Відкрити головне меню

Нікель[2] (англ. nickel, нім. Nickel n) — хімічний елемент, метал сріблясто-білого кольору, дуже твердий, добре полірується, притягується магнітом.

Нікель (Ni)
Атомний номер 28
Зовнішній вигляд простої речовини твердий ковкий
сріблясто-білий метал нікель
Nickel electrolytic and 1cm3 cube.jpg
Властивості атома
Атомна маса (молярна маса) 58,6934 а.о.м. (г/моль)
Радіус атома 124 пм
Енергія іонізації (перший електрон) 736,2(7,63) кДж/моль (еВ)
Електронна конфігурація [Ar] 3d8 4s2
Хімічні властивості
Ковалентний радіус 115 пм
Радіус іона (+2e) 69 пм
Електронегативність (за Полінгом) 1,91
Електродний потенціал 0
Ступені окиснення 3, 2, 0
Термодинамічні властивості
Густина 8,902 г/см³
Молярна теплоємність 26,1 Дж/(К·моль)
Теплопровідність 90,9 Вт/(м·К)
Температура плавлення 1726 К
Теплота плавлення 17,61 кДж/моль
Температура кипіння 3005 К
Теплота випаровування 378,6 кДж/моль
Молярний об'єм 6,6 см³/моль
Кристалічна ґратка
Структура ґратки кубічна
гранецентрована
Період ґратки 3,520 Å
Відношення с/а n/a
Температура Дебая 450[1] К
H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
* La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
Нікель у Вікісховищі?

Загальна характеристикаРедагувати

28
Нікель
58,693
3d84s2

Символ Ni, атомний номер 28; атомна маса 58,70. Густина 8,9; температура плавлення 1455 °C; температура кипіння 2900 °C. Утворює тверді розчини з Fe, Со, Mn, Cu, Pt, Au, Pd, Cr та ін. Кларк в земній корі 5,8·10-3 %. Електронна конфігурація — [Ar] 3d8 4s2.

Природний нікель складається з суміші п'яти стабільних ізотопів: 58Ni (68,27%), 60Ni (26,10%), 61Ni (1,13%), 62Ni (3,59%) і 64Ni (0,91%)[3].

ІсторіяРедагувати

Мінерал нікелін (NiAs, ніколіт, нікелевий червоний купфернікель) відомий з XVII століття. Вперше нікель виділений шведським хіміком Акселем Кронштедтом 1751 року. 1804 року німецький хімік Ієремія Ріхтер отримав більш чистий метал.

Походження назвиРедагувати

Назва походить від імені злого карлика Нікеля, який підсовував гірнякам Саксонії замість якісної мідної руди схожу на неї речовину, але з якої не можна було виготувати ні мідь, ні взагалі хоч якийсь метал. Зіпсований метал шахтарі називали «купфернікель», тобто нікелева мідь, що використовувалось як лайливе слово, ніби як «чортова мідь»[4].

Така руда дійсно була «купфернікель» — мідно-нікелева, бо в природі Нікель зустрічається лише в руді і лише у поєднанні з іншими металами, наприклад, з миш'яком. Виплавка з такої руди була небезпечна для життя.

На ім'я гнома-хулігана Кронштедт назвав відкритий ним елемент. «Купфернікель — руда, котра містить найбільшу кількість цього металу», — писав відкривач[5].

ПоширенняРедагувати

В природі існує у вигляді різних оксидів, сульфідів, силікатів і належить до стратегічних корисних копалин.

Зустрічається у вулканічних породах і як вільний метал, іноді в осколках залізонікелевих метеоритів. Є компонентою Земного ядра, яке складається, переважно із заліза з домішками нікелю.

Кларк в земній корі 5,8·10-3 %.

Відомо понад 100 мінералів Нікелю, головні з яких: мілерит, полідиміт, пентландит, ваесит, нікелін, уілемсеїт, непуїт, анаберґіт.

Фізичні і хімічні властивостіРедагувати

Має високу температуру плавлення, низькі електро- і теплопровідність, може намагнічуватися. Пластичний і ковкий. Корозійно стійкий в атмосфері, воді, лугах і деяких кислотах.[6] Нікель інтенсивно поглинає гази. При плавці й гарячій обробці розчинені гази викликають крихкість.[6]

ОтриманняРедагувати

Нікель отримують з нікелевих, мідно-нікелевих, кобальт-нікелевих руд.

