(i numeri di coordinamento sono indicati tra parentesi) Ni 2+ 0,069 nm (4), 0,077 nm (5), 0,083 nm (6).

Il contenuto medio di nichel nella crosta terrestre è dell'8-10 -3% in massa, negli oceani 0,002 mg/l. Conosciuto ca. 50 nichel, di cui i più importanti sono: pentlandite (Fe, Ni) 9 S 8, millerite NiS, garnierite (Ni, Mg) 3 Si 4 O 10 (OH) 10. 4H 2 O, revdinskite (non puit) (Ni, Mg) 3 Si 2 O 5 (OH) 4, nickelin NiAs, annabergite Ni 3 (AsO 4) 2 8H 2 O. Il nichel viene estratto principalmente dal solfuro di rame-nichel ( Canada, Australia, Sud Africa) e da silicato-ossidato (Nuova Caledonia, Cuba, Filippine, Indonesia, ecc.). Le riserve mondiali di nichel sulla terraferma sono stimate a 70 milioni di tonnellate.

Proprietà. Nichel Argento Bianco . Cristallino faccia del reticolo centrata cubico, a = 0,35238 nm, z = 4, spazi. gruppo Pt3t. T pl. 1455 °C. t.kip. 2900 °С; zattera. 8,90 g/cm 3 ; C 0 p 26,l J/( . K); DH 0 pl 17,5 kJ / , DH 0 isp 370 kJ / ; S0 298 29,9 JDmol K); equazione di dipendenza dalla temperatura per nichel solido lgp (hPa) = 13,369-23013 / T + 0,520lgT + 0,395T (298-1728K), per liquido lgp (hPa) \u003d 11,742-20830 / T + 0,618 lg T (1728-3170 K); coefficiente di temperatura. espansione lineare 13.5 . 10-6 K-1 (273-373 K); 94,1 W/(m x x K) a 273 K, 90,9 W/(m. K) a 298 K; g 1,74 N/m (1520°C); r 7,5 10 -8 ohm m, temp. R 6,75. 10-3 K-1 (298-398 K); , 631 K. Modulo di elasticità 196–210 GPa; s rast 280-720 MPa; si riferisce. allungamento 40-50%; secondo Brinell (ricotto) 700-1000 MPa. Il nichel puro è molto duttile, ben lavorato a freddo ea caldo, può essere laminato, trafilato, forgiato.

H il nichel è chimicamente inattivo, ma finemente disperso, ottenuto da composti del nichel a basse temperature, piroforico. Standard Ni 0 / Ni 2+ - 0,23 V. A temperature normali, il nichel non è ricoperto di sottile. Non interazione. con e umidità. Durante il caricamento il nichel con una superficie inizia a ~ 800 °C. Il nichel reagisce molto lentamente con gli acidi cloridrico, solforico, fosforico, fluoridrico. Praticamente, acetico e altri org. a te, soprattutto in assenza di. Risponde bene con razb. HNO 3 , conc. HNO 3 è passivato. Le soluzioni ee, così come l'NH 3 liquido, non agiscono sul nichel. Acqua p-ry NH 3 in presenza. correlare il nichel.

H Il nichel allo stato disperso ha un grande catalizzatore. nei distretti , . Viene utilizzato sia il nichel scheletrico (Raney nickel), ottenuto legando con Al o Si con quest'ultimo. , o nichel su .

H Il nichel assorbe H 2 e forma con esso soluzioni solide. NiH 2 (stabile sotto 0°C) e NiH più stabile sono stati ottenuti indirettamente. non è quasi assorbito dal nichel fino a 1400 ° C, il valore p di N 2 è dello 0,07% a 450 ° C. Il nichel compatto non reagisce con NH 3, il nichel disperso forma Ni 3 N con esso a 300-450 ° C.

Il nichel fuso dissolve C con la formazione di carburo e Ni 3 C, che si decompone con il rilascio di ; Il Ni 3 C sotto forma di grigio-nero (si decompone a ~ 450°C) si ottiene cementando il nichel in CO a 250-400°C. Il nichel disperso con CO dà il volatile Ni(CO) 4 . Quando fuso con Si, forma s e l e c e d s; Ni 5 Si 2 , Ni 2 Si e NiSi fondono congruentemente resp. a 1282, 1318 e 992 °C, Ni 3 Si e NiSi 2 - rispettivamente in modo incongruente. a 1165 e 1125°C, Ni 3 Si 2 si decompone senza fondere a 845°C. Quando fuso con B, dà boruri: Ni 3 B (mp. 1175 ° C), Ni 2 B (1240 ° C), Ni 3 B 2 (1163 ° C), Ni 4 B 3 (1580 °С), NiB 12 (2320 °С), NiB (si decompone a 1600 °С). Con il Se, il nichel forma i seleniuri: NiSe (mp. 980 °C), Ni 3 Se 2 e NiSe 2 (si decompongono rispettivamente a 800 e 850 °C), Ni 6 Se 5 e Ni 21 Se 20 (esistono solo nel solido stato). Quando il nichel viene fuso con Te, si ottengono tellururi: NiTe e NiTe 2 (a quanto pare, tra di loro si forma un'ampia gamma di soluzioni solide), ecc.

Arseniato Ni 3 (AsO 4) 2. 8H 2 O-verde; valore p allo 0,022%; to-tami si decompone; sopra i 200 °С si disidrata, a ~ 1000 °С si decompone; diventando solido.

