Слово Как пишется никель в таблице менделеева - однокоренные слова и морфемный разбор слова (приставка, корень, суффикс, окончание):

Никель как химический элемент таблицы Менделеева

Как был открыт Никель

История никеля как химического элемента начинается сравнительно недавно. Дело в том, что никель очень похож на серебро и осознанное применение никеля началось относительно недавно. Ключевое слово в предыдущей фразе «осознанное», так как анализы археологов показывают, что изделия из никеля можно отследить вплоть до 3500 года до Нашей Эры. Древнекитайские тексты указывают на то, что медноникелевый сплав (купферникель) был довольно популярен начиная приблизительно с 1700 по 1500 год до Нашей Эры. В те времена ее называли «белая медь». Такие правители Агафокл Дикайос(190 — 180 год до Нашей Эры), Евтидем II(180 год до Нашей Эры) чеканили монеты именно из этого сплава.

Открытие самого химического элемента произошло только в 1751 году. В этом году шведский химик и минеролог Аксель Фредерик Кронштедт обнаружил ранее неизвестный металл в купферникеле. Аксель назвал этот элемент в честь горного духа Никеля. Купферникель долгое время был единственным источником никеля на Земле, пока не открыли рудники кобальта, где никель является побочным продуктом производства. Это событие произошло около 1824 года. Первая крупномасштабная плавка никеля началась в Норвегии в 1848 году из пирротина. Далее начали открывать и осваивать новые источники никеля. В том числе и в России была обнаружена и освоена никелевая шахта. Добыча никеля началась в Норильске в 1883 году.

Где и как добывают Никель

Ежегодная мировая добыча никеля составляет около 2,3 млн тонн. Ведущими странами-производителями являются Индонезия, Филиппины, Россия, Австралия и Канада. Причем на Индонезию, Филиппины и Россию приходится около половины мировой добычи — 560, 340 и 210 тысяч тонн соответственно. Крупнейшими месторождениями, за вычетом РФ, в Европе является Финляндия и Греция. По предварительным оценкам у этих двух стран запасы никеля составляют более 130 миллионов тонн.

Сам никель добывают из никельсодержащей руды обычным методом обжига и восстановления. После этого процесса получается элемент чистотой порядка 75%. Во многих случаях изготовления нержавеющей стали такой чистоты никеля достаточно. Современных методов обработки никелевой руды достаточно много. При этом даже в некоторых случаях процент чистоты элемента увеличивается.

Общая картина получения чистого никеля выглядит следующим образом. Сульфидная руда обрабатывается пирометаллургическими методами для получения штейна, который является промежуточным звеном при получении никеля. Никелевый штейн обрабатывается по методу Шеррита-Гордона, который заключается в первоначальном удалении меди с помощью сероводорода. Оставшееся соединение кобальта и никеля разделяется растворителем. В ходе этих операций получается никель чистотой свыше 99%.

Мировая цена на никель очень не стабильна и зависит от многих факторов. К примеру, в 2007 году стоимость тонны никеля оценивалась в 52 300 американских долларов. В 2017 году стоимость такой же массы оценивалась в 11 000$.

Распространенность Никеля

Распространенность такого химического элемента как никель является довольно неоднозначной. Содержание никеля в земной коре составляет около 0,008%. Основываясь на геохимических и геофизических данных предполагается, что большая часть никеля содержится в ядре Земли. Там он образует железно-никелевые сплавы при огромной температуре и его массовая доля составляет около 5%. В металлической (элементарной) форме никель встречается очень редко. На сегодняшний день по всему миру насчитывается только 50 мест. Эти месторождения принадлежат таким странам как Россия, США, Китай, Канада и Австралия.

Большая часть производства никеля основана на сульфидных рудах и никельсодержащих минералах. К сульфидным рудам относят пентландит и никелевый магнитный гравий. В пентландите массовая доля никеля может достигать 35%. Вообще, чтобы добывать никель было экономически выгодно его содержание в источнике(минерале или руде) должно превышать 0,5%.

К латеритным никельсодержащим рудам относятся латерит, гарнерит, непуит и вилемсит. Особенно важными никельсодержащими минералами являются миллерит и никелит. В этих минералах содержание никеля может составлять свыше 60%. Правда эти минералы являются довольно редкими. На сегодняшний день современной науке известно окодо 200 никельсодержащих минералов. Самым редкими из них являются бунсенит, хеазлвудит и аваруит. Самое высокое содержание никеля в бунсените — 78,8%, а в хеазлвудите и аваруите по 73% и 72% соответственно.

