(koordinationsnummer anges inom parentes) Ni2+ 0,069 nm (4), 0,077 nm (5), 0,083 nm (6).

Genomsnittlig nickelhalt i jordskorpan 8-10 -3 viktprocent, i haven 0,002 mg/l. Känd ca. 50 nickel, varav de viktigaste är: pentlandit (Fe,Ni) 9 S 8, millerit NiS, garnierit (Ni, Mg) 3 Si 4 O 10 (OH) 10. 4H 2 O, revdinskit (icke-puit) (Ni,Mg) 3 Si 2 O 5 (OH) 4, nickel NiAs, annabergit Ni 3 (AsO 4) 2 8H 2 O. Nickel bryts huvudsakligen från sulfidkoppar-nickel ( Kanada, Australien, Sydafrika) och från silikatoxiderade sådana (Nya Kaledonien, Kuba, Filippinerna, Indonesien, etc.). Världens nickelreserver på land uppskattas till 70 miljoner ton.

Egenskaper. Nickel-silver-vit. Kristalliskt. ansiktscentrerat galler kubik, a = 0,35238 nm, z = 4, rymd. grupp RT3t. T. pl. 1455°C. t. bal 2900°C; flotte 8,90 g/cm3; C0p 26.1 J/( .K); DH 0 pl 17,5 kJ/, DH 0 isp 370 kJ/; S 0 298 29,9 JDmol K); nivå av temperaturberoende för fast nickel lgp(hPa) = 13,369-23013/T+0,520lgT+0,395T (298-1728K), för flytande lgp(hPa)=11,742-20830/T+ 0,618 lgT (1728K)3170 K); temperatur koefficient linjär expansion 13.5. 10-6K-1 (273-373 K); 94,1 W/(m x x K) vid 273 K, 90,9 W/(m K) vid 298 K; g 1,74 N/m (1520°C); r 7,5 10 -8 Ohm m, temperaturkoefficient. r 6,75. 10-3K-1 (298-398 K); , 631 K. Elasticitetsmodul 196-210 GPa; s tillväxt 280-720 MPa; relaterar töjning 40-50%; enligt Brinell (glödgat) 700-1000 MPa. Rent nickel är mycket seg, kan bearbetas väl i kalla och varma förhållanden, kan rullas, dras och smidas.

N nickel är kemiskt inaktivt, men fint dispergerat, erhålls av nickelföreningar när låg t-rah, pyroforisk. Standard Ni 0 /Ni 2+ - 0,23 V. At vanliga knullar nickel är täckt med ett tunt lager. Inte interaktion. med och fukt. Vid uppvärmning Nickelproduktionen börjar vid ~ 800 °C. Nickel reagerar mycket långsamt med saltsyra, svavelsyra, fosforsyra och fluorvätesyra. Vinäger och andra organisationer har praktiskt taget ingen effekt på det. till dig, särskilt i frånvaro av . Reagerar bra med dil. HNO3, konc. HNO 3 passiveras. Lösningar och och, samt flytande NH 3, har ingen effekt på nickel. Vattenlösningar NH 3 närvarande korrelera nickel.

N ickel i dispergerat tillstånd har stora katalytiska egenskaper. i distrikt,. De använder antingen skelettnickel (Raney-nickel), erhållet genom legering med Al eller Si med det sista. , eller nickel på .

N ickel absorberar H 2 och bildar fasta lösningar med det. NiH2 (stabil under 0°C) och mer stabil NiH erhölls indirekt. Det absorberas nästan inte av nickel upp till 1400 °C, pH-värdet för N 2 är 0,07 % vid 450 °C. Kompakt nickel reagerar inte med NH 3, dispergerat nickel bildar Ni 3 N-nitrid med det vid 300-450 °C.

Smält nickel löser C för att bilda karbid Ni 3 C, som sönderdelas med frigöring av; Ni 3 C i form av grå-svart (sönderfaller vid ~ 450 ° C) erhålls genom uppkolning av nickel i CO vid 250-400 ° C. Dispergerat nickel med CO producerar flyktigt Ni(CO)4. När den är legerad med Si, bildar den kiseldioxid; Ni 5 Si 2, Ni 2 Si och NiSi smälter kongruent, respektive. vid 1282, 1318 och 992 °C, Ni3Si respektive NiSi2 - inkongruenta. vid 1165 och 1125°C sönderdelas Ni3Si2 utan att smälta vid 845°C. När den smälts med B ger det borider: Ni3B (smp 1175°C), Ni2B (1240°C), Ni3B2 (1163°C), Ni4B3 (1580°C), NiB12 ( 2320°C), NiB (sönderdelas vid 1600°C). Med Se bildar nickel selenider: NiSe (smp 980 °C), Ni 3 Se 2 och NiSe 2 (sönderdelas vid 800 respektive 850 ° C), Ni 6 Se 5 och Ni 21 Se 20 (finns endast i fast tillstånd) . När nickel legeras med Te, erhålls tellurider: NiTe och NiTe 2 (uppenbarligen bildas ett brett område av fasta lösningar mellan dem), etc.

Arsenat Ni 3 (AsO 4) 2. 8H2O-grön; p-hastighet på 0,022%; to-tami sönderdelas; över 200 °C dehydrerar det, vid ~ 1000 °C sönderfaller det; erhåller fast material.