Silicio e t Ni 2 SiO 4 - verde chiaro con rombo. reticolo; denso 4,85 g/cm 3 ; si decompone senza fondere a 1545°C; insolubile; minatore. to-tami si decompone lentamente se riscaldato. Allumina t NiAl 2 O 4 (nichel spinello) - blu con cubica. reticolo; p.f. 2110°С; denso 4,50 g/cm 3 ; non sol. in ; si decompone lentamente in to-tami; .

Il complesso più importante Comm. nichel-a m m e n s. Naib. rispettivamente sono caratteristiche le esamemmine e le acquatetrammine. 2+ e 2+. Questi sono cristalli blu o viola. in-va, generalmente sol. in, in soluzioni di colore blu brillante; quando le soluzioni bollenti e sotto l'azione di to-t si decompongono; si formano in soluzioni durante la lavorazione dell'ammoniaca di nichel e cobalto.

Nei complessi Ni(III) e Ni(IV), la coordinazione il numero di nichel è 6. Esempi sono il viola K 3 e il rosso K 2 formati dall'azione di F 2 su una miscela di NiCl 2 e KCl; forte . Degli altri tipi sono noti, ad esempio, gli eteropoliacidi. (NH4)6H7. 5H 2 O, un gran numero di chelati Comm. Ni(II). Vedi anche Composti organici del nichel.

Ricevuta. processo piro- e gidromstal-lurgich. modo. Per silicati ossidati (non arricchibili) utilizzare o ripristinare. fusione per ottenere ferronichel, che viene poi sottoposto a spurgo in un convertitore ai fini dell'arricchimento, o fusione per opacizzare con contenente zolfo (FeS 2 o CaSO 4). Il matte risultante viene soffiato in un convertitore per rimuovere Fe, quindi frantumato e cotto, dal NiO formato verrà ridotto. il nichel metallico si ottiene per fusione. I concentrati di nichel, ottenuti durante l'arricchimento del solfuro, vengono sciolti in un opaco con un ultimo. spurgo nel convertitore. Dalla matte di rame-nichel, dopo il suo lento raffreddamento, viene isolato un concentrato di Ni 3 S 2 che, analogamente alle matte ossidate, viene cotto e ripristinato.

Uno dei modi di idrotrattamento dei minerali ossidati è la riduzione o una miscela di H 2 e N 2 con quest'ultimo. p-rum NH 3 e CO 2 con spurgo. La soluzione viene purificata da Co. Durante la decomposizione della soluzione con distillazione di NH 3, precipita l'idrossicarbonato di nichel, che viene calcinato e ridotto dal NiO risultante. fusione ottenere Nickel, o re-solv. in p-re NH 3 e dopo la distillazione di NH 3 dalla polpa H 2 si ottiene il nichel. Dott. modo - solforico ossidato a quello in. Dalla soluzione risultante, dopo la sua purificazione, viene precipitato anche il nichel e il concentrato di NiS risultante viene lavorato come matte.

L'idrotrattamento di materiali di nichel solfuro (concentrati, matte) viene ridotto all'ossidazione in autoclave. o soluzioni di NH 3 (a basso contenuto di Co), o H 2 SO 4. Dalle soluzioni di ammoniaca, dopo la separazione di CuS, il nichel viene precipitato sotto. Per separare Ni,Vengono utilizzati anche estratti di Co e Cu da soluzioni di ammoniaca. metodi che utilizzano, in primo luogo, estratti chelanti.

L'ossidazione in autoclave per ottenere soluzioni di solfato viene utilizzata sia per materiali arricchiti (matte) con trasferimento di nichel, ecc. in soluzione, sia per concentrati poveri di pirrotio Fe 7 S 8. In quest'ultimo caso, preim ossidato. pirrotite, che consente di isolare S elementare e concentrato di solfuro, che viene ulteriormente fuso in nichel opaco.

Posizione nel sistema periodico:

Il nichel è un elemento del decimo gruppo, il quarto periodo del sistema periodico degli elementi chimici D.I. Mendeleev, con numero atomico 28. È designato dal simbolo Ni (lat. Niccolum).

La struttura dell'atomo:

La configurazione dei gusci elettronici esterni dell'atomo è 3s23p63d84s2; energie di ionizzazione Ni0 3048-4.jpg Ni+ 3048-5. Elettronegatività di Pauling 1,80; raggio atomico 0,124 nm, raggio ionico (i numeri di coordinazione sono indicati tra parentesi) Ni2+ 0,069 nm (4), 0,077 nm (5), 0,083 nm (6)

Stati di ossidazione: Forma composti più spesso nello stato di ossidazione +2 (valenza II), meno spesso nello stato di ossidazione +3 (valenza III) e molto raramente negli stati di ossidazione +1 e +4 (valenza I e IV, rispettivamente) .

Il nichel è una sostanza semplice

Distribuzione in natura:

Il nichel è abbastanza comune in natura: il suo contenuto nella crosta terrestre è di ca. 0,01% (massa). Si presenta nella crosta terrestre solo in forma legata; i meteoriti di ferro contengono nichel nativo (fino all'8%). Il suo contenuto nelle rocce ultrabasiche è circa 200 volte superiore a quello in quelle acide (1,2 kg/t e 8 g/t). Nelle rocce ultramafiche, la quantità predominante di nichel è associata a olivine contenenti 0,13 - 0,41% di Ni. Sostituisce isomorfo ferro e magnesio. Una piccola parte di nichel è presente sotto forma di solfuri. Il nichel presenta proprietà siderofile e calcofile. Con un aumento del contenuto di zolfo nel magma, compaiono solfuri di nichel insieme a rame, cobalto, ferro e platinoidi. In un processo idrotermale, insieme a cobalto, arsenico e zolfo, e talvolta con bismuto, uranio e argento, il nichel forma concentrazioni elevate sotto forma di arseniuri e solfuri di nichel. Il nichel si trova comunemente nei minerali di rame-nichel contenenti solfuro e arsenico.

