НИКЕЛЬ ⚪: описание металла, свойства, сферы применения и месторождения

История несчастливой руды

В описании горняков и горняков металла не было ни одного доброго слова:

1. Николаус («хитрый бродяга»). Это было имя злого горного духа в немецкой мифологии.
2. Никель — злобный человек.
3. Никкель — это проклятие на языке горняков. Горняки часто принимают красный никелевый пирит за медную руду. Разъяренные горняки назвали минеральную косметику Купферникелем).

Сферы применения

Саксонские горняки еще в средние века знали о минерале, который похож на медь. Его использовали как зеленый пигмент для окраски стекла.

С тех пор, благодаря изучению свойств и характеристик металла, область применения расширилась.

Никель — один из лучших металлов-катализаторов. Другие преимущества: низкая активность, устойчивость к агрессивным химическим веществам, вязкость, пластичность, пластичность.

используется самостоятельно и в сплавах.

Чистый никель

Чистый никель требуется в промышленном производстве:

• Инструментарий для науки, медицины.
• Коррозионно-стойкие приборы, котлы, тигли с постоянными физико-химическими характеристиками.
• Детали устройств для радаров, телевидения, дистанционного управления процессами на атомных станциях.
• Трубы для перекачки щелочей и других агрессивных веществ на химических предприятиях.
• Емкости для транспортировки и хранения химикатов (в том числе едкой щелочи), эфирных масел.
• Антикоррозийное покрытие. Применяется для защиты железа, алюминия, магния, цинка, чугуна, нелегированных сталей. Попутно снижает стоимость продуктов.

Порошковый никель используется в качестве катализатора при производстве спиртов, ароматических углеводородов и других соединений. Это связующее для производства сверхтвердых материалов, наполнитель для фильтрации газообразных химикатов.

Сплавы

Известно более трех тысяч композиций никеля с металлами:

• Наиболее распространены железо, кобальт, хром, молибден, алюминий, титан, бериллий.

Все нержавеющие стали содержат никель, поскольку этот металл увеличивает химическую стойкость сплава.

• Никелевые сплавы — основа современных монет (например никель в США), обмоток струн музыкальных инструментов, скоб.
• Никелевые сплавы прочные, с низким коэффициентом теплового расширения. Они производят броню для нужд оборонно-промышленного комплекса.
• Особую группу составляют сплавы на основе меди (серебро, никель, латунь, бронза и др).
• Соединение медно-никелевый монель (никель — две трети): химия, электротехника, медицина. Помимо оборудования для океанских лайнеров, кораблей, портов, защитных кожухов для ядерных реакторов, газовых турбин, реактивных двигателей.

Продукция металлургических предприятий поставляется в виде трубы, проволоки, проволоки, пленки, ленты, порошка и других конфигураций.

Никелевые изделия востребованы там, где материалы должны быть устойчивыми к коррозии в агрессивных средах.

ЗАПАСЫ И ДОБЫЧА

Никель довольно распространен в природе: его содержание в земной коре составляет около 0,01% (по массе). Он находится в земной коре только в связанном виде; железные метеориты содержат самородный никель (до 8%). Его содержание в ультраосновных породах примерно в 200 раз выше, чем в кислых породах (1,2 кг / т и 8 г / т). В ультраосновных породах преобладающее количество никеля связано с оливинами, содержащими 0,13–0,41% Ni.
В растениях в среднем 5 10-5 мас.% Никеля, у морских животных — 1,6 10-4, у наземных животных — 1 10-6, в организме человека — 1… 2 10 -6.