Silikat Ni 2 SiO 4 - ljusgrön med rombiskt mönster. galler; tät 4,85 g/cm3; sönderdelas utan att smälta vid 1545°C; i olöslig; gruvarbetare K-tami sönderdelas långsamt vid upphettning. Aluminat NiAl 2 O 4 (nickelspinell) - blå med kubisk. galler; smp. 2110°C; tät 4,50 g/cm3; inte sol. V; sönderdelas långsamt till-tami; .

De viktigaste komplexa kopplingarna. nickel-a m m i n s. Naib. Karakteristiska är hexaaminer respektive akvatetramminer. 2+ och 2+. Dessa är blå eller violetta kristaller. in-va, vanligen sol. i, i lösningar ljusblå; när man kokar lösningar och när handling bryta ned; bildas i lösningar vid ammoniakbearbetning av nickel och kobolt.

I Ni(III)- och Ni(IV)-komplexen är koordinationen antalet nickel är 6. Exempel är violett K 3 och röd K 2, bildade genom verkan av F 2 på en blandning av NiCl 2 och KCl; stark. Andra typer av heteropolysyror är kända, till exempel. (NH4)6H7. 5H2O, stort antal intrakomplexa anslutningar Ni(II). Se även Organiska nickelföreningar.

Mottagande. bearbeta pyro- och hydrometallurgiska material. sätt. För silikatoxiderad (kan inte berikas) använd någon av reducerarna. smältning för att producera ferronickel, som sedan utsätts för rening i en omvandlare för anrikningsändamål, eller smältning för skärsten som innehåller svavel (FeS 2 eller CaSO 4). Den resulterande skärstenen blåses i en omvandlare för att avlägsna Fe, och krossas sedan och bränns för att reducera NiO från det resulterande materialet. Metalliskt nickel erhålls genom smältning. Nickelkoncentrat som erhålls från anrikning av sulfidkoncentrat smälts till skärsten med det sista. tömning i omvandlaren. Från kopparnickelstenen isoleras, efter dess långsamma avkylning, Ni 3 S 2-koncentrat, som i likhet med oxiderade skärsten bränns och reduceras.

Ett av sätten att hydrobearbeta oxiderade malmer är reduktion eller en blandning av H 2 och N 2 med den senare. lösning av NH3 och CO2 med rening. Lösningen renas från Co. Under sönderdelningen av lösningen med destillation av NH 3 fälls nickelhydroxokarbonat ut, som antingen kalcineras och reduceras från den resulterande NiO. Nickel erhålls genom smältning eller genom återupplösning. i NH3-lösningen och efter avdestillering av NH3 från H2-massan erhålls nickel. Dr. sätt - oxiderad svavelsyra in. Från den resulterande lösningen, efter dess rening, avsätts nickel under och det resulterande NiS-koncentratet bearbetas som skärsten.

Hydrobearbetning av nickelsulfidmaterial (koncentrat, skärsten) reduceras till autoklaverad oxidation. antingen lösningar av NH 3 (vid låg Co-halt) eller H 2 SO 4. Från ammoniaklösningar, efter separation av CuS, fälls nickel ut under. För Ni-separation,Extraktion av Co och Cu från ammoniaklösningar används också. metoder som först och främst använder kelatbildande extraktionsmedel.

Autoklavoxidation för att producera sulfatlösningar används både för anrikade material (mattor) med överföring av nickel etc. in i lösningen, och för dåliga pyrrhotium Fe 7 S 8 koncentrat. I det senare fallet oxideras den övervägande. pyrrhotite, vilket gör det möjligt att isolera elementärt S och sulfidkoncentrat, som vidare smälts till nickelskärsten.

Position i det periodiska systemet:

Nickel är en del av den tionde gruppen, fjärde perioden periodiska systemet kemiska grundämnen D.I. Mendelejev, med atomnummer 28. Betecknas med symbolen Ni (lat. Niccolum).

Atomstruktur:

Konfiguration av atomens yttre elektronskal 3s23p63d84s2, joniseringsenergi Ni0 3048-4.jpgNi+ 3048-5.jpgNi2+3048-6.jpgNi3+ 7.634, 18.153 och 35.17 eV; Pauling elektronegativitet 1,80; atomradie 0,124 nm, jonradie (koordinationsnummer anges inom parentes) Ni2+ 0,069 nm (4), 0,077 nm (5), 0,083 nm (6)

Oxidationstillstånd: Bildar föreningar oftast i oxidationstillståndet +2 (valens II), mindre ofta i oxidationstillståndet +3 (valens III) och mycket sällan i oxidationstillstånden +1 och +4 (valens I respektive IV) .

Nickel är ett enkelt ämne

Utbredning i naturen:

Nickel är ganska vanligt i naturen - dess innehåll i jordskorpan är ca. 0,01 % (massa). Det finns i jordskorpan endast i bunden form; järnmeteoriter innehåller naturligt nickel (upp till 8%). Dess innehåll i ultramafiska bergarter är ungefär 200 gånger högre än i sura bergarter (1,2 kg/t och 8 g/t). I ultramafiska bergarter är den övervägande mängden nickel associerad med oliviner som innehåller 0,13 - 0,41% Ni. Det ersätter isomorft järn och magnesium. En liten del nickel finns i form av sulfider. Nickel uppvisar siderofila och kalkofila egenskaper. Med en ökad halt av svavel i magman uppstår nickelsulfider tillsammans med koppar, kobolt, järn och platinoider. I den hydrotermiska processen, tillsammans med kobolt, arsenik och svavel och ibland med vismut, uran och silver, bildar nickel ökade koncentrationer i form av nickelarsenider och sulfider. Nickel finns vanligtvis i sulfid- och arsenikhaltiga koppar-nickelmalmer.