Для отримання нікелю-сирцю його відділяють від міді за допомогою Na2S- з утворенням розчинного подвійного NaCuS2. Осад, що залишився (Нікель (II) сульфід) прожарюють з утворенням Нікель (II) оксиду. Далі, Нікель з оксиду відновлюють коксом.

Для отримання чистого нікелю (99,9 %) його рафінують електролізом.

Для отримання чистішого як 99,9 % нікелю використовують Монд-процес, названий за іменем Людвіга Монда (німецько-англійського хіміка) який відкрив карбоніл Нікелю у 1890 році. Суть процесу в тому, що порошок нікелю-сирцю при 80 °C та атмосфері моноксиду вуглецю утворює газоподібний Ni(CO)4 і який при 180 °C розкладається. При цьому утворюється дуже чистий нікель.

Ni(тв) + 4CO(г) ⇆ Ni(CO)4(г)

ЗастосуванняРедагувати

Його важливість пояснюється різноманітними унікальними властивостями металу: додавання Нікелю в сплави збільшує їх міцність, зносостійкість, корозійну стійкість, підвищує тепло- і електропровідність, поліпшує магнітні і каталітичні властивості. Завдяки високій хімічній, термічній і механічній стійкості застосовується в металургії (80 % загальної кількості) для виготовлення нержавіючої сталі, в реактивній авіації, ракетобудуванні, атомній, радіоелектронній, енергетичній, хімічній і харчовій промисловості. Переважна частина Нікелю використовується для отримання легованих сталей і сплавів (з Fe, Cr, Cu і т. д.).

Не тьмяніє, тому використовується в сплавах (зокрема з низьким температурним коефіцієнтом лінійного розширення — інвар, ковар та ін.), гальванопокриттях і для карбування монет. Застосовують також для захисних прикриттів, лужних акумуляторів тощо. Застосовується у виробництві магнітів, нержавіючої сталі, кераміки, емалей, скла, чорнил, фарб, ювелірних виробів, монет, жароміцних, корозійностійких, магнітних сплавів, для виготовлення хімапаратури і як каталізатор хімічних процесів.

В залежності від чистоти випускається таких марок: Н0, Н1, Н2, Н3 і Н4.[6]

Біологічна рольРедагувати

В організмі людиниРедагувати

Входить в структуру деяких білків, ДНК, РНК, проте прояви його дефіциту в організмі людини не описані.[7] При надлишковому надходженні в організм людини проявляє токсичну і канцерогенну дії.[7] Нормальний вміст Нікелю при аналізі волосся — до 2 мкг/г, нігтів — до 3 мкг/г.[7] При надлишковому надходженні в організм внаслідок побутових або виробничих факторів спостерігається підвищена кількість Нікелю при аналізі волосся і нігтів.[7] У 10-15 % населення Землі спостерігається алергія на Нікель.[7]

ПриміткиРедагувати

  1. A Course In Thermodynamics, Volume 2(англ.)
  2. Елементи хімічні та речовини прості. Терміни та визначення. Основні поняття. Умовні позначення. — Київ: Держстандарт України, 1994. — 17 с.
  3. За даними Британської енциклопедії
  4. ChemNet (Химический факультет МГУ) — Никель, Nickolum, Ni (28)
  5. Нікель у популярній бібліотеці хімічних елементів
  6. а б в А. С. Синьковский / Материаловедение: курс лекций для студентов механических, машиностроительных, химических и энергетических специальностей дневной и заочной формы обущения. — Одесса: Наука и техника, 2009. — 172 с. ISBN 978-966-8335-91-4 (с.: 39)
  7. а б в г д О чем говорят анализы: расшифровка без консультации врача / (сост. Д. В. Нестерова). — М.: РИПОЛ классик, 2010. — 384 с. ISBN 978-5-386-01997-6 (с.: 112—113)

ЛітератураРедагувати

ПосиланняРедагувати

Див. такожРедагувати