• - nichelina (pirite di nichel rossa, kupfernickel) NiAs,
• - cloantite (piriti di nichel bianco) (Ni, Co, Fe) As2,
• - garnierite (Mg, Ni)6(Si4O11)(OH)6*H2O e altri silicati,
• - piriti magnetiche (Fe, Ni, Cu) S,
• - brillantante di arsenico-nichel (gersdorfite) NiAsS,
• - pentlandite (Fe, Ni) 9S8.

Si sa molto sul nichel negli organismi. È stato stabilito, ad esempio, che il suo contenuto nel sangue umano cambia con l'età, che negli animali la quantità di nichel nel corpo aumenta e, infine, che esistono alcune piante e microrganismi - "concentratori" di nichel, contenenti migliaia e persino centinaia di migliaia di volte più nichel dell'ambiente.

Cronologia delle aperture:

Il nichel (nichel inglese, francese e tedesco) fu scoperto nel 1751. Tuttavia, molto prima, i minatori sassoni erano ben consapevoli del minerale, che esteriormente somigliava al rame ed era usato nella produzione del vetro per colorare il vetro di verde. Tutti i tentativi di ottenere rame da questo minerale non ebbero successo, e quindi alla fine del XVII secolo. Il minerale è stato chiamato Kupfernickel, che significa approssimativamente "Copper Devil". Questo minerale (pirite di nichel rosso NiAs) fu studiato nel 1751 dal mineralogista svedese Kronstedt. Riuscì ad ottenere un ossido verde e, riducendo quest'ultimo, un nuovo metallo chiamato nichel. Quando Bergman ricevette il metallo in una forma più pura, scoprì che le proprietà del metallo erano simili a quelle del ferro; Il nichel è stato studiato in modo più approfondito da molti chimici, a cominciare da Proust. Nikkel è una parolaccia nel linguaggio dei minatori. È stato formato dal Nicolaus distorto, una parola generica che aveva diversi significati. Ma soprattutto la parola Nicolaus serviva a caratterizzare le persone bifronte; inoltre, significava "un piccolo spirito dispettoso", "un fannullone ingannevole", ecc. Letteratura russa dell'inizio del XIX secolo. furono usati i nomi nikolan (Scherer, 1808), nikolan (Zakharov, 1810), nicol e nickel (Dvigubsky, 1824)

Proprietà fisiche:

Il nichel è un metallo malleabile e duttile. Ha un reticolo cristallino cubico centrato sulla faccia (parametro = 0,35238 nm). Punto di fusione 1455°C, punto di ebollizione circa 2900°C, densità 8,90 kg/dm3. Il nichel è un ferromagnete con un punto di Curie di circa 358°C.

Resistività elettrica 0,0684 µOhm m.

Coefficiente di dilatazione termica lineare b=13,5?10?6 K?1 a 0 °C.

Coefficiente di espansione termica volumetrica in = 38--39?10?6 K?1.

Modulo di elasticità 196--210 GPa.

Proprietà chimiche:

Gli atomi di nichel hanno una configurazione elettronica esterna di 3d84s2. Lo stato di ossidazione più stabile per il nichel è Ni(II) Il nichel forma composti con stati di ossidazione +1, +2, +3 e +4. Allo stesso tempo, i composti di nichel con uno stato di ossidazione di +4 sono rari e instabili. L'ossido di nichel Ni2O3 è un forte agente ossidante. Il nichel è caratterizzato da un'elevata resistenza alla corrosione: è stabile nell'aria, nell'acqua, negli alcali, in numerosi acidi. La resistenza chimica è dovuta alla sua tendenza alla passivazione - la formazione di un denso film di ossido sulla sua superficie, che ha un effetto protettivo. Il nichel si dissolve attivamente in acido nitrico diluito: (3 Ni + 8 HNO_3 (30%) 3 Ni(NO_3)_2 + 2 NO + 4 H_2O) e in acido solforico concentrato a caldo: (Ni + 2 H_2SO_4 NiSO_4 + SO_2 + 2 H_2O)

Con acido cloridrico e acido solforico diluito, la reazione procede lentamente. L'acido nitrico concentrato passiva il nichel, tuttavia, quando riscaldato, la reazione procede ancora (il prodotto principale della riduzione dell'azoto è NO2) Con il monossido di carbonio CO, il nichel forma facilmente un carbonile volatile e molto tossico Ni (CO) 4. Polvere di nichel finemente dispersa è piroforico (si autoinfiamma all'aria). Il nichel brucia solo sotto forma di polvere. Forma due ossidi NiO e Ni2O3 e, rispettivamente, due idrossidi Ni(OH)2 e Ni(OH)3. I più importanti sali solubili di nichel sono acetato, cloruro, nitrato e solfato. Le soluzioni acquose di sali sono generalmente di colore verde e i sali anidri sono gialli o giallo-marroni. I sali insolubili includono ossalato e fosfato (verde), tre solfuri: NiS (nero), Ni3S2 (bronzo-giallastro) e Ni3S4 (bianco-argento). Il nichel forma anche numerose coordinazioni e composti complessi. Ad esempio, il dimetilgliossimato di nichel Ni(C4H6N2O2)2, che conferisce un colore rosso distinto in mezzi acidi, è ampiamente utilizzato nell'analisi qualitativa per la rilevazione del nichel. Una soluzione acquosa di solfato di nichel ha un colore verde. Le soluzioni acquose di sali di nichel (II) contengono lo ione esaaquanickel (II) 2+.