• - nickel (röd nickelkis, cupfernickel) NiAs,
• - kloantit (vit nickelkis) (Ni, Co, Fe) As2,
• - garnierit (Mg, Ni)6(Si4O11)(OH)6*H2O och andra silikater,
• - magnetisk pyrit (Fe, Ni, Cu) S,
• - arsenik-nickel lyster (gersdorffite) NiAsS,
• - pentlandit (Fe, Ni) 9S8.

Mycket är redan känt om nickel i organismer. Det har till exempel fastställts att dess innehåll i mänskligt blod förändras med åldern, att hos djur ökar mängden nickel i kroppen, och slutligen att det finns några växter och mikroorganismer - "koncentratorer" av nickel, som innehåller tusentals och till och med hundratusentals gånger mer nickel än miljön.

Upptäcktshistorik:

Nickel (engelsk, fransk och tysk nickel) upptäcktes 1751. Men långt dessförinnan var sachsiska gruvarbetare väl medvetna om malmen, som såg ut som koppar och användes vid glastillverkning för att färga glas i grön färg. Alla försök att få koppar från denna malm var misslyckade, och därför sena XVII V. Malmen fick namnet Kupfernickel, vilket ungefär betyder "koppardjävul". Denna malm (röd nickelkis NiAs) studerades av den svenske mineralogen Kronstedt 1751. Han lyckades få fram grön oxid och, genom att reducera den senare, en ny metall som kallas nickel. När Bergman fick metallen i renare form fann han att metallens egenskaper liknade järn; Nickel har studerats mer i detalj av många kemister, till att börja med Proust. Nikkel är ett smutsigt ord på gruvarbetarnas språk. Det bildades från en korruption av Nicolaus, ett generiskt ord som hade flera betydelser. Men främst tjänade ordet Nicolaus till att karakterisera tvåsidiga människor; dessutom betydde det ”busig liten ande”, ”bedräglig loafer” osv. I rysk litteratur tidiga XIX V. namnen Nikolan (Scherer, 1808), Nikolan (Zakharov, 1810), nikol och nickel (Dvigubsky, 1824) användes

Fysikaliska egenskaper:

Nickel är en formbar och formbar metall. Den har ett ansiktscentrerat kubiskt kristallgitter (parameter = 0,35238 nm). Smältpunkt 1455°C, kokpunkt ca 2900°C, densitet 8,90 kg/dm3. Nickel är ferromagnetiskt, Curie-punkten är cirka 358°C.

Elektrisk resistivitet 0,0684 μOhm m.

Koefficient för linjär termisk expansion b=13,5?10?6 K?1 vid 0 °C.

Koefficient för volymetrisk termisk expansion = 38--39?10?6 K?1.

Elastisk modul 196--210 GPa.

Kemiska egenskaper:

Nickelatomer har en extern elektronkonfiguration av 3d84s2. Det mest stabila oxidationstillståndet för nickel är Ni(II), Nickel bildar föreningar med oxidationstillstånden +1, +2, +3 och +4. Samtidigt är nickelföreningar med ett oxidationstillstånd på +4 sällsynta och instabila. Nickeloxid Ni2O3 är ett starkt oxidationsmedel. Nickel kännetecknas av hög korrosionsbeständighet - stabil i luft, vatten, alkalier och ett antal syror. Kemisk resistens beror på dess tendens till passivering - bildandet av en tät oxidfilm på dess yta, vilket har en skyddande effekt. Nickel löses aktivt i utspädd salpetersyra: (3 Ni + 8 HNO_3 (30%) 3 Ni(NO_3)_2 + 2 NO + 4 H_2O) och i varm koncentrerad svavelsyra: (Ni + 2 H_2SO_4 NiSO_4 + SO_2 + 2 H_2O)

Med saltsyra och utspädda svavelsyror fortskrider reaktionen långsamt. Koncentrerad salpetersyra passiverar nickel, men vid upphettning sker reaktionen fortfarande (huvudprodukten av kvävereduktion är NO2). Med kolmonoxid CO bildar nickel lätt flyktig och mycket giftig karbonyl Ni(CO)4. Fint nickelpulver är pyrofor ( självantänder i luft). Nickel brinner endast i pulverform. Bildar två oxider NiO och Ni2O3 och följaktligen två hydroxider Ni(OH)2 och Ni(OH)3. De viktigaste lösliga nickelsalterna är acetat, klorid, nitrat och sulfat. Vattenlösningar av salter är vanligtvis gröna, medan vattenfria salter är gula eller brungula. Olösliga salter inkluderar oxalat och fosfat (grönt), tre sulfider: NiS (svart), Ni3S2 (gulaktig-brons) och Ni3S4 (silver-vit). Nickel bildar också många koordinations- och komplexa föreningar. Till exempel används nickeldimetylglyoximat Ni(C4H6N2O2)2, som ger en klar röd färg i en sur miljö, i stor utsträckning i kvalitativ analys för att detektera nickel. En vattenlösning av nickelsulfat är grön till färgen. Vattenlösningar av nickel(II)-salter innehåller hexaaquanickel(II) 2+-jon.

