Никель интересные факты кратко

Обновлено: 05.07.2024

С немецкого слово “nickel” переводится как “озорник”.

Своё название никель получил в честь злого духа гор немецкой мифологии.

Никелю приписали дурную славу, так как при выплавлении руд никеля выделялись мышьяковые газы.

Никель был открыт в 1751 году.

Первооткрывателем никеля является шведский химик Аксель Кронстедт.

Никель плавится при температуре — 1453 °C.

На воздухе никель не тускнеет.

Никель обладает высокой коррозионной стойкостью (устойчив на воздухе, в воде, в щелочах, в