Никель

Никель - это металл, отличающейся пластичностью и ковкостью, его относят к переходным. Он обладает серебристо-белым цветом, при нахождении на открытом пространстве поверхность детали закрывается оксидной пленкой, обеспечивающей защиту от ржавления. Никель это относящийся к малоактивным.

Возникновение наименования

Этот элемент вещество получил свое наименование по названию духа гор, заимствованное из немецкого фольклора. Этот дух славен тем, сто подкидывал изыскателям меди камень, имеющий мышьяково-никелевый глянец. Он походит на медную руду, но при попыток получения металла происходило активное выделение мышьяковистые газы, которые и приписали этому минералу дурную славу.

История открытия

Открытие металла произошло в 1751 году. Но, шахтеры из Саксонии уже имели определенные знания об этой руде, сильно походившей на медную. Ее применяли в процессах получения стекла, для окрашивания готовой продукции в зеленый цвет. Многочисленные потуги выплавить из нее медь не увенчались успехом.

В тот год, шведский исследователь Кронштедт проводил изучение этого минерала в ходе экспериментов он получил окислен зеленого цвета и после его регенерации смог выделить неизвестный металл, названный никелем.

Довольно скоро ученый Бергман, выделил чистый металл и выявил, то что по некоторым параметрам он довольно близок к железу.

Вообще слово никель - распространённое ругательство среди горняков.

ОКОНЧАТЕЛЬНАЯ ЦЕНА НА НИКЕЛЬ ЗАВИСИТ ОТ УСЛОВИЙ ПОСТАВКИ (КОЛИЧЕСТВА, УСЛОВИЙ ОПЛАТЫ, ДОСТАВКИ), ДАННЫЙ ПРАЙС-ЛИСТ НОСИТ ИСКЛЮЧИТЕЛЬНО ИНФОРМАЦИОННЫЙ ХАРАКТЕР!

Физические параметры

Никель - это серебристо-белый металл, не теряющий внешнего облика на воздухе. Он имеет гранецентрированную кубическую структуру. Пространственная группа имеет формулу Fm3m. В чистом виде этот материал отличается пластичностью и легко поддаётся переработке методом давления. У этого металла имеются следующие характеристики:

• сопротивление 0,0684 мкОм∙м;
• линейное тепловое расширение =13,5∙10−6 K−1 при 0 C;
• объёмное тепловое расширение =38—39∙10−6 K−1;
• модуль упругости 196—210 ГПа.

Химические параметры

Атомы никеля имеют следующую электронную формулу 3d84s2. Самое стабильное его состояние - это окисление.

Никель образовывает смеси уровнем оксидирования +1, +2, +3 и +4. Смеси никеля с уровнем оксидировния +4 встречаются нечасто и отличаются неустойчивостью.

Еще одно отличительное свойство металла его устойчивость к коррозии. Причём, эта устойчивость сохраняется на воздухе, воде и некоторых агрессивны средах, например, щелочах и кислотах. Это свойство обусловлено тем, что на поверхности образуется плотная оксидная пленка, которая обладает защитными свойствами. Между тем, никель смешивается со слабой смесью азотной кислоты или в нагретой сконцентрированной серной.

Никель неторопливо входит в реакцию с соляной или смесью серной кислоты. Азотная кислота в концентрированной форме, образовывает на деталях из никеля оксидный слой.

При вступлении в связь с оксидом углерода появляется ядовитое вещество под названием карбонил, он обладает следующей формулы Ni(CO)4.

Мелкий порошок отличается тем, что может загореться на воздухе. Кстати, никель горит только в порошкообразном виде. В этом процессе происходит образование двух оксидов и двух гидрооксидов. Существуют несколько солей никеля - ацетат, хлорид, нитрат и сульфат.

Соли могут быть растворены в воде. Такие смеси обладают зеленым окрасом. Сухие соли окрашены в желтые оттенки.

Никель может образовывать различные виды соединений, в т. ч., координационные и комплексные. Как пример можно рассмотреть диметилглиоксимат, который выдает красный окрас в кислой среде и применяемый при проведении качественного анализа для выявления никеля.

Смесь сульфата никеля в воде обладает зеленым окрасом.

