Слайд 2
Характеристики Никеля
Никель – это серебристо белый металл, не
тускнеет на воздухе. Имеет гранецентрированную кубическую решетку с периодом
a = 0,35238 НМ, пространственная группа Fm3m. В чистом виде поддается обработке давлением. Является ферромагнетиком с точкой Кюри 358 C.
Удельное электрическое сопротивление 0,0684 мк Ом∙м.
Коэффициент линейного теплового расширения α=13,5∙10-6 K-1 при 0 C
Коэффициент объёмного теплового расширения β=38—39∙10-6 K-1
Модуль упругости 196-210 ГПа.
Атомы никеля имеют внешнюю электронную конфигурацию 3d84s2. Наиболее устойчивым для никеля является состояние окисления Ni(II).
Никель образует соединения со степенью окисления +2 и +3. При этом никель со степенью окисления +3 только в виде комплексных солей. Для соединений никеля +2 известно большое количество обычных и комплексных соединений. Оксид никеля Ni2O3 является сильным окислителем.
Слайд 3
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 азотной кислоте.
С оксидом углерода CO никель легко образует летучий и весьма ядовитый карбонит 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.
Слайд 4
Соли никеля
Растворы 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)
Ni3S4 (серебристо-белый).
Никель также образует многочисленные координационные и комплексные соединения.
Слайд 5
Нахождение в природе
Никель довольно распространён в природе —
его содержание в земной коре составляет около 0,01 %(масс.).
В земной коре встречается только в связанном виде, в железных метеоритах содержится самородный никель (до 8 %). 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.
Никелин (красный никелевый колчедан, купферникель) Ni As.
Источник:
Слайд 6
Никелин
Хлоантит (белый никелевый колчедан)
(Ni,
Co, Fe)As2
Слайд 7
Получение
Общие запасы никеля в рудах на начало 1998
г. оцениваются в количестве 135 млн. т., в том
числе достоверные — 49 млн. т. Основные руды никеля — никелин (купферникель) Ni As, миллерит Ni S, пентландит (Fe Ni)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. 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.
Слайд 9
Применение
Сплавы
Никель является основой большинства супер сплавов — жаропрочных
материалов, применяемых в аэрокосмической промышленности для деталей силовых установок.
монель-металл
(65 — 67 % Ni + 30 — 32 % Cu + 1 % Mn), жаростойкий до 500°C, очень коррозионно-устойчив;
белое золото (585 проба содержит 58,5 % золота и сплав (лигатуру) из серебра и никеля (или палладия));
Слайд 10
Инвар (65 % Fe + 35 % Ni),
почти не удлиняется при нагревании;
Источник:
Слайд 11
никелирование
Наиболее распространено электролитическое и химическое никелирование. Чаще никелирование
(так называемое матовое) производится электролитическим способом. Наиболее изучены и
устойчивы в работе сернокислые электролиты. При добавлении в электролит блеск образователей осуществляется так называемое блестящее никелирование. Электролитические покрытия обладают некоторой пористостью, которая зависит от тщательности подготовки поверхности основы и от толщины покрытия. Для защиты от коррозии необходимо полное отсутствие пор, поэтому наносят многослойное покрытие, которое при равной толщине надёжнее однослойного (например, стальные изделия часто покрывают по схеме Cu — Ni — Cr).
Слайд 12
Биологическая роль никеля
Биологическая роль никеля 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/м3 (для различных соединений).
Никель основная причина аллергии (контактного дерматита) на металлы, контактирующие с кожей (украшения, часы, джинсовые заклепки).
В Евросоюзе ограничено содержание никеля в продукции, контактирующей с кожей человека.
Слайд 13
Биологическая роль никеля
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.