Применение Никеля

Применение никеля на сегодняшний день является не самым широким. В процентном соотношении их можно разделить на следующие подгруппы. 68% никеля расходуется на производство нержавеющих сталей. 10% расходуется на производство цветных сплавов. 9% приходится на изготовление гальванических покрытий. 7% тратится ежегодно на производство легированных сталей. 3% расходуется на литейное производство и оставшиеся 4% на другие нужды, в том числе и на производство батарей.

Никель используется во многих специфических и узнаваемых промышленных и потребительских товарах. В пример можно привести алникомагниты, монеты, заряжаемые батареи, гитарные струны и исполнительные элементы микрофонов. Так же никель используется в качестве гальванических покрытий на сантехнике и специальных сплавах, таких как пермаллой, элинвар и инвар. Еще одним практическим применением никеля является окрашивание стекла в зеленый цвет.

Никель преимущественно является легированным металлом, и его основное применение — в никелевых сталях и никелевых чугунах, в которых он обычно увеличивает предел прочности на разрыв, ударную вязкость и предел упругости. Он широко используется во многих других сплавах, в том числе никелевых латунях и бронзах, а также в сплавах с медью, хромом, алюминием, свинцом, кобальтом, серебром и золотом. Никелевая пена или никелевая сетка используется в газодиффузионных электродах для щелочных топливных элементов.

Интересные факты

Источник

Никель

Название, символ, номер Ни́кель / Niccolum (Ni), 28 Атомная масса
(молярная масса) 58,6934(4) а. е. м. (г/моль) Электронная конфигурация [Ar] 3d 8 4s 2 Радиус атома 124 пм Ковалентный радиус 115 пм Радиус иона (+2e) 69 пм Электроотрицательность 1,91 (шкала Полинга) Электродный потенциал -0,25 В Степени окисления 3, 2, 0 Энергия ионизации
(первый электрон) 736,2 (7,63) кДж/моль (эВ) Плотность (при н. у.) 8,902 г/см³ Температура плавления 1726 K (1453 °C, 2647 °F) Температура кипения 3005 K (2732 °C, 4949 °F) Уд. теплота плавления 17,61 кДж/моль Уд. теплота испарения 378,6 кДж/моль Молярная теплоёмкость 26,1 Дж/(K·моль) Молярный объём 6,6 см³/моль Структура решётки кубическая гранецентрированая Параметры решётки 3,524 Å Температура Дебая 375 K Теплопроводность (300 K) 90,9 Вт/(м·К) Номер CAS 7440-02-0

Содержание

Происхождение названия

Элемент получил своё название от имени злого духа гор немецкой мифологии, который подбрасывал искателям меди минерал мышьяково-никелевый блеск, похожий на медную руду (ср. нем. Nickel — озорник); при выплавлении руд никеля выделялись мышьяковые газы, из-за чего ему и приписали дурную славу.

История

Никель (англ., франц. и нем. Nickel) открыт в 1751 г. Однако задолго до этого саксонские горняки хорошо знали руду, которая внешне походила на медную и применялась в стекловарении для окраски стёкол в зелёный 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 «Медный дьявол». Данную руду (красный никелевый колчедан NiAs) в 1751 г. исследовал шведский минералог Кронштедт. Ему удалось получить зелёный окисел и путём 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 искажённого 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).

Физические свойства

Никель — серебристо-белый металл, не тускнеет на воздухе. Имеет гранецентрированную кубическую решетку с периодом a = 0,35238 нм, пространственная группа Fm3m. В чистом виде весьма пластичен и поддается обработке давлением. Является ферромагнетиком с точкой Кюри 358 °C.

Химические свойства

Никель образует соединения со степенью окисления +1, +2, +3 и +4. При этом соединения никеля со степенью окисления +4 редкие и неустойчивые. Оксид никеля Ni₂O₃ является сильным окислителем.

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 плёнки, обладающей защитным действием. Никель активно растворяется в разбавленной азотной кислоте:

и в горячей концентрированной серной:

С соляной и с разбавленной серной кислотами реакция протекает медленно. Концентрированная азотная кислота пассивирует никель, однако при нагревании реакция всё же протекает (основной продукт восстановления азота — NO₂).

С оксидом углерода CO никель легко образует летучий и очень 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. Водные растворы солей окрашены обычно в зелёный цвет, а безводные соли — жёлтые или коричнево-жёлтые. К нерастворимым солям относятся оксалат и фосфат (зелёные), три сульфида: NiS (черный), Ni₃S₂ (желтовато-бронзовый) и Ni₃S₄ (серебристо-белый). Никель также образует многочисленные координационные и комплексные соединения. Например, диметилглиоксимат никеля Ni(C₄H₆N₂O₂)₂, дающий чёткую красную окраску в кислой среде, широко используется в качественном анализе для обнаружения никеля.