Большая часть никеля состоит из гарниерита и магнитного пирита.
Силикатную руду восстанавливают угольной пылью во вращающихся трубчатых печах железоникелевыми окатышами (5-8% Ni), которые затем очищают от серы, прокаливают и обрабатывают раствором аммиака. После подкисления раствора электролитическим способом из него получают металл.
Карбонильный метод (метод Монда): сначала непрозрачный медно-никелевый сплав получается из сульфидной руды, через которую проходит СО под высоким давлением. Образуется очень летучий тетракарбонил никель Ni (CO) 4, термическое разложение которого приводит к особо чистому металлу.
Алюминотермический метод восстановления никеля из оксидной руды: 3NiO + 2Al = 3Ni + Al2O3

Свойства «хитрого бездельника»

Ну что не так с никелем? Его свойствам позавидует любой металл:

• один существенный недостаток — металл стоит дорого.
• коррозионная стойкость (даже в агрессивных средах);
• никель красив — у него серебристо-белый цвет с легким золотистым отливом, к тому же блестит;
• термостойкость;

Наш сегодняшний герой — химический элемент с атомным номером 28. В таблице Менделеева он обосновался в 10-й группе четвертого периода (по устаревшей классификации это второстепенная подгруппа VIII группы). Те, кто разбирается в химии, сразу же назовут его Никколом или узнают его по имени Ни. Никель — переходный металл, ковкий, пластичный.

это один из четырех элементов, помимо железа, кобальта и гадолиния (редкоземельного металла), которые при нормальных условиях обладают магнитными свойствами.

Некоторые характеристики металла:

Имущество	Имея в виду
Плотность	8,902 г / см³
Кристальная структура	Центрированный по граням, кубический
Температура плавления	1453 ° С
Температура кипения	2732 ° С
Атомная масса (молярная	58,7 г / моль
Состояния окисления	0, +2, +3

Химическая активность металла средняя. В виде пыли может загореться на открытом воздухе.

Достоинства / недостатки никеля

Преимущества:
• обладает высокой коррозионной стойкостью во многих агрессивных средах.
• обладает высокой термостойкостью и термостойкостью;

Недостатки:
• имеет высокую стоимость.

ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Вид	изотропный
Цвет в отраженном свете	белый, голубоватый
Плеохроизм	не плеохроа
Люминесценция в ультрафиолетовом излучении	нефлуоресцентный

Способы добычи и переработки

Почти весь никель состоит из гарниерита (зеленой никелевой руды) и пирита.

Добыча ведется закрытым (шахтным) способом, стандартным для большинства полезных ископаемых.

Восстановленное сырье восстанавливается тремя способами:

1. Взаимодействие с угольной пылью в трубах вращающейся печи. Полученные железоникелевые окатыши отделяют от серы, затем прокаливают, обрабатывают раствором аммиака. Подкисленный раствор подвергается воздействию электролита, в результате чего получается металл.
2. Металл восстанавливают из оксидной руды алюминотермическим методом.
3. Бункерный метод. Непрозрачный медно-никелевый сплав получается из минерала, на который под давлением выбрасывается CO. Получается тетракарбонил никеля. Это летучее соединение, поэтому оно разлагается при нагревании. Металл очень чистый.

Карбонильный метод встречается в литературе так же, как и метод Монда.

Общие сведения:

100	Общая информация
101	Имя	Никель
102	Прежнее название
103	Латинское название	Никколум
104	Английское имя	Никель
105	Условное обозначение	Ni
106	Атомный номер (номер в таблице)	28 год
107	Вид	Металл
108	Группа	Переходный металл, цветные металлы
109	Открытым	Аксель Фредрик Кронштедт, Швеция, 1751 г
110	Год открытия	1751 гр.
111	Внешний вид и др.	Ковкий и пластичный серебристо-белый металл
112	Источник	Натуральный материал
113	Изменения
114	Аллотропные модификации
115	Температурные и другие условия перехода аллотропных модификаций друг в друга
116	Конденсат Бозе-Эйнштейна
117	2D материалы
118	Содержание в атмосфере и воздухе (по весу)	0 %
119	Содержится в земной коре (по массе)	0,0089 %
120	Содержится в морях и океанах (по массе)	2,0 10-7 %
121	Содержание во Вселенной и в космосе (по массе)	0,006 %
122	Содержание в Солнце (по массе)	0,008 %
123	Содержание метеорита (по массе)	1,3 %
124	Содержание в организме человека (по весу)	0,000001 %

Соединения никеля

Никель образует множество различных соединений, как органических, так и неорганических, каждое из которых используется в определенных областях человеческой деятельности.