Водяные смеси обладают в себе ионы гексаакваникеля. После добавления к смеси, в котором находятся эти ионы , аммиака, происходит образование гидрооксида. Это вещество напоминает желе зеленого цвета.

При проведении разных реакций он может образовывать сочетания с тетраэдрической и с двумерной квадратной структурой.

В качественном и количественном исследовании, проводимого для выявления никеля применяют смесь бутандиондиоксима. Еще эта смесь имеет и второе наименование реактив Чунаева. Так звали учёного, выявившего, что эта смесь помогает выявлять никель.

Нахождение в природе

Никель получил широкое распространение в природе. В коре его содержится порядка 0,01%. В земле его находят только в связанном виде но в метеоритах, которые попадают к нам на планету обнаруживается никель в чистом виде, причём достаточно в большом количестве до 25% от массы.

При высокой концентрации в магме серы, происходит формирование солей никеля. В гидротермальной процедуре он может образовывать соединения в виде арсенидов и сульфидов.

Никель, чаще всего встречают в сульфидных и мышьяк-содержащих рудах.

К таким рудам относят:

• никелин;
• хлоантит;
• гарниерит;
• магнитный колчедан;
• мышьяково-никелевый блеск;
• пентландит.

Кстати, существует теория, согласно которой земное ядро состоит их никелистого железа.

Залежи руд

Базовые залежи руд расположились в Канаде, России, на Кубе и других странах

Натуральные изотопы никеля

Природный никель имеет 5 стабильных изотопов. Между тем имеются и синтезированные изотопы. Самый стабильный из них, это 59Ni с периодом полураспада 100 т. лет.

Добыча никеля

Разведанные запасы руд оценивают в 135 миллионов тонн. Из них доказанных 49 миллионов тонн. К основным рудам относят никелин, миллерит и некоторые другие. Остальные руды, которые используют для добычи чистого никеля, может содержать в своем рецепте, отдельные примеси, состоящие из кобальта, меди, железа.

Довольно часто для получения этого металла применяют технологию рафинирования. Нередко, его получают как добавочный продукт при выработке сторонних металлов. По отдельным данным, запасы никеля скапливается в окисленных рудах. В 1997 году, доля добытого никеля, полученного из обогащенных руд, равнялась 40% от уровня мировой добычи. В промышленных условиях никелевые руды делят на две группы – магнезиальные и железистые. Первая группа относится к тугоплавким и для выработки никеля их плавят в электрических печах. Таким образом, происходит выработка ферроникеля.

Железистые руды перерабатывают с применением методов гидрометаллургии. Часто применяют аммиачно-карбонатное выщелачивание. Другой метод – сернокислотное выщелачивание.

Латеритовые руды обрабатывают с помощью методов гидрометаллургии с использованием описанных выше методов выщелачивания.

В результате применения описанных выше описанных технологий продуктами переработки становятся - закись никеля, синтер, концентраты с разным смесям. Кроме названных продуктов, в итоге переработки образуются порошки никеля, кобальта и другие продукты

Нонтронитовые руды переплавляют на штейн (промежуточный продукт). На металлургических комбинатах полного цикл в ходе дальнейшей обработки производят конвертирование, обжиг файнштейна, плавление закиси никеля в электрической печи. В результате названных операций происходит получение металлического никеля. При выработке никеля, дополнительным продуктом становится кобальт. По некоторым подсчетом, в зольных остатках может содержаться до 80 кг никеля на одну тонну.

Высокая концентрация никеля в некоторых породах каменного угля говорит о его группировании никеля в ископаемой органике. Но до сих пор не ясно, как и почему это происходит.

Никель долго не могли выделить в чистом виде, это произошло потому что, в его рецепте постоянно присутствует сера, в виде солей. Они располагаются тонкими прослойками, обладающими определенной хрупкостью, размещеные по краям металла. Добавка в расплав определенного количества магния, обеспечивает связь серы и магния, выделяемое в виде зерен, при этом никакого нарушения пластичных параметров металла не происходит.

Основной объем никеля получают из гарниерита и соединений серы с железом. Силикатную руду регенерируют с использованием угольной пыли. Для этого процесса используют вращающиеся печи. В результате такой обработки на выходе получают железно – никелевые окатыши. Полученный продукт освобождают от серы. Затем их прокаливают и подвергают обработке раствором аммиака. Затем раствор подкисляют и из него извлекают готовый к использованию металл, для решения этой проблемы применяют электролиз.