Никель образует комплексы с тетраэдрической и с плоской квадратной структурой. Например, комплекс тетрахлороникелат (II) [NiCl₄] 2− имеет тетраэдрическую структуру, а комплекс тетрацианоникелат(II) [Ni(CN)₄] 2− имеет плоскую квадратную структуру.

В качественном и количественном анализе для обнаружения ионов никеля (II) используется щелочной раствор бутандиондиоксима, известного также под названиями диметилглиоксим и реактив Чугаева. То, что это вещество является реактивом на никель, установил в 1905 году Л. А. Чугаев. При его взаимодействии с ионами никеля (II) образуется красное координационное соединение бис(бутандиондиоксимато)никель(II). Это — хелатное соединение, и бутандиондиоксимато-лиганд является бидентатным.

Нахождение в природе

Никель довольно распространён в природе — его содержание в земной коре составляет ок. 0,01 %(масс.). В земной коре встречается только в связанном виде, в железных метеоритах содержится самородный никель (от 5 до 25 %). Содержание его в ультраосновных породах примерно в 200 раз выше, чем в кислых (1,2 кг/т и 8г/т). В ультраосновных породах преобладающее количество никеля связано с оливинами, содержащими 0,13—0,41 % Ni. Он изоморфно замещает железо и магний. Небольшая часть никеля присутствует в виде сульфидов. Никель проявляет сидерофильные и халькофильные свойства. При повышенном содержании в магме серы возникают сульфиды никеля вместе с медью, кобальтом, железом и платиноидами. В гидротермальном процессе совместно с кобальтом, мышьяком и серой и иногда с висмутом, ураном и серебром, никель образует повышенные концентрации в виде арсенидов и сульфидов никеля. Никель обычно содержится в сульфидных и мышьяк-содержащих медно-никелевых рудах.

Месторождения никелевых руд

Основные месторождения никелевых руд находятся в Канаде, России (Мурманская область, Норильский район, Урал, Воронежская область), Кубе, ЮАР, Албании, Греции, а также на Новой Каледонии и Украине.

Природные изотопы никеля

Природный никель содержит 5 стабильных изотопов: 58 Ni (68,27 %), 60 Ni (26,10 %), 61 Ni (1,13 %), 62 Ni (3,59 %), 64 Ni (0,91 %). Существуют также искусственно созданные изотопы никеля, самые стабильные из которых — 59 Ni (период полураспада 100 тысяч лет), 63 Ni (100 лет) и 56 Ni (6 суток).

Получение

Общие запасы никеля в рудах на начало 1998 года 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 никелевых 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. Ещё 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.

«Никель долгое время не могли получить в пластичном виде вследствие того, что он всегда имеет небольшую примесь серы в форме сульфида никеля, расположенного тонкими, хрупкими прослойками на границах металла. Добавление к расплавленному никелю небольшого количества магния переводит серу в форму соединения с магнием, которое выделяется в виде зерен, не нарушая пластичности металла.»

Основную массу никеля получают из гарниерита и магнитного колчедана.

Применение

В 2015 году 67 % потребления никеля пришлось на производство нержавеющей стали, 17 % на сплавы без железа, 7 % на никелирование и 9 % на прочие применения, такие как аккумуляторы, порошковая металлургия и химические реактивы.

Сплавы

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

Никелирование

Никелирование — создание никелевого покрытия на поверхности другого металла с целью предохранения его от коррозии. Проводится гальваническим способом с использованием электролитов, содержащих сульфат никеля(II), хлорид натрия, гидроксид бора, поверхностно-активные и глянцующие вещества, и растворимых никелевых анодов. Толщина получаемого никелевого слоя составляет 12—36 мкм. Устойчивость блеска поверхности может быть обеспечена последующим хромированием (толщина слоя хрома — 0,3 мкм).

Бестоковое никелирование проводится в растворе смеси хлорида никеля(II) и гипофосфита натрия в присутствии цитрата натрия:

Процесс проводят при рН 4—6 и 95 °C.

Производство аккумуляторов

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

Химическая технология

Во многих химико-технологических процессах в качестве катализатора используется никель Ренея.

Радиационные технологии

Медицина

Монетное дело

Никель широко применяется при производстве монет во многих странах. В США монета достоинством в 5 центов носит разговорное название «никель».