Неорганические соединения никеля

Среди них стоит отметить оксиды. В частности, его монооксид, образование которого происходит в результате реакции металла и кислорода при достаточно высокой температуре выше 5000 ° C, используется в качестве материала, из которого изготавливаются краски и глазури при производстве керамики и стекла. А при производстве анодов, которые используются в щелочных батареях, используется полуторный оксид никеля Ni2O3. Для его получения нитрат никеля или хлорат никеля подвергают очень медленному нагреванию.

Не последнее место отведено гидроксидам никеля. Например, Ni (OH) 2 образуется в результате действия щелочи на водные растворы солей никеля. Этот гидроксид имеет светло-зеленый цвет. Из гидроксида никеля под действием окислителя в щелочной среде образуется гидратированный оксид, на основе которого работает щелочная батарея Эдисона. Преимуществом этой батареи является ее способность длительно разряжаться, в то время как обычная свинцово-кислотная батарея не может оставаться разряженной в течение длительного времени.

Соли никеля (II), как правило, образуются в результате взаимодействия NiO или Ni (OH) 2 с различными кислотами. Растворимые соли никеля в большинстве случаев образуют кристаллогидраты. Нерастворимыми солями являются фосфат Ni3 (PO4) 2 и силикат Ni2SiO4. Гидраты и кристаллические растворы имеют зеленоватый цвет, а безводные соли — желтый или коричнево-желтый цвет.

Есть также комплексные соединения никеля (II). Из-за их образования оксид никеля растворяется в растворе аммиака. Диметилгликсимат никеля Ni (C4H6N2O2) 2 используется в качестве реакции на ионы никеля. Характеризуется красной окраской кислой среды.

Менее типичными соединениями никеля являются соединения никеля (III). Из них известно черное вещество, которое получается в результате реакции окисления гидроксида никеля (II) в щелочной среде гипохлоритом или галогенами:

2Ni (OH) 2 + 2NaOH + Br2 = Ni2O3 * H2O + 2NaBr + H2O

Ищем никель по всему свету

Металл — пятый по распространенности металл на Земле.

Геологи оценивают мировые запасы никелевых руд в 130-200 млн тонн.

Добыча ведется как открытым, так и подземным способом.

Можно было гордиться: на территории России объем добычи полезных ископаемых самый большой в мире.

Эти полезные ископаемые добываются в 22 странах; более высокие депозиты в странах:

• Новая Каледония (5 карьеров, три из которых принадлежат французской компании).
• Австралия (штат Западная Австралия);
• Индонезия (3 карьера, но все государственные);
• Канада (провинция Онтарио);

Металл в основном потребляют пять стран:

• Тайвань.
• Япония;
• Германия;
• СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ АМЕРИКИ;
• Китай;

Эти страны потребляют более половины производимого никеля.

Никелевые руды

Происхождение нашего героя происходит из медно-никелевых месторождений магматического сульфида, кора выветривания — из минералов силиката никеля.

В состав медно-никелевых месторождений входят:

• никелин;
• гарниерит;
• магнетит;
• миллерит и другие минералы.
• ревдинскит;
• халькопирит;
• пирит;
• пирротин;

Силикатные минералы никеля можно разделить на железистые, с высоким содержанием кобальта и магния: они содержат больше никеля.