Ricevuta:

Le riserve totali di nichel nei minerali all'inizio del 1998 sono stimate a 135 milioni di tonnellate, comprese le riserve affidabili di 49 milioni di tonnellate. I principali minerali di nichel - nichel (kupfernickel) NiAs, millerite NiS, pentlandite (FeNi) 9S8 - contengono anche arsenico, ferro e zolfo; Le inclusioni di pentlandite si verificano anche nella pirrotite ignea. Altri minerali da cui viene estratto anche il Ni contengono impurità di Co, Cu, Fe e Mg. A volte il nichel è il prodotto principale del processo di raffinazione, ma più spesso si ottiene come sottoprodotto in altre tecnologie dei metalli. Delle riserve affidabili, secondo varie fonti, dal 40 al 66% del nichel si trova nei "minerali di nichel ossidato" (ONR), il 33% - in solfuro, lo 0,7% - in altri. Nel 1997, la quota di nichel prodotta dalla lavorazione dell'OHP era circa il 40% della produzione mondiale. In condizioni industriali, l'OHP è diviso in due tipi: magnesiaco e ferruginoso. I minerali magnesiaci refrattari, di norma, sono sottoposti a fusione elettrica per ferronichel (5--50% Ni + Co, a seconda della composizione della materia prima e delle caratteristiche tecnologiche).I minerali più ferrosi - lateritici vengono lavorati con metodi idrometallurgici utilizzando lisciviazione con carbonato ammoniacale o lisciviazione in autoclave con acido solforico . A seconda della composizione delle materie prime e degli schemi tecnologici applicati, i prodotti finali di queste tecnologie sono: ossido di nichel (76-90% Ni), sinterizzazione (89% Ni), concentrati di solfuro di varie composizioni, nonché metallo elettrolitico nichel, polveri di nichel e cobalto. Meno ferruginoso: i minerali non troniti vengono sciolti in matte. Nelle imprese che operano a ciclo completo, un ulteriore schema di lavorazione comprende la conversione, la tostatura opaca, la fusione elettrica dell'ossido di nichel per ottenere nichel metallico. Lungo il percorso, il cobalto estratto viene prodotto sotto forma di metallo e/o sali. Un'altra fonte di nichel: nelle ceneri dei carboni del Galles meridionale in Inghilterra - fino a 78 kg di nichel per tonnellata. L'aumento del contenuto di nichel in alcuni carboni, petrolio, scisti indica la possibilità di concentrazione di nichel da parte della materia organica fossile. Le ragioni di questo fenomeno non sono state ancora chiarite.

Applicazione:

Il nichel è la base della maggior parte delle superleghe, materiali ad alta temperatura utilizzati nell'industria aerospaziale per parti di centrali elettriche. Monel metallo (65 - 67% Ni + 30 - 32% Cu + 1% Mn), resistente al calore fino a 500 °C, molto resistente alla corrosione; oro bianco (ad esempio, 585 campioni contengono il 58,5% di oro e una lega (legatura) di argento e nichel (o palladio)), nicromo, una lega di nichel e cromo (60% Ni + 40% Cr); permalloy (76% Ni + 17% Fe + 5% Cu + 2% Cr), ha un'elevata suscettività magnetica con perdite per isteresi molto basse; invar (65% Fe + 35% Ni), quasi non si allunga se riscaldato; Inoltre, le leghe di nichel includono acciai al nichel e cromo-nichel, alpacca e varie leghe di resistenza come costantana, nichel e manganina.Il nichel è presente come componente di un certo numero di acciai inossidabili.

Tecnologia chimica.

Il nichel Raney è utilizzato come catalizzatore in molti processi di ingegneria chimica.

Tecnologie di radiazione.

Il nuclide 63Ni, che emette particelle β, ha un'emivita di 100,1 anni ed è utilizzato nei krytron e nei rivelatori a cattura di elettroni (ECD) nella gascromatografia.

La medicina.

Viene utilizzato nella produzione di sistemi di staffe (nicheluro di titanio).

Protesi.

Commercio di monete.

Il nichel è ampiamente utilizzato nella produzione di monete in molti paesi. Negli Stati Uniti, la moneta da 5 cent è colloquialmente nota come nichel.

Il nichel è un metallo bianco-argento duttile con una lucentezza caratteristica. Si riferisce a metalli non ferrosi pesanti. Il nichel è una preziosa aggiunta di lega. Il nichel non si trova in natura nella sua forma pura, di solito si trova nei minerali. Il nichel puro (Nickel/Nickel), Nickel 200 e Nickel 201, viene estratto mediante tecnologie speciali.

In combinazione con altri metalli, il nichel è in grado di formare leghe di nichel dure e durevoli:

• lega nichel-rame (Monel/Monel)- lega a base di rame con nichel come additivo legante. La composizione è solitamente fino al 67% di nichel e fino al 38% di rame. Questo gruppo di leghe comprende: Monel 400, Monel 401, Monel 404, Monel R-405, Monel K-500, ecc.
• lega di nichel-cromo (Inconel)– lega austenitica resistente al calore. Questo gruppo comprende: Inconel 600, Inconel 601, Inconel 617, Inconel 625, Inconel 690, Inconel 718, Inconel 725, Inconel X-750, ecc.
• lega nichel-ferro-cromo (Inconloy/Incoloy)- è possibile aggiungere alla lega molibdeno, rame, titanio. Questo gruppo comprende: Incoloy 20, Incoloy 800, Incoloy 800H, Incoloy 800HT, Incoloy 825, Incoloy 925, ecc.
• lega di nichel-molibdeno (Hastelloy/Hastelloy)- possibile presenza nella composizione di cromo, ferro e carbonio. Questo gruppo comprende: Hastelloy C-4, Hastelloy C-22, Hastelloy C-276, Hastelloy B-2, ecc.