Метод Монда. Первым делом из сульфид выделяют медно-никелевую смесь, считающейся промежуточный продуктом. На втором этапе над ним продувают углекислый газ. В результате такой обработки происходит получение тетракарбонилникеля. После обработки с помощью высокой температуры из него выделяют металл высокой чистоты.

Алюминотермический способ основан на регенерации никеля или оксида.

Практическое использование

В начале XX века большя часть добытого никеля было использовано для выработки коррозионностойкой стали. На эти цели ушло порядка 67% всего добытого никеля. 17% было задействовано на получения сплавов без использования железа. 7% было использовано для нанесения покрытий никеля. 9% применили для выпуска аккумуляторных батарей, порошковой металлургии и выпуск химреактивов.

Соединения никеля с другими металлами

Никель выступает как основание для выпуска спецсплавов, в т. ч. коррозионностойких, жаропрочных и других, требуемых для ракетного и авиационного строительства. Из производят детали и узлы применяемые для силовых агрегатов. Ниже приведены краткие характеристики некоторых популярных сплавов. К ним относят следующие:

• Монель, кроме никеля в состав входят медь, марганец. Его основные отличия - его основные отличия – жаростойкость до 500 градусов, высокая стойкость к ржавлению.
• Белое золото, состоящее на 58% из золота и добавки из серебра и никеля. Иногда эти элементы заменяют на палладий.
• Нихром – соединение Ni и Cr, отличается большим электрическим сопротивлением. Этот материал нашел свое применение при серийном производстве тепловых приборов.
• Пермаллой, в его состав входят Cu, Cr и он отличается магнитной восприимчивостью.
• Сплав железа и никеля, не деформирующийся при разогреве.

Нельзя забывать и то, что к сплавам относят соединения с хромом, и многие другие.

При выплавке коррозионностойких материалов, в качестве легирующей добавки используют никель.

Никелирование

Так называют нанесение покрытия на поверхность другого материала. Задача такого обеспечение защиты изделия от коррозии. Нанесение покрытия проводят в гальванической ванне. Для проведения качественной гальванической операции, применяют электролиты содержащие в своем составе соли натрия, бора, различные поверхностно – активные компоненты и глянцующие элементы. Толщина никелевого покрытия составляет до 36 мкм. Для повышения качества нанесенного покрытия допускается поверх никеля наносить слой хрома.

Существует способ нанесения никеля без применения электричества. То есть нанесение покрытия выполняют в смеси, включающей в себя соли никеля и натрия.

Никель и природа

Этот элемент, просто необходим для нормального развития и жизни биологических организмов. Но наука не очень много знает о роли никеля в жизнедеятельности организмов. Доподлинно известно, что этот элемент принимает активное участие в ферментативной деятельности у животных и растений.

Влияние на организм

В теле животных, скопление этого элемента можно обнаружить в ороговевших тканях, например в перьях.

Но, тем не менее, повышенная концентрация металла в почках, приводит к появлению эндемических заболеваний. Растения принимают уродливые формы, а у животных начинают болеть глаза. Предельная доза никеля в организме лабораторной крысы составляет 50 мг. Предельная концентрация в воздухе лежит в диапазоне от 0,0002 до 0,001 мг/м3.

Никель и физиология

Никель и его сплавы, отличаются токсичность и канцерогенностью. Этот элемент, часто провоцирует появление аллергии на металлы, которые находятся в непосредственном контакте с человеческой кожей, то есть бижутерия, часовые браслеты и пр. В начале XXI века никель был признан аллергеном года. В странах Европейского союза, введены законодательные ограничения на концентрацию никеля на продукцию, которая может контактировать с кожей человека.

В прошлом веке исследователи выявили интересный факт, оказывается поджелудочная железа довольно богата эти металлом. При введении инъекции никеля вслед за инсулином продляет действие препарат и происходит рост гликемической активности.

Никель оказывает существенное влияние на ферментативные процессы. Этот материал значительно влияет на процессы, протекающие в организме.