Mottagande:

De totala reserverna av nickel i malmer i början av 1998 uppskattas till 135 miljoner ton, inklusive tillförlitliga reserver på 49 miljoner ton. De viktigaste nickelmalmerna - nickel (kupfernickel) NiAs, millerit NiS, pentlandit (FeNi)9S8 - innehåller också arsenik, järn och svavel; Magmatisk pyrrhotite innehåller också pentlanditinneslutningar. Andra malmer som Ni också bryts ur innehåller föroreningar av Co, Cu, Fe och Mg. Nickel är ibland huvudprodukten i raffineringsprocessen, men oftare erhålls det som en biprodukt i andra metallprocesser. Av de tillförlitliga reserverna, enligt olika källor, finns från 40 till 66% av nickel i "oxiderade nickelmalmer" (ONR), 33% i sulfidmalmer, 0,7% i andra. Från och med 1997 var andelen nickel som producerades genom OHP-bearbetning cirka 40 % av den globala produktionen. Under industriella förhållanden delas OHP in i två typer: magnesium och järnhaltigt. Eldfasta magnesiummalmer utsätts som regel för elektrosmältning till ferronickel (5-50% Ni + Co, beroende på sammansättningen av råvarorna och tekniska egenskaper). De mest järnhaltiga - lateritmalmerna bearbetas med hydrometallurgiska metoder med ammoniak- karbonat urlakning eller svavelsyra autoklav urlakning . Beroende på sammansättningen av råvarorna och de tekniska scheman som används, är slutprodukterna av dessa tekniker: nickeloxid (76-90% Ni), sinter (89% Ni), sulfidkoncentrat av olika sammansättningar, såväl som metallelektrolytik nickel, nickelpulver och kobolt. Mindre järnhaltiga - nontronitmalmer smälts till matta. På helcykelföretag inkluderar vidarebearbetningsschemat konvertering, mattbränning och elektrisk smältning av nickeloxid för att producera metalliskt nickel. Längs vägen frigörs den återvunna kobolten i form av metall och/eller salter. En annan källa till nickel: i kolaskan i södra Wales i England - upp till 78 kg nickel per ton. Den ökade nickelhalten i vissa kol, oljor och skiffer indikerar möjligheten av nickelkoncentration i fossilt organiskt material. Orsakerna till detta fenomen har ännu inte klarlagts.

Ansökan:

Nickel är grunden för de flesta superlegeringar - värmebeständiga material som används inom flygindustrin för kraftverksdelar. Monelmetall (65 -- 67 % Ni + 30 -- 32 % Cu + 1 % Mn), värmebeständig upp till 500 °C, mycket korrosionsbeständig; vitt guld (till exempel innehåller 585-standarden 58,5 % guld och en legering (ligatur) av silver och nickel (eller palladium)), nikrom, en legering av nickel och krom (60 % Ni + 40 % Cr); permalloy (76 % Ni + 17 % Fe + 5 % Cu + 2 % Cr), har hög magnetisk känslighet med mycket låga hysteresförluster; invar (65 % Fe + 35 % Ni), expanderar nästan inte vid upphettning; Dessutom inkluderar nickellegeringar nickel och kromnickelstål, nickelsilver och olika motståndslegeringar som konstantan, nickel och manganin Nickel finns som en komponent i ett antal rostfria stål.

Kemisk teknik.

I många kemiska tekniska processer används Raney-nickel som katalysator.

Strålningstekniker.

Nukliden 63Ni, som avger β-partiklar, har en halveringstid på 100,1 år och används i krytroner, samt elektroninfångningsdetektorer (ECD) vid gaskromatografi.

Medicin.

Används vid tillverkning av konsolsystem (titannickelid).

Proteser.

Mynt.

Nickel används i stor utsträckning vid tillverkning av mynt i många länder. I USA är 5-centsmyntet i dagligt tal känt som nickel.

Nickel är en seg silvervit metall med en karakteristisk glans. Avser tunga icke-järnmetaller. Nickel är en värdefull legeringstillsats. Nickel finns inte i naturen i sin rena form, det finns vanligtvis i malmer. Rent nickel (Nickel/Nickel), Nickel 200 och Nickel 201, bryts med hjälp av speciell teknik.

När nickel kombineras med andra metaller kan nickel bilda hårda och hållbara nickellegeringar:

• nickel-kopparlegering (Monel)– en kopparbaserad legering med nickel som legeringstillsats. Kompositionen innehåller vanligtvis upp till 67 % nickel och upp till 38 % koppar. Denna grupp av legeringar inkluderar: Monel 400, Monel 401, Monel 404, Monel R-405, Monel K-500, etc.
• nickel-kromlegering (Inconel)– austenitisk värmebeständig legering. Denna grupp inkluderar: Inconel 600, Inconel 601, Inconel 617, Inconel 625, Inconel 690, Inconel 718, Inconel 725, Inconel X-750, etc.
• nickel-järn-kromlegering (Inconloy/Incoloy)– det är möjligt att tillsätta molybden, koppar, titan till legeringen. Denna grupp inkluderar: Incoloy 20, Incoloy 800, Incoloy 800H, Incoloy 800HT, Incoloy 825, Incoloy 925, etc.
• nickel-molybdenlegering (Hastelloy/Hastelloy)– eventuell förekomst av krom, järn och kol. Denna grupp inkluderar: Hastelloy C-4, Hastelloy C-22, Hastelloy C-276, Hastelloy B-2, etc.

