikkel +2 forbindelser. Nikkeloksid Ni2O3 er et sterkt oksidasjonsmiddel.
Nikkel er preget av høy korrosjonsbestandighet - det er stabilt i luft, vann, alkalier og en rekke syrer. Kjemisk motstand skyldes dens tendens til passivering - dannelsen av en tett oksidfilm på overflaten, som har en beskyttende effekt. Nikkel oppløses aktivt i salpetersyre.
Med karbonmonoksid CO danner nikkel lett den flyktige og svært giftige karbonyl Ni(CO)4.
Fint nikkelpulver er pyrofor (selvantenner i luft).

Nikkel brenner kun i pulverform. Danner to oksider NiO og Ni2O3 og følgelig to hydroksider Ni(OH)2 og Ni(OH)3. De viktigste løselige nikkelsaltene er acetat, klorid, nitrat og sulfat. Løsninger er vanligvis farget grønne, og vannfrie salter er gule eller brungule. Uløselige salter inkluderer oksalat og fosfat (grønt), tre sulfider NiS (svart), Ni2S3 (gulaktig-bronse) og Ni3S4 (svart). Nikkel danner også en rekke koordinasjons- og komplekse forbindelser. For eksempel er nikkeldimetylglyoksimat Ni(C4H6N2O2)2, som gir en klar rød farge i et surt miljø, mye brukt i kvalitativ analyse for påvisning av nikkel
En vandig løsning av nikkelsulfat i en krukke er grønn.

Vandige løsninger av nikkel(II)-salter inneholder heksakvanikkel(II)2+-ion. Når en ammoniakkløsning tilsettes til en løsning som inneholder disse ionene, utfelles nikkel(II)hydroksid, et grønt, gelatinaktig stoff. Dette bunnfallet løses opp når overskudd av ammoniakk tilsettes på grunn av dannelsen av heksamminnikkel(II)2+-ioner.
Nikkel danner komplekser med tetraedriske og plane kvadratiske strukturer. For eksempel har tetrachloronicickelate(II)2−-komplekset en tetraedrisk struktur, mens tetracyanonickelate(II)2−-komplekset har en plan kvadratisk struktur.
Kvalitativ og kvantitativ analyse bruker en alkalisk løsning av butandion-dioksim, også kjent som dimetylglyoksim, for å oppdage nikkel(II)-ioner. Når det reagerer med nikkel(II)ioner, dannes den røde koordinasjonsforbindelsen bis(butandiondioximato)nikkel(II). Det er en chelatforbindelse og butandiondioksimatliganden er bidentat.

Å være i naturen

* nikkel (rød nikkelkis, cupfernikkel) NiAs
* kloantitt (hvit nikkelkis) (Ni, Co, Fe)As2
* garnieritt (Mg, Ni)6(Si4O11)(OH)6*H2O og andre silikater
* magnetisk pyritt (Fe, Ni, Cu)S
* arsen-nikkel glans (gersdorffite) NiAsS,
* pentlanditt (Fe,Ni)9S8

I planter i gjennomsnitt 5 × 10−5 vektprosent nikkel, hos marine dyr - 1,6 × 10−4, hos landdyr - 1 × 10−6, i menneskekroppen - 1...2 × 10−6 . Mye er allerede kjent om nikkel i organismer. Det er for eksempel fastslått at innholdet i menneskeblod endres med alderen, at hos dyr øker mengden nikkel i kroppen, og til slutt at det er noen planter og mikroorganismer - "konsentratorer" av nikkel, som inneholder tusenvis og til og med hundretusenvis av ganger mer nikkel enn miljøet.
Nikkelmalmforekomster

De viktigste forekomstene av nikkelmalm er lokalisert i Canada, Russland, Ny-Caledonia, Filippinene, Indonesia, Kina, Finland og Australia. Naturlige isotoper av nikkel.
Naturlig nikkel inneholder 5 stabile isotoper: 58Ni (68,27%), 60Ni (26,10%), 61Ni (1,13%), 62Ni (3,59%), 64Ni (0,91%).

Kvittering

De mest jernholdige laterittmalmene behandles ved hydrometallurgiske metoder ved bruk av ammoniakkkarbonatutluting eller svovelsyreautoklavutluting. Avhengig av sammensetningen av råvarene og de teknologiske ordningene som brukes, er sluttproduktene til disse teknologiene: nikkeloksid (76-90% Ni), sinter (89% Ni), sulfidkonsentrater av forskjellige sammensetninger, samt metallelektrolytisk nikkel, nikkelpulver og kobolt.
Mindre jernholdige nontronittmalmer smeltes til matte. I fullsyklusbedrifter inkluderer videreforedlingsordningen konvertering, mattfyring og elektrisk smelting av nikkeloksid for å produsere metallisk nikkel. Underveis frigjøres den gjenvunnede kobolten i form av metall og/eller salter. En annen kilde til nikkel: i kullasken i Sør-Wales i England - opptil 78 kg nikkel per tonn. Det økte nikkelinnholdet i enkelte kull, oljer og skifer indikerer muligheten for nikkelkonsentrasjon i fossilt organisk materiale. Årsakene til dette fenomenet er ennå ikke avklart.