Proprietà del nichel

Il nichel è un ferromagnetico, punto di Curie - 358°C, punto di fusione - 1455°C, punto di ebollizione - 2730-2915°C. Densità - 8,9 g / cm 3, coefficiente di dilatazione termica -13,5 ∙ 10 -6 K -1. Il nichel compatto è stabile all'aria, mentre il nichel altamente disperso è piroforico.

Il nichel ha le seguenti proprietà:

• plasticità e malleabilità;
• resistenza alle alte temperature;
• resistenza all'ossidazione in acqua e in aria;
• durezza e viscosità sufficiente;
• elevata resistenza alla corrosione;
• ferromagnetico;
• buon catalizzatore;
• ben lucidato.

La superficie del nichel è ricoperta da un sottile strato di ossido di NiO, che protegge il metallo dall'ossidazione.

Vantaggi e svantaggi

I principali vantaggi del nichel e delle leghe sono la resistenza al calore, la resistenza al calore e l'aumento della resistenza meccanica (pressione fino a 440 MPa). I vantaggi includono anche il funzionamento in soluzioni alcaline e acide concentrate calde. Inoltre, il nichel è in grado di mantenere le sue proprietà magnetiche a basse temperature.

Il principale svantaggio del nichel è una significativa diminuzione dei valori termoEMF durante il rapido raffreddamento dopo la ricottura (fino a 600°C). Inoltre, gli svantaggi del nichel includono il fatto che il nichel puro non si trova in natura. È ottenuto da tecnologie costose, che influiscono sul suo costo.

Area di applicazione

L'applicazione principale del nichel è la metallurgia. In esso, è coinvolto nella produzione di acciai inossidabili altolegati. Aggiungendo nichel alla fusione del ferro, i metallurgisti ottengono leghe forti e duttili che hanno una maggiore resistenza alla corrosione e resistenza alle alte temperature. Va notato che le leghe di nichel mantengono le loro qualità durante il ripetuto riscaldamento prolungato.

A causa di queste proprietà, viene utilizzato acciaio al nichel inossidabile e resistente al calore:

• nell'industria alimentare e chimica;
• nell'industria petrolchimica e delle costruzioni;
• in medicina e farmaceutica;
• nell'ingegneria aeronautica e meccanica;
• nella fabbricazione di cavi sottomarini;
• nella produzione di elementi riscaldanti per attrezzature industriali;
• nella produzione di magneti permanenti;
• nella produzione di macchine utensili e attrezzature speciali;
• nella fabbricazione di elementi interni di edifici;
• nel settore del mobile;
• nella fabbricazione di elettrodomestici e utensili per la casa;

Grazie alla sua malleabilità e facilità di forgiatura, il nichel viene utilizzato per produrre prodotti molto sottili come nastri, strisce e fogli di nichel. Il nichel è anche utilizzato attivamente nella produzione di fili e barre.

Il nichel è un elemento del gruppo 10 della tabella D.I. Mendeleev. Conosciuto relativamente di recente, utilizzato anche di recente nell'industria. Il nichel prende il nome dal nome di uno gnomo malizioso, che invece gettò ai minatori il minerale nickelin, tra cui nichel e arsenico. In quei tempi antichi, non sapevano come usare il nichel, quindi il falso metallo era chiamato "cattivo" dal tedesco Nickel.

E oggi considereremo le proprietà fisico-chimiche e l'uso del nichel, gli daremo una descrizione generale, studieremo leghe e gradi di nichel.

È un metallo di transizione, cioè presenta proprietà sia acide che alcaline. Ha una lucentezza bianco-argentea, plastica, malleabile, ma dura. Il peso molecolare è piccolo - 28, quindi appartiene a sostanze leggere.

Questo video ti parlerà delle caratteristiche del nichel come metallo:

Concetto e caratteristiche

Dal punto di vista della chimica, il nichel è un metallo molto interessante e insolito. Da un lato è in grado di reagire sia con acidi che con alcali, ma dall'altro è chimicamente inerte e si rifiuta di reagire anche con alcali e acidi concentrati. Inoltre, questa proprietà è così pronunciata che il nichel viene utilizzato nella produzione di varie attrezzature resistenti agli acidi e serbatoi per alcali.

Il metallo viene fuso e poi utilizzato sotto forma di barre, fogli e così via. E in questo stato mostra le solite proprietà metalliche di una sostanza inattiva. Ma il nichel trasformato in polvere finissima diventa piroforico ed è in grado di accendersi spontaneamente all'aria.

Il segreto è che una sostanza ordinaria nell'aria, come l'alluminio, ad esempio, è ricoperta da una pellicola di ossido e questa pellicola funge da strato protettivo più resistente.

Questa qualità determina una delle applicazioni più antiche del metallo: la nichelatura, ovvero l'applicazione dello strato più sottile di nichel sulla superficie degli oggetti. Tale strato protegge completamente acciaio, ghisa, magnesio, alluminio e così via dalla corrosione.

I prodotti realizzati in nichel puro sono rari e vengono utilizzati solo in zone particolarmente critiche. Il suo utilizzo nell'industria deriva da un'altra qualità unica: in una lega, il nichel conferisce al materiale la stessa eccellente resistenza alla corrosione che conferisce. La maggior parte degli acciai inossidabili e strutturali include il nichel come componente di lega. È lui che garantisce la resistenza dell'acciaio e la sua durata.