Nickelegenskaper

Nickel är en ferromagnet, Curiepunkt – 358°C, smältpunkt – 1455°C, kokpunkt – 2730-2915°C. Densitet - 8,9 g/cm 3, termisk expansionskoefficient -13,5∙10 −6 K −1. I luft är kompakt nickel stabilt, medan högdispergerat nickel är pyrofor.

Nickel har följande egenskaper:

• plasticitet och formbarhet;
• styrka vid höga temperaturer;
• motståndskraft mot oxidation i vatten och luft;
• hårdhet och tillräcklig viskositet;
• hög korrosionsbeständighet;
• ferromagnetiska;
• bra katalysator;
• polerar väl.

Ytan av nickel är belagd med ett tunt lager av NiO-oxid, som skyddar metallen från oxidation.

Fördelar och nackdelar

De främsta fördelarna med nickel och legeringar är värmebeständighet, värmebeständighet och ökad mekanisk hållfasthet (tryck upp till 440 MPa). Fördelarna inkluderar även drift i varma koncentrerade alkaliska och sura lösningar. Dessutom kan nickel hålla kvar magnetiska egenskaper vid låga temperaturer.

Den största nackdelen med nickel är en betydande minskning av termoEMF-värden under snabb kylning efter glödgning (upp till 600°C). En annan nackdel med nickel är det faktum att rent nickel inte förekommer i naturen. Det erhålls genom dyra tekniker, vilket påverkar dess kostnad.

Applikationsområde

Det huvudsakliga användningsområdet för nickel är metallurgi. I den är han involverad i tillverkningen av höglegerade rostfria stål. Genom att tillsätta nickel till smält järn får metallurger starka och sega legeringar som har ökat korrosionsbeständighet och motståndskraft mot höga temperaturer. Det är värt att notera att nickellegeringar behåller sina egenskaper under upprepad långvarig uppvärmning.

På grund av dessa egenskaper används rostfritt och värmebeständigt nickelstål:

• inom livsmedels- och kemisk industri;
• V petrokemisk industri och konstruktion;
• inom medicin och läkemedel;
• inom flyg- och maskinteknik;
• vid tillverkning av undervattenskablar;
• vid tillverkning av värmeelement för industriell utrustning;
• vid produktion av permanentmagneter;
• vid tillverkning av verktygsmaskiner och specialutrustning;
• vid produktion av interiörelement i byggnader;
• inom möbelindustrin;
• vid tillverkning av hushållsapparater och husgeråd;

Tack vare sin formbarhet och lätta smide kan nickel användas för att tillverka mycket tunna produkter, såsom remsor, remsor och nickelskivor. Nickel används också aktivt vid tillverkning av tråd och stavar.

Nickel är ett element i grupp 10 i D.I.-tabellen. Mendelejev. Känd relativt nyligen, även nyligen använd i industrin. Nickel har fått sitt namn från namnet på den onda tomten, som istället kastade mineralet nickel, som inkluderar nickel och arsenik, till gruvarbetarna. Under de gamla tiderna visste de inte hur man använde nickel, så den "falska" metallen började kallas "bus" från det tyska nickelet.

Och idag kommer vi att titta på de fysikaliska och kemiska egenskaperna och användningen av nickel, ge det generella egenskaper, låt oss studera nickellegeringar och kvaliteter.

Det är en övergångsmetall, det vill säga den uppvisar både sura och alkaliska egenskaper. Den har en silvervit lyster, formbar, formbar men hård. Molekylär massaär liten - 28, så det tillhör de lätta ämnena.

Den här videon kommer att berätta om egenskaperna hos nickel som metall:

Koncept och funktioner

Ur kemisk synvinkel är nickel en mycket intressant och ovanlig metall. Å ena sidan kan den reagera med både syror och alkalier, men å andra sidan är den kemiskt inert och vägrar till och med att reagera med koncentrerade alkalier och syror. Dessutom är denna egenskap så uttalad att nickel används vid tillverkning av olika syrabeständiga utrustningar och tankar för alkalier.

Metallen smälts och används sedan i form av stavar, plåtar och så vidare. Och i detta tillstånd uppvisar den de vanliga metalliska egenskaperna hos en lågaktiv substans. Men nickel som omvandlas till ett mycket fint pulver blir pyrofor och kan självantända i luft.

Hemligheten är att ett vanligt ämne i luft, som aluminium, till exempel, är täckt med en oxidfilm, och denna film fungerar som ett mycket starkt skyddande lager.

Denna kvalitet bestämmer en av de äldsta användningsområdena för metall - nickelplätering, det vill säga applicering av det tunnaste lagret av nickel på ytan av föremål. Detta lager skyddar stål, gjutjärn, magnesium, aluminium och så vidare från korrosion.

Produkter gjorda av rent nickel är sällsynta och används endast inom särskilt kritiska områden. Dess användning inom industrin beror på en annan unik kvalitet: i legeringen ger nickel materialet samma utmärkta korrosionsbeständighet som det självt har. De flesta rostfria och strukturella stål inkluderar nickel som en legeringskomponent. Det är detta som säkerställer stålets styrka och dess hållbarhet.