Дополнительные сведения:

900	Дополнительная информация
901	Количество CAS	7440-02-0

Свойства атома никеля :

200	Свойства атома
201	Атомная масса (молярная масса)	58,6934 (4) а.е.м. (г / моль)
202	Электронная конфигурация	1с2 2с2 2п6 3с2 3п6 3d8 4с2
203	Электронная оболочка	K2 L8 M16 N2 O0 P0 Q0 R0
204	Радиус атома (рассчитанный)	149 вечера
205	Эмпирический радиус атома*	135 вечера
206	Ковалентный радиус*	124 вечера
207	Ионный радиус (кристаллический)	Ni2 + низкий спин 83 (18) вечера, Ni3 + низкий спин 70 (18) вечера, Ni4 + низкий спин 62 (18) вечера, Ni3 + высокий спин 74 (6) вечера (в скобках указано координационное число — характеристика, определяющая количество ближайших частиц (ионов или атомов) в молекуле или кристалле)
208	Радиус Ван-дер-Ваальса	163 вечера
209	Электроны, протоны, нейтроны	28 электронов, 28 протонов, 31 нейтрон
210	Семья (блок)	член семьи d
211	Период в периодической таблице	4
212	Группа по периодической таблице	10-я группа (по старой классификации — боковая подгруппа 8-й группы)
213	Спектр излучения

Получение никеля из руды

Технологические схемы переработки никелевых руд определяются их типом и особенностями химического состава.

Этапы производства никеля из медно-никелевых сульфидных руд:

1. Приготовление минерала.
2. Матовый фьюжн.
3. Превращение штейна в медно-никелевый штейн.
4. Разделение никеля и непрозрачной меди.
5. Обжиг сырого никелевого концентрата с получением бинарного оксида никеля.
6. Редукционное слияние.

Химические свойства никеля:

300	Химические свойства
301	Состояния окисления	-2, -1, 0, +1, +2, +3, +4
302	Валентность	II, III
303	Электроотрицательность	1,91 (шкала Полинга)
304	Энергия ионизации (первый электрон)	737,14 кДж / моль (7,639878 (17) эВ)
305	Электродный потенциал	Ni2 + + 2e- → Ni, Eo = -0,250 В
306	Энергия сродства атома к электрону	112 кДж / моль

Кристаллическая решётка никеля:

500	Кристаллическая решетка
511	Кристаллическая решетка # 1
512	Ретикулярная структура	Гранецентрированная кубическая
513	Параметры решетки	3,524
514	C / a отчет
515	Температура Дебая	375 К
516	Название группы пространств симметрии	Fm_ 3m
517	Номер пространственной группы симметрии	225

История открытия никеля

Шведский металлург А.Ф впервые обнаружил присутствие никеля в соединении никеля и мышьяка NiAs («купферникель»). Кронштедтом в 1751 году. Поэтому никель был назван «полуметаллом» — простое вещество, обладающее свойствами металлов и неметаллов. Эта точка зрения была серьезно поставлена ​​под сомнение. Но в 1775 году швед Т. Бергман доказал, что никель — простое вещество. Окончательное одобрение никеля было получено в 1804 г., когда немецкий химик И. Рихтер получил чистый никель восстановлением сульфата никеля.

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Минеральный цвет	белый, светло-серебристый
Цвет линии	серый белый
Прозрачность	непрозрачный
Блеск	металл
Декольте	нет
Твердость (шкала Мооса)	3.5
Власть	податливый
Расставаться	зазубренный
Плотность (измеренная)	7,8 — 8,2 г / см3
Радиоактивность (GRApi)	0
Магнетизм	ферромагнетик

От кастрюли до АЭС

Использование никеля в современном мире разнообразно. Львиная доля добываемого в мире металла идет на производство сплавов, легированной стали.

В чистом виде наш герой наносится на поверхности как ингибитор ржавчины. Из него также производят тигли, устройства, котлы с высокими антикоррозионными свойствами.

Из никелевых сплавов делают красивую и блестящую посуду. Секрет компании Zepter в металле, из которого сделаны такие удобные и симпатичные горшки. Формула нержавеющей стали Zepter состоит из 18 частей хрома и 10 частей никеля. Блюда хорошие, плюсов много, кроме одного: цена…

Сплавы, содержащие никель, используются при производстве емкостей для хранения пищевых продуктов, химикатов, эфирных масел.