Le leghe a base di nichel sono molto diverse e hanno proprietà notevoli: forza, resistenza al calore, capacità di sopportare carichi di potenza elevati ad alte temperature, resistenza all'usura, insensibilità alle sostanze chimicamente aggressive e così via. Circa il 9% del volume totale della sostanza estratta viene utilizzato nella sua forma pura. Un altro 7% viene speso per la nichelatura e il resto per ottenere leghe.

Il nichel forma una triade di ferro con ferro e cobalto. Il gruppo comprende anche platino - osmio, platino, rodio. Tuttavia, nonostante la relativa vicinanza, le proprietà dei metalli differiscono notevolmente. In termini di resistenza, il nichel non è molto inferiore al ferro, ha una densità ancora maggiore, ma a differenza di quest'ultimo è molto resistente alla corrosione, mentre il ferro si corrode rapidamente all'aria, e ancora di più quando viene a contatto con l'acqua .

Rispetto ai metalli del platino, il nichel è molto più leggero, molto più economico e molto più attivo: platino, osmio e altri sono metalli nobili che hanno un potenziale di elettrodo positivo e sono estremamente inerti.

Pro e contro

Quasi tutte le proprietà del nichel in relazione all'economia nazionale sono vantaggi. Gli svantaggi del metallo possono essere attribuiti solo alla sua presenza in natura. Il nichel è considerato un elemento comune, ma si trova solo in forma legata. Il nichel nativo arriva sulla terra solo come parte dei meteoriti. Di conseguenza, il metallo viene ottenuto utilizzando tecnologie più costose.

• Il nichel ha una buona resistenza e durezza, pur conservando la capacità di forgiare e un'elevata tenacità: può essere utilizzato per produrre i fogli e le barre più sottili.
• Il metallo ha un'eccellente resistenza alla corrosione. Inoltre, trasferisce questa qualità alle leghe, che includono sotto forma di un elemento legante.
• Le leghe a base di nichel sono molto diverse e hanno qualità eccezionali. Pertanto, le leghe ferro-nichel resistenti al calore vengono utilizzate nella fabbricazione di parti di reattori nucleari e motori a reazione. Ad oggi sono state descritte e utilizzate circa 3000 diverse leghe di nichel.
• Il rivestimento in nichel è ancora utilizzato attivamente non solo nella costruzione di strumenti e macchine utensili, ma anche nella vita di tutti i giorni, nell'edilizia. Le stoviglie, le posate, gli accessori, ecc. nichelati non sono solo esteticamente attraenti, ma anche assolutamente igienici, innocui ed estremamente durevoli. L'inerzia e l'igiene del metallo ne determinano l'utilizzo nell'industria alimentare.
• Il nichel è un ferromagnete, cioè una sostanza soggetta a magnetizzazione spontanea. Questa proprietà consente di utilizzare il metallo per la produzione di magneti permanenti.
• Il metallo è relativamente economico da ottenere e ha buone caratteristiche di conduttività elettrica. Il nichel sostituisce il costoso argento o nella produzione di batterie.

La struttura e la composizione chimica del nichel sono discusse di seguito.

Struttura e composizione

Il nichel, come altri metalli puri, ha una struttura omogenea e ben ordinata, che fornisce a queste sostanze la capacità di condurre corrente. Tuttavia, la composizione della fase del materiale può essere diversa, il che influisce sulle sue proprietà.

• In condizioni normali, si tratta della β-modifica del nichel. È caratterizzato da un reticolo cubico centrato sulla faccia e determina le solite proprietà del metallo: duttilità, duttilità, lavorabilità, ferromagnetismo e così via.
• C'è anche un altro tipo di materiale. Il nichel sottoposto a sputtering catodico in atmosfera di idrogeno non entra nella reazione, ma cambia anche la sua struttura, passando alla modifica α. Quest'ultimo ha il reticolo esagonale più denso. Quando riscaldato a 200 C, la fase α passa nella fase β. Nell'industria si occupano della modifica β del nichel.

Questo video ti spiegherà come convertire tu stesso una batteria al nichel-cadmio in ioni di litio:

Proprietà e caratteristiche

Le caratteristiche della fase β, come principale, sono di maggiore interesse, poiché l'esistenza stessa della fase α è limitata. Le proprietà del metallo sono:

• densità a temperatura normale - 8,9 g / cu. centimetro;
• punto di fusione - 1453 C;
• punto di ebollizione - 3000 C;
• coefficiente di dilatazione termica molto basso - 13,5∙10 −6 K −1
• modulo di elasticità, 196–210 GPa;
• il limite elastico è di 80 MN/mq. m;
• carico di snervamento - 120 Mn/mq. m:
• limite di trazione 40–50 kgf/sq. mm;
• capacità termica specifica della sostanza - 0,440 kJ / (kg K);
• conduttività termica - 90,1 W / (m·K);
• resistenza elettrica specifica - 0,0684 μOhm∙m.

Il nichel è un ferromagnete con un punto Curie di 358 C.

Di seguito parleremo della produzione e del produttore di leghe di nichel.

Produzione

Il nichel è considerato abbastanza comune - 13 ° posto tra i metalli. Tuttavia, la sua distribuzione è alquanto specifica. Non per niente il metallo è chiamato l'elemento delle profondità terrestri, poiché è 200 volte più abbondante nelle rocce ultrabasiche che in quelle acide. Secondo una delle teorie diffuse, il nucleo terrestre è costituito da ferro nichel.

Il nichel nativo non si trova sulla Terra. In una forma legata, è presente nei minerali di rame-nichel - arsenico e solfuro. Questa è nichelina - pirite di nichel rosso, la stessa che i minatori hanno preso, cloantite - pirite di nichel bianco, garnierite, pirite di rame e così via.