Nickelbaserade legeringar är mycket olika och har anmärkningsvärda egenskaper: styrka, värmebeständighet, förmågan att motstå höga kraftbelastningar vid höga temperaturer, slitstyrka, okänslighet för kemiskt aggressiva ämnen, och så vidare. Av den totala volymen av det extraherade ämnet används cirka 9 % i sin rena form. Ytterligare 7 % går åt till nickelplätering och resten går åt till att tillverka legeringar.

Nickel bildar järntriaden med järn och kobolt. I gruppen ingår även platina - osmium, platina, rodium. Men trots deras relativa närhet skiljer sig egenskaperna hos metaller markant. När det gäller hållfasthet är nickel inte mycket sämre än järn, det har till och med en högre densitet, men till skillnad från det senare är det mycket motståndskraftigt mot korrosion, medan järn snabbt korroderar i luft, och speciellt när det kommer i kontakt med vatten.

Jämfört med platinametaller är nickel mycket lättare, mycket billigare och mycket mer aktivt: platina, osmium och andra är bland ädla metaller, som har en positiv elektrodpotential och är extremt inerta.

Fördelar och nackdelar

Nästan alla egenskaper hos nickel i förhållande till nationalekonomiär fördelar. Den enda nackdelen med metall är dess närvaro i naturen. Nickel anses vara ett vanligt element, men finns endast i en bunden form. Inhemskt nickel faller till jorden endast som en del av meteoriter. Följaktligen erhålls metall med hjälp av dyrare tekniker.

• Nickel har god styrka och hårdhet, samtidigt som det bibehåller förmågan att smida och hög seghet: det kan användas för att producera de tunnaste plåtarna och stavarna.
• Metallen har utmärkt korrosionsbeständighet. Dessutom överför den denna kvalitet till legeringar, som den innehåller som ett legeringselement.
• Nickelbaserade legeringar är mycket olika och har exceptionella egenskaper. Således används värmebeständiga järn-nickellegeringar vid tillverkning av delar av kärnreaktorer och jetmotorer. Hittills har cirka 3 000 olika nickellegeringar beskrivits och använts.
• Nickelbeläggning används fortfarande aktivt inte bara vid tillverkning av instrument och verktygsmaskiner, utan också i vardagen och i konstruktionen. Nickelpläterade fat, bestick, tillbehör etc. är inte bara estetiskt tilltalande, utan också absolut hygieniska, ofarliga och extremt hållbara. Metallens tröghet och hygien avgör dess användning inom livsmedelsindustrin.
• Nickel är en ferromagnet, det vill säga ett ämne som är utsatt för spontan magnetisering. Denna egenskap gör att metallen kan användas för att producera permanentmagneter.
• Metallen är relativt billig att få tag på och har bra egenskaper genom elektrisk ledningsförmåga. Nickel ersätter dyrt silver eller vid tillverkning av batterier.

Struktur och kemisk sammansättning nickel diskuteras nedan.

Struktur och sammansättning

Nickel har liksom andra rena metaller en homogen, välordnad struktur, vilket ger dessa ämnen förmågan att leda ström. Fassammansättningen av materialet kan dock vara annorlunda, vilket påverkar dess egenskaper.

• Under normala förhållanden har vi att göra med β-modifiering av nickel. Det kännetecknas av ett ansiktscentrerat kubiskt gitter och bestämmer metallens vanliga egenskaper - formbarhet, duktilitet, bearbetbarhet, ferromagnetism och så vidare.
• Det finns också en annan typ av material. Nickel som utsätts för katodförstoftning i en väteatmosfär reagerar inte, utan ändrar också sin struktur och förvandlas till α-modifieringen. Den senare har ett tätt sexkantigt gitter. Vid uppvärmning till 200 C omvandlas α-fasen till β-fasen. Inom industrin sysslar de med β-modifiering av nickel.

Den här videon berättar hur du själv konverterar ett nickel-kadmium-batteri till ett litiumjonbatteri:

Egenskaper och egenskaper

Egenskaperna för β-fasen, som den huvudsakliga, är av större intresse, eftersom själva existensen av α-fasen är begränsad. Metallens egenskaper är:

• densitet vid normal temperatur – 8,9 g/cu. centimeter;
• smältpunkt - 1453 C;
• kokpunkt - 3000 C;
• mycket låg termisk expansionskoefficient – ​​13,5∙10 −6 K −1
• elasticitetsmodul – 196–210 GPa;
• Den elastiska gränsen är 80 MN/sq. m;
• sträckgräns – 120 MN/sq. m:
• draggräns 40–50 kgf/kvm. mm;
• specifik värmekapacitet för ämnet – 0,440 kJ/(kg K);
• värmeledningsförmåga – 90,1 W/(m K);
• specifik elektrisk resistans – 0,0684 µOhm∙m.

Nickel är ferromagnetiskt, dess Curie-punkt är 358 C.

Vi kommer att prata om tillverkning och tillverkare av nickellegeringar nedan.

Produktion

Nickel anses vara ganska vanligt - 13:e bland metaller. Dess fördelning är dock något specifik. Det är inte för inte som metallen kallas ett element i jordens djup, eftersom det i ultramafiska bergarter är 200 gånger mer rikligt än i sura bergarter. Enligt en vanlig teori består jordens kärna av nickeljärn.