Электроды щелочных батарей тоже никелевые.

Без «злобного человека» и его сплавов не обойтись в оборудовании АЭС, ракетах, реактивных самолетах.

Познавательно: «никель» — так на протяжении десятилетий называли пятицентовую монету в Соединенных Штатах (хотя никель всего 25%, остальное — медь).

Месторождения

Никель не относится к редкоземельным металлам — его на планете достаточно (0,01% по массе). Встречается в земной коре исключительно в связанном виде.

Предполагается, что ядро ​​Земли состоит из сплава с железом.

Второй источник самородного металла — железные метеориты.

В странах Тихоокеанского бассейна есть крупные месторождения:

• Филиппины.
• Индонезия;
• Новая Каледония;
• Австралия;

Мировые запасы никелевых руд оцениваются в миллионы тонн.

Российские месторождения сосредоточены на Урале, в Воронежской и Мурманской областях, недалеко от Норильска.

Медно-никелевые руды встречаются в зонах глубоких разломов на древних щитах. Их характеристика — постоянный минеральный состав минералов, включая кобальт, платиноиды и золото.

В три раза богаче запасами экзогенного месторождения.

Физико-химические характеристики

Никель устойчив к окислению. Это свойство обеспечивается тонкой поверхностной пленкой оксида NiO, которая появляется при нормальных температурах.

Свойства атомаИмя, символ, номер Атомная масса
(молярная масса) Электронная конфигурация Радиус атома Химические свойстваКовалентный радиус Ионный радиус Электроотрицательность Электродный потенциал Состояния окисления Ионизированная энергия
(первый электрон) Термодинамические свойства простого веществаПлотность (до нет.) Температура плавления Температура кипения Уд тепло плавления Уд теплота испарения Молярная теплоемкость Молярный объем Кристаллическая решетка простого веществаРетикулярная структура Параметры решетки Температура Дебая Другие характеристикиТеплопроводность Количество CAS

Никель / Никкол (Ni), 28

58.6934 (4) в см (г / моль)

Ar 3d8 4s2

124 вечера

115 вечера

(+ 2e) 69 вечера

1,91 (шкала Полинга)

-0,25 В

0, +2, +3

736,2 (7,63) кДж / моль (эВ)

8,902 г / см³

1726 К (1453 ° С, 2647 ° F)

3005 К (2732 ° С, 4949 ° F)

17,61 кДж / моль

378,6 кДж / моль

26,1 Дж / (кмоль)

6,6 см³ / моль

гранецентрированная кубическая

3,524

375 К

(300 К) 90,9 Вт / (м · К)

7440-02-0

Гранецентрированная структура определяет устойчивость к нагрузкам и особенности строения электронных оболочек атомов — свойство намагниченности.

КЛАССИФИКАЦИЯ

Струнц (8-е издание)	1 / A.08-10
Никель-Струнц (10-е издание)	1.ГГ.05
Дана (7-е издание)	1.1.17.2
Дана (8-е издание)	1.1.11.5
Привет, CIM Ref	1,61

Марки никеля и сплавов

Современная промышленность производит большое количество различных марок никеля.