Hovedtyngden av nikkel er hentet fra garnieritt og magnetisk pyritt.

1. Silikatmalm reduseres med kullstøv i roterende rørovner til jern-nikkel pellets (5-8 % Ni), som deretter renses for svovel, kalsineres og behandles med en ammoniakkløsning. Etter surgjøring av løsningen oppnås metall fra den elektrolytisk.
2. Karbonylmetoden (Mond-metoden). Først oppnås kobber-nikkel-matte fra sulfidmalm, som CO føres over under høyt trykk. Det dannes svært flyktig tetrakarbonylnikkel, hvis termiske dekomponering gir et spesielt rent metall.
3. Aluminotermisk metode for utvinning av nikkel fra oksidmalm: 3NiO + 2Al = 3Ni +Al2O3

applikasjon

Legeringer

Nikkel er grunnlaget for de fleste superlegeringer - varmebestandige materialer som brukes i romfartsindustrien til kraftverksdeler.

* Monel-metall (65 - 67% Ni + 30 - 32% Cu + 1% Mn), varmebestandig opp til 500 °C, svært korrosjonsbestandig;
* hvitt gull (for eksempel inneholder 585-standarden 58,5 % gull og en legering (ligatur) av sølv og nikkel (eller palladium));
* nikrom, motstandslegering (60% Ni + 40% Cr);
* permalloy (76 % Ni + 17 % Fe + 5 % Cu + 2 % Cr), har høy magnetisk følsomhet med svært lave hysterese-tap;
* invar (65 % Fe + 35 % Ni), forlenges nesten ikke ved oppvarming;
* I tillegg inkluderer nikkellegeringer nikkel og krom-nikkel stål, nikkel sølv og ulike motstandslegeringer som konstantan, nikkel og manganin.

Nikkelbelegg

Nikkelbelegg er dannelsen av et nikkelbelegg på overflaten av et annet metall for å beskytte det mot korrosjon. Det utføres ved elektroplettering ved bruk av elektrolytter som inneholder nikkel(II)sulfat, natriumklorid, borhydroksid, overflateaktive stoffer og glansmidler, og løselige nikkelanoder. Tykkelsen på det resulterende nikkellaget er 12 - 36 mikron. Stabil overflateglans kan sikres ved påfølgende forkromning (kromlagtykkelse 0,3 mikron).

Strømløs nikkelplettering utføres i en løsning av en blanding av nikkel(II)klorid og natriumhypofosfitt i nærvær av natriumsitrat:

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

Prosessen utføres ved pH 4 - 6 og 95 ° C.

Batteriproduksjon

Produksjon av jern-nikkel, nikkel-kadmium, nikkel-sink, nikkel-hydrogen batterier.

Strålingsteknologier

Nuklidet 63Ni, som avgir β+-partikler, har en halveringstid på 100,1 år og brukes i krytroner.

Medisin

* Brukes ved produksjon av brakettsystemer (titannikkelid).
* Protetikk

Mynt

Nikkel er mye brukt i produksjon av mynter i mange land. I USA er 5-centmynten i daglig tale kjent som nikkel.

Biologisk rolle

Biologisk rolle: nikkel er et av sporelementene som er nødvendige for normal utvikling av levende organismer. Imidlertid er lite kjent om dens rolle i levende organismer. Det er kjent at nikkel deltar i enzymatiske reaksjoner hos dyr og planter. Hos dyr akkumuleres det i keratinisert vev, spesielt fjær. Økt nikkelinnhold i jordsmonn fører til endemiske sykdommer - stygge former oppstår i planter, og øyesykdommer hos dyr assosiert med akkumulering av nikkel i hornhinnen. Toksisk dose (for rotter) - 50 mg. Flyktige nikkelforbindelser er spesielt skadelige, spesielt dets tetrakarbonyl Ni(CO)4. Maksimalt tillatt konsentrasjon for nikkelforbindelser i luft varierer fra 0,0002 til 0,001 mg/m3 (for ulike forbindelser).

Fysiologisk virkning

Nikkel er hovedårsaken til allergier (kontakteksem) mot metaller som kommer i kontakt med huden (smykker, klokker, dongeristifter). Den europeiske union begrenser nikkelinnholdet i produkter som kommer i kontakt med menneskelig hud.
Nikkelkarbonyl er veldig giftig. Maksimal tillatt konsentrasjon av dampene i luften i industrilokaler er 0,0005 mg/m³.
På 1900-tallet ble det funnet at bukspyttkjertelen er svært rik på nikkel. Når nikkel administreres etter insulin, forlenges virkningen av insulin og dermed øker den hypoglykemiske aktiviteten. Nikkel påvirker enzymatiske prosesser, oksidasjon av askorbinsyre, og akselererer overgangen av sulfhydrylgrupper til disulfidgrupper. Nikkel kan hemme virkningen av adrenalin og senke blodtrykket. Overdreven inntak av nikkel i kroppen forårsaker vitiligo. Nikkel avsettes i bukspyttkjertelen og biskjoldkjertlene.