Inhemskt nickel förekommer inte på jorden. I bunden form finns det i koppar-nickelmalmer - arsenikhaltiga och sulfid. Detta är nickel - röd nickelkis, samma som gruvarbetare tog för kis, kloantit - vit nickelkis, garnierit, kopparkis och så vidare.

Råvaran är oftast sulfidmalm, inklusive både nickel och nickel, så ytterligare steg för att separera metallerna ingår.

• Sulfidmalmer innehåller vanligtvis mycket fukt och lerämnen. För att bli av med dem krossas malmen, torkas och briketteras. Om svavelhalten i malmen är för hög rostas den.
• Mattsmältning utförs i schakt- eller efterklangsugnar. En legering av nickel och järnsulfid erhålls, inklusive en liten mängd koppar.
• Separering av nickel och koppar.
• Rostning av nickelkoncentrat, reduktionssmältning och raffinering genom elektrolys.

Metoden för att få nickel från oxiderad malm ser något annorlunda ut.

• Malmen utsätts för sulfidiserande smältning med partiell reduktion.
• Ta emot matte - den smälta mattan blåses med luft i omvandlare.
• Feinstein avskedas och rensas från koppar;
• Därefter reduceras nickeln eller smälts det brända nickelet till ferronickel.

Hur mycket kostar 1 kg nickel? Priserna för sådan metall bestäms till stor del av framgången med exploateringen av fyndigheter. Således ökade Kina 2013 produktionen av nickelhaltigt tackjärn, vilket ledde till en märkbar nedgång i metallpriserna. Hösten 2016 var kostnaden för ett ton metall $10 045.

Applikationsområde

Nickel i sig används sällan. Området är mycket bredare.

• I vardagen stöter människor oftast på nickelpläterade produkter - kranar, blandare, möbelbeslag. Metalldelar av möbler är ofta belagda med ett lager av silverglänsande metall som inte angriper. Detsamma gäller bestick och porslin.
• En annan känd användning är vitt guld. Den består av guld av en viss standard och en nickellegering.
• Nickelkatoder används i stor utsträckning inom elektroteknik. Många batterier är nickel-kadmium. Nickel, järn-nickel och så vidare konkurrerar med batteriet och är mycket säkrare.

Den största konsumenten av nickel är dock icke-järn och järnmetallurgi: 67 % av all utvunnen metall används för att tillverka rostfria stål. Och 17% - för produktion av andra, icke-järnlegeringar.

• Konstruktions- och rostfritt stål används bokstavligen överallt: konstruktion och mekanik, elektroteknik och rörledningstillverkning, instrumenttillverkning och konstruktion av bärande ramar. Det är nickel som ger stål deras motståndskraft mot korrosion.
• Nickel-kopparlegeringar används oftast vid tillverkning av syrafast utrustning och olika delar som måste fungera i aggressiva kemiska miljöer.
• Nickel och kromlegeringar är kända för sin värmebeständighet och motståndskraft mot alkalier och syror. De används i ugnar, kärnreaktorer, motorer och så vidare.
• Legeringar av nickel, krom och järn förblir dessutom resistenta mot höga belastningar vid mycket höga temperaturer - upp till 900 C. Detta är ett oumbärligt material för gasturbiner.

Nickel är en metall med . Hållbar, formbar, resistent mot syror och alkalier och kan ge dessa egenskaper till nästan vilken legering som helst. Det är ingen överraskning att nickel används så brett.

Ett enkelt och pålitligt sätt att återställa nickel-kadmium-batterier diskuteras i videon nedan:

Nickels egenskaper är viktiga parametrar för sökning, bearbetning och tillämpningar av metallen. De beaktas när man bildar kompositioner med andra material.

Nickels egenskaper bestämmer dess användning i produktionen

Nickel är en metall med en karakteristisk silvervit färg. Vid en temperatur på 1453 °C blir det flytande och kokar vid 2732 °C. Nickel är seg och kan lätt bearbetas under tryck.

Nickels kemiska egenskaper kännetecknas av förmågan att bilda föreningar med varierande grad av oxidation. Under naturliga förhållanden uppträder en tunn film av oxid på metallens yta.

Metallen är mycket motståndskraftig mot korrosion. Nickel reagerar inte med närliggande koncentrerade syror och alkalier, men löses aktivt i utspädd salpetersyra.

När nickel går in i kemiska reaktioner bildar det flyktiga metaller och lösliga/olösliga salter

De reagerar inte med nickel:

• inerta gaser;
• litium;
• kalium;
• natrium;
• cesium;
• rubidium;
• strontium;
• barium;
• iridium;
• cesium.

Med en kolförening bildar nickel karbonyl, en flyktig övergångsmetall som används i processen för att producera material med hög renhet. Nickelpulver kan spontant antändas vid kontakt med luft och bilda oxider.

Nickel producerar ett antal lösliga och olösliga salter. Till exempel ger en lösning av metallsulfat vätskan en grön färg. Olösliga salter har vanligtvis en djupgul färg.

Former av metallförekomst

Under naturliga förhållanden finns nickel i kombination med ett antal kemiska grundämnen, och i form av nuggets finns i järnmeteoriter.

Under hydrotermiska förhållanden bildar nickel föreningar med arsenik, kobolt och silver. Ökade koncentrationer av metallen är förknippade med mineralformationer - arsenider och sulfider.