• НК0.2 — Кремний никель, содержание Ni + Co — не менее 99,4%. Никель этой марки выпускается в виде проволоки.
• НП1, НП2, НП3, НП4 — никель-полуфабрикаты, содержание Ni + Co — не менее 99,99%, 99,5%, 99,3% и 99,0% соответственно. Никель указанных марок выпускается в виде никелевой проволоки, прутков, листов, лент и лент.
• НМц1, НМц2, НМц2.5, НМц5 — никель-марганец, содержит до 98,5% Ni + Co (марка НМц1). Никель вышеперечисленных марок выпускается в виде проволоки.
• НПАН — Непассивирующий анодный никелевый полуфабрикат (на поверхности никелевых изделий данной марки не образуется высокопрочная тонкая пленка), содержание Ni + Co не менее 99,4%. Никель этой марки выпускается в виде прутков и листов.
• НПА1, НПА2 — никель-полуфабрикат анодный, содержание Ni + Co — не менее 99,7%, 99,0% соответственно. Никель представленных марок выпускается в виде листов и прутков.
• Н0, Н1 — первичный никель, содержание Ni + Co — не менее 99,99% и 99,93% соответственно. Никель этих марок выпускается в виде катодных листов, пластин, лент. Эти продукты получают электролизом.
• Н2, Н3, Н4 — первичный никель, содержание Ni + Co — не менее 99,8%, 98,6% и 97,6% соответственно. Никель этих марок выпускается в виде пластин, полос, катодных листов, гранул, вырезок и слитков. Эти продукты получают электролизом, переплавкой, прессованием никелевых отходов и рафинированием на огне.

Про Франца-Иосифа, аллергию и зубные протезы

Многие недавно открытые металлы поначалу были очень дорогими. Только очень обеспеченные люди могли позволить себе изделия из таких металлов. Франц Иосиф, император Австро-Венгрии, ел никелевые тарелки к зависти других королей-королей. Бум редких металлов миновал, и император внезапно заболел. Лайф-врачи не смогли найти причину болезни и обвинили в заболевании никель. Бедный металл законно выгнали с кухонь.

Прошло время, металл реабилитирован. А Франц Иосиф выздоровел в целости и сохранности, пережил всех честолюбивых врачей и просидел на троне 68 лет.

Он вредный или нет?

О вреде никелевых сплавов написано много. Они гипоаллергенны, никелевые украшения не носят. Мало кто знает, что никель в организме человека регулирует гормональную систему, активно участвует в работе клеточных элементов: РНК, ДНК, белков. Металл участвует в синтезе гемоглобина, в кроветворении.

Да, есть индивидуальная непереносимость, аллергия. Но аллергенов около тысячи. Возникла такая беда — не носить украшения, в сплаве которых содержится никель. Неверно говорить, что этот металл опасен, если он входит в состав нашего тела.

В стоматологии для изготовления имплантатов используют никель-титан. Западные компании внедряют новые материалы, проклиная старые: нужно привлекать новых потребителей продукции. В Соединенных Штатах никелевые сплавы для изготовления зубных протезов использовались как в военной, так и в детской стоматологии, и это священно для американцев. Они никогда не будут использовать вредные компоненты.

Никелевые сплавы

Никель-металлические сплавы — это суперсплавы. Добавление к металлам «дурного спирта» значительно улучшает их качество.

В состав сплавов могут входить марганец, медь, алюминий, титан, молибден, вольфрам.

Все сплавы с никелем бесчисленное множество, и это лишь некоторые из них:

1. Латунь, известная в народе давно. Римляне называли его «орихалком».
2. Нихром. Главное достоинство — жаростойкость, применяется в технике и деталях, где это свойство необходимо.
3. Пермаллой. Используется для экранирования при МРТ-исследованиях, электронных микроскопах, микросхемах.
4. Мельхиор. Спектр использования — от ложек и вилок на обеденном столе, недорогих украшений до лодочек и термостатов.
5. Инконель узурпировал ракетостроение. Сплав обладает отличной термостойкостью.
6. Платина. Несмотря на название, он не пахнет платиной. И тонкое свойство — коэффициент линейного расширения, который очень близок к платине. Поэтому там, где это возможно, дорогую платину заменяют дешевой платиной.
7. Металлические украшения. Авиационная и военно-морская, химическая и нефтяная промышленность, и только оправы для очков.

Информация: В 2005 году Китай начал производство никелированного железа (NPI). Сплав используется как недорогой заменитель никеля при производстве нержавеющей стали.