Музыкальная промышленность

Также никель используется для производства обмотки струн музыкальных инструментов.

Цены на никель

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/м 3 (для различных соединений).

Физиологическое действие

Никель и его соединения токсичны и канцерогены.

Никель — основная причина аллергии (контактного дерматита) на металлы, контактирующие с кожей (украшения, часы, джинсовые заклепки). В 2008 году Американским обществом контактного дерматита никель был признан «Аллергеном года». В Евросоюзе ограничено содержание никеля в продукции, контактирующей с кожей человека.

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 давление. Избыточное поступление никеля в организм вызывает витилиго. Депонируется никель в поджелудочной и околощитовидной железах.

Источник

Никель (хим. элемент)

В ряду напряжений Ni стоит правее Fe (их нормальные потенциалы соответственно ‒0,44 в и ‒0,24 в ) и поэтому медленнее, чем Fe, растворяется в разбавленных кислотах. По отношению к воде Н. устойчив. Органические кислоты действуют на Н. лишь после длительного соприкосновения с ним. Серная и соляная кислоты медленно растворяют Н.; разбавленная азотная ‒ очень легко; концентрированная HNO 3 пассивирует Н., однако в меньшей степени, чем железо.

Получение. Около 80% Н. от общего его производства (без СССР) получают из сульфидных медно-никелевых руд. После селективного обогащения методом флотации из руды выделяют медный, никелевый и пирротиновый концентраты. Никелевый рудный концентрат в смеси с флюсами плавят в электрических шахтах или отражательных печах с целью отделения пустой породы и извлечения Н. в сульфидный расплав (штейн), содержащий 10‒15% Ni. Обычно электроплавке (основной метод плавки в СССР) предшествуют частичный окислительный обжиг и окускование концентрата. Наряду с Ni в штейн переходят часть Fe, Со и практически полностью Сu и благородные металлы. После отделения Fe окислением (продувкой жидкого штейна в конвертерах) получают сплав сульфидов Cu и Ni ‒ файнштейн, который медленно охлаждают, тонко измельчают и направляют на флотацию для разделения Cu, и Ni. Никелевый концентрат обжигают в кипящем слое до NiO. Металл получают восстановлением NiO в электрических дуговых печах. Из чернового Н. отливают аноды и рафинируют электролитически. Содержание примесей в электролитном Н. (марка 110) 0,01%.

Для разделения Cu и Ni используют также т. н. карбонильный процесс, основанный на обратимости реакции:

Получение карбонила проводят при 100‒200 атм и при 200‒250 °С, а его разложение ‒ без доступа воздуха при атмосферном давлении и около 200 °С. Разложение Ni (CO) 4 используют также для получения никелевых покрытий и изготовления различных изделий (разложение на нагретой матрице).

Из силикатных (окисленных) руд Н. также может быть сконцентрирован в штейне при введении в шихту плавки флюсов ‒ гипса или пирита. Восстановительно-сульфидирующую плавку проводят обычно в шахтных печах; образующийся штейн содержит 16‒20% Ni, 16‒18% S, остальное ‒ Fe. Технология извлечения Н. из штейна аналогична описанной выше, за исключением того, что операция отделения Cu часто выпадает. При малом содержании в окисленных рудах Со их целесообразно подвергать восстановительной плавке с получением ферроникеля, направляемого на производство стали. Для извлечения Н. из окисленных руд применяют также гидрометаллургические методы ‒ аммиачное выщелачивание предварительно восстановленной руды, сернокислотное автоклавное выщелачивание и др.

Значительное количество Н. расходуется для производства щелочных аккумуляторов и антикоррозионных покрытий. Ковкий Н. в чистом виде применяют для изготовления листов, труб и т.д. Он используется также в химической промышленности для изготовления специальной химической аппаратуры и как катализатор многих химических процессов. Н. ‒ весьма дефицитный металл и по возможности должен заменяться другими, более дешёвыми и распространёнными материалами.

Лит.: Рипан Р., Четяну И., Неорганическая химия, т. 2 ‒ Металлы, пер. с рум., М., 1972, с. 581‒614; Справочник металлурга по цветным металлам, т. 2 ‒ Цветные металлы, М., 1947 (Металлургия никеля, с. 269‒392); Войнар А. И., Биологическая роль микроэлементов в организме животных и человека, 2 изд., М., 1960; Биологическая роль микроэлементов и их применение в сельском хозяйстве и медицине, т. 1‒2, Л., 1970.

Источник