I naturen finns nickel vanligtvis i föreningar med andra grundämnen

Råvarorna för att extrahera den värdefulla komponenten är sulfid, koppar-nickelmalmer som innehåller arsenik:

• nickel - en förening med arsenik;
• kloantit - vit pyrit som innehåller kobolt och järn;
• garnierit - silikatsten som innehåller magnesium;
• magnetisk pyrit - en förening av svavel med järn och koppar;
• gersdorfit - arsenik-nickel lyster;
• pentlandit är en förening av svavel, järn och nickel.

Metallhalten i levande organismer beror på förhållandena och miljön. Vissa representanter för flora och fauna kan koncentrera metall.

De huvudsakliga malmfyndigheterna finns i Kanada, Ryska Federationen, Albanien, Sydafrika, Kuba, Grekland.

Processen att utvinna metall från malmer innebär användning av teknik beroende på typen av råmaterial. Ibland är nickel ett sekundärt material för att berika berget.

Eldfasta malmer som innehåller magnesium utsätts för elektrisk smältning. Lateritmalmer som innehåller järn bearbetas med den hydrometallurgiska metoden, följt av behandling med alkaliska lösningar.

Sten med mindre järnhalt smälts, rostas och elektriskt smälts. Längs vägen återvinns metallisk kobolt eller dess salter. En ökad metallhalt observeras i kolaska i England. Detta faktum är förknippat med aktiviteten hos mikroorganismer som koncentrerar nickel.

Duktiliteten och andra fysikaliska egenskaper hos nickelföreningar beror på materialets renhet. En lätt inblandning av svavel gör metallen spröd. Tillsats av magnesium till det smälta materialet rensar blandningen från mindre föroreningar för att bilda en förening med svavel.

Nickel applikationer

Metallens fysikaliska och kemiska egenskaper bestämmer dess användning:

• vid produktion av rostfritt stål;
• för bildning av legeringar som inte innehåller järn;
• i syfte att applicera skyddande beläggningar på produkter med galvanisk metod;
• för produktion av kemiska reagenser;
• inom pulvermetallurgi.

Metallen används vid tillverkning av batterier, med dess hjälp uppstår katalytiska processer. kemiska reaktioner inom industriell produktion. Titanlegeringar är utmärkta material för tillverkning av proteser och tanduträtningsanordningar.

Kompositionsbaserad kemiskt element Nr 28 är en råvara för att prägla mynt och göra spolar för elektroniska cigaretter. Den används för att spola strängar av musikinstrument.

Vid tillverkning av kärnor för elektromagneter används kompositioner - permalloy, inklusive 20-60% järn. Nickel används vid tillverkning av olika delar och utrustning för den kemiska industrin.

Metalloxider används vid tillverkning av glas, glasyrer och keramik. Modern produktion är specialiserad på produktion av en mängd olika valsade produkter: tråd, tejp, folie, rör.

Nickel har ett brett användningsområde från beläggningar till kemikalier

Motståndskraft mot aggressiva miljöer tillåter användning av valsad nickel för transport av alkalier i den kemiska industrin.

Nickelbaserade legeringsinstrument används inom medicin och i vetenskaplig forskning. Metallen används för att skapa precisionsinstrument för fjärrstyrning av processer i kärnenergi- och radarinstallationer.

Egenskaper hos nickellegeringar

Kompositionerna kombinerar metallen huvudsakligen med järn och kobolt. Den används som en legeringskomponent för tillverkning av olika strukturella typer av stål, magnetiska och icke-magnetiska legeringar.

Metallegeringar baserade på kemiskt element nr 28 har styrka, motståndskraft mot temperaturer, deformation och miljöpåverkan. Deras antal når flera tusen. De vanligaste kompositionerna är kombinationer med krom, molybden, aluminium, titan och beryllium.

Metallen anses vara en ligaturkomponent av guld, vilket ger smycken dess karakteristiska vita färg och styrka. I förhållande till denna komposition finns det åsikter om den allergiska effekten av nickel på huden.

I kombination med krom bildas en nikromförening, som har motståndskraft mot höga temperaturer, en minimikoefficient för elektriskt motstånd och duktilitet.

Det används för tillverkning av värmeanordningar, delar och som beläggning. Den höga hållfastheten hos anslutningen gör att den kan utsättas för bearbetning, svarvning, svetsning och stansning.

Nickellegeringar har hög hållfasthet, vilket gör att de kan användas i stor utsträckning i produktionen

En speciell grupp bildas av legeringar som inkluderar koppar. Bland dem är de mest populära:

• monel;
• mässing;
• brons;
• nysilver.

För mer än ett sekel sedan fann man att järn-nickelkompositionen, som innehåller 28% av den beskrivna metallen, förlorar sina magnetiseringsegenskaper. Legeringar som innehåller 36% nickel kännetecknas av en obetydlig linjär expansionshastighet, vilket gör att de kan användas vid tillverkning av precisionsinstrument och -instrument.

Denna komposition, som betecknas FeNi36, kallas invar, det vill säga "oförändrad". Legeringen Kovar, som innehåller 29 % nickel, 17 % kobolt och 54 % järn, har fått stor användning i produktionen.

Den har hög vidhäftning till smält glas, vilket gör att kompositionen kan användas för tillverkning av elektriska ledningar som passerar genom detta ämne.