La materia prima è molto spesso minerale di solfuro, incluso e, e nichel, pertanto sono incluse fasi aggiuntive per la separazione dei metalli.

• I minerali di solfuro di solito contengono molta umidità e sostanze argillose. Per sbarazzarsene, il minerale viene frantumato, essiccato e bricchettato. Se il contenuto di zolfo nel minerale è troppo alto, viene bruciato.
• Fusione su matte - effettuata in forni a tino oa riverbero. Si ottiene una lega di nichel e solfuro di ferro, contenente una piccola quantità di rame.
• Separazione di nichel e rame.
• Tostatura del concentrato di nichel, fusione per riduzione e raffinazione per elettrolisi.

Il metodo per ottenere il nichel dal minerale ossidato sembra leggermente diverso.

• Il minerale viene sottoposto a fusione solforante con riduzione parziale.
• Si ottiene un mascherino: il matte fuso viene soffiato con aria nei convertitori.
• Il mascherino viene cotto e ripulito dal rame;
• Quindi il nichel viene ridotto o il blumo bruciato viene fuso in ferronichel.

E quanto costa 1 kg di nichel? I prezzi per un tale metallo sono in gran parte determinati dal successo dello sfruttamento dei depositi. Pertanto, nel 2013, la Cina ha aumentato la produzione di ghisa contenente nichel, il che ha portato a un notevole calo dei prezzi dei metalli. Nell'autunno 2016, il costo di una tonnellata di metallo era di $ 10.045.

Area di applicazione

Il nichel da solo è usato raramente. Zona molto più ampia.

• Nella vita di tutti i giorni si incontrano più spesso prodotti nichelati: rubinetti, rubinetti, accessori per mobili. Le parti metalliche dei mobili sono abbastanza spesso ricoperte da uno strato di metallo argentato non ossidante. Lo stesso vale per posate e stoviglie.
• Un altro uso ben noto è l'oro bianco. Consiste in oro di un certo campione e lega di nichel.
• I catodi di nichel sono ampiamente utilizzati nell'ingegneria elettrica. Numerose batterie sono al nichel-cadmio. Nichel, ferro-nichel e così via competono con la batteria e allo stesso tempo sono molto più sicuri.

Tuttavia, il principale consumatore di nichel è la metallurgia non ferrosa e ferrosa: il 67% di tutto il metallo estratto viene utilizzato per produrre acciai inossidabili. E il 17% - per la produzione di altre leghe non ferrose.

• L'acciaio strutturale e inossidabile è utilizzato letteralmente ovunque: costruzione e ingegneria meccanica, ingegneria elettrica e produzione di tubazioni, strumentazione e costruzione di telai portanti. Il nichel è ciò che conferisce agli acciai la loro resistenza alla corrosione.
• Le leghe nichel-rame sono spesso utilizzate nella produzione di apparecchiature resistenti agli acidi e varie parti che devono funzionare in un ambiente chimico aggressivo.
• Le leghe di nichel e cromo sono famose per la loro resistenza al calore e resistenza agli alcali e agli acidi. Sono utilizzati in fornaci, reattori nucleari, motori e così via.
• Le leghe di nichel, cromo e ferro, inoltre, rimangono resistenti a carichi elevati a temperature molto elevate - fino a 900 C. Questo è un materiale indispensabile per le turbine a gas.

Il nichel è un metallo con . Forte, malleabile, resistente agli acidi e agli alcali e in grado di trasferire queste proprietà a quasi tutte le leghe. Non c'è da stupirsi che il nichel sia così ampiamente utilizzato.

Un modo semplice e affidabile per ripristinare le batterie al nichel-cadmio è discusso nel video qui sotto:

Le proprietà del nichel sono parametri importanti per la ricerca, la lavorazione e le applicazioni del metallo. Sono presi in considerazione quando si formano composizioni con altri materiali.

Le proprietà del nichel determinano il suo utilizzo nella produzione

Il nichel è un metallo dal caratteristico colore bianco-argenteo. Alla temperatura di 1453 °C diventa liquido e bolle a 2732 °C. Il nichel è duttile e facilmente lavorabile sotto pressione.

La proprietà chimica del nichel è caratterizzata dalla sua capacità di formare composti con vari gradi di ossidazione. In condizioni naturali, sulla superficie metallica appare un sottile film di ossido.

Il metallo ha un alto tasso di resistenza alla corrosione. Il nichel non reagisce con un numero di acidi e alcali concentrati, ma si dissolve attivamente in acido nitrico diluito.

Entrando nelle reazioni chimiche, il nichel forma metalli volatili e sali solubili/insolubili

Non reagiscono con il nichel.

• gas inerti;
• litio;
• potassio;
• sodio;
• cesio;
• rubidio;
• stronzio;
• bario;
• iridio;
• cesio.

Il nichel si combina con il carbonio per formare il carbonile, un metallo di transizione volatile utilizzato nella produzione di materiali di elevata purezza. La polvere di nichel è in grado di autoaccendersi a contatto con l'aria per formare ossidi.

Il nichel produce una serie di sali solubili e insolubili. Ad esempio, una soluzione di solfato metallico conferisce al liquido un colore verde. I sali insolubili di solito hanno un colore giallo intenso.

Forme per trovare il metallo

In condizioni naturali, il nichel si trova in combinazione con un numero di elementi chimici e sotto forma di pepite si trova nei meteoriti di ferro.

In condizioni idrotermali, il nichel forma composti con arsenico, cobalto e argento. Elevate concentrazioni di metalli sono associate a formazioni minerali: arseniuri e solfuri.

In natura, il nichel si trova solitamente in composti con altri elementi.

La materia prima per l'estrazione di un componente prezioso è il solfuro, minerali di rame-nichel contenenti arsenico:

• nichelina: un composto con arsenico;
• cloantite - pirite bianca contenente cobalto e ferro;
• garnierite - roccia silicatica contenente magnesio;
• piriti magnetiche - un composto di zolfo con ferro e rame;
• gersdorfite: lucentezza di arsenico-nichel;
• pentlandite è un composto di zolfo, ferro e nichel.

Il contenuto di metallo negli organismi viventi dipende dalle condizioni e dall'ambiente. Alcuni rappresentanti della flora e della fauna sono in grado di concentrare il metallo.

I principali depositi di minerali si trovano in Canada, Federazione Russa, Albania, Sud Africa, Cuba e Grecia.

Il processo di estrazione del metallo dai minerali comporta l'uso di tecnologie a seconda del tipo di materia prima. Il nichel a volte è un materiale di arricchimento minore per la roccia.

I minerali refrattari contenenti magnesio sono sottoposti a fusione elettrica. I minerali lateritici contenenti ferro vengono lavorati con il metodo idrometallurgico, seguito dal trattamento con soluzioni alcaline.

La roccia con un contenuto di ferro inferiore viene fusa, cotta e fusa elettricamente. Lungo il percorso vengono recuperati cobalto metallico o suoi sali. Un contenuto maggiore del metallo si osserva nelle ceneri dei carboni fossili in Inghilterra. Questo fatto è associato all'attività dei microrganismi che concentrano il nichel.

La plasticità e altre proprietà fisiche dei composti di nichel dipendono dalla purezza del materiale. Una leggera mescolanza di zolfo rende fragile il metallo. L'aggiunta di magnesio al materiale fuso purifica la miscela dalle impurità minori con la formazione di un composto con lo zolfo.

Industrie in cui viene utilizzato il nichel

Le proprietà fisiche e chimiche del metallo ne determinano l'uso:

• nella produzione di acciaio inossidabile;
• per la formazione di leghe che non contengono ferro;
• allo scopo di applicare rivestimenti protettivi ai prodotti mediante metodo galvanico;
• per la produzione di reagenti chimici;
• nella metallurgia delle polveri.

Il metallo viene utilizzato nella produzione di batterie, con il suo aiuto si verificano processi catalitici di reazioni chimiche nella produzione industriale. Le leghe di titanio sono un materiale eccellente per realizzare protesi dentarie e dispositivi di allineamento dei denti.

La composizione basata sull'elemento chimico n. 28 è una materia prima per coniare monete, produrre bobine di sigarette elettroniche. Viene utilizzato per avvolgere le corde degli strumenti musicali.

Nella produzione di nuclei per elettromagneti vengono utilizzate composizioni: permalloy, incluso il 20-60% di ferro. Il nichel è utilizzato nella fabbricazione di varie parti e attrezzature per l'industria chimica.

Gli ossidi metallici sono utilizzati nella produzione di vetro, smalti e ceramica. La produzione moderna è specializzata nella produzione di una varietà di prodotti laminati: filo, nastro, lamina, tubi.

Il nichel ha una vasta gamma di applicazioni, dai rivestimenti ai prodotti chimici

La resistenza agli ambienti aggressivi consente di utilizzare il nichel laminato per il trasporto di alcali nell'industria chimica.

Gli strumenti in lega a base di nichel sono utilizzati in medicina e nella ricerca scientifica. Il metallo viene utilizzato per creare strumenti di precisione per il controllo remoto di processi nell'industria nucleare e installazioni radar.

Caratteristiche delle leghe di nichel

Nelle composizioni il metallo è abbinato principalmente al ferro e al cobalto. Viene utilizzato come componente di lega madre per la produzione di vari acciai strutturali, leghe magnetiche e non magnetiche.

Le leghe metalliche basate sull'elemento chimico n. 28 hanno resistenza, resistenza alle temperature, deformazione e influenze ambientali. Il loro numero raggiunge diverse migliaia. Le composizioni più comuni sono combinazioni con cromo, molibdeno, alluminio, titanio, berillio.

Il metallo è considerato il componente della legatura dell'oro, che conferisce ai gioielli il caratteristico colore bianco e la forza. In relazione a questa composizione, ci sono opinioni sull'effetto allergico del nichel sulla pelle.

In combinazione con il cromo si forma un composto di nicromo resistente alle alte temperature, con coefficiente minimo di resistenza elettrica e duttilità.

Viene utilizzato per la fabbricazione di dispositivi di riscaldamento, parti, come rivestimento. L'elevata resistenza della connessione consente di lavorarla, tornita, saldata, stampata.

Le leghe di nichel hanno un'elevata resistenza, che consente loro di essere ampiamente utilizzate nella produzione.

Un gruppo speciale è formato da leghe, che includono il rame. Tra questi, i più popolari sono:

• monel;
• ottone;
• bronzo;
• argento alpacca.

Più di un secolo fa, si è scoperto che una composizione ferro-nichel contenente il 28% del metallo descritto perde le sue proprietà di magnetizzazione. Le leghe contenenti il ​​36% di nichel sono caratterizzate da una leggera espansione lineare, che ne consente l'utilizzo nella fabbricazione di strumenti e strumenti di precisione.

Questa composizione, designata FeNi36, è chiamata invar, cioè "immutabile". La lega Kovar contenente il 29% di nichel, il 17% di cobalto e il 54% di ferro ha trovato ampia applicazione nella produzione.

Ha un'elevata adesione al vetro fuso, che consente di utilizzare la composizione per realizzare cavi elettrici che passano attraverso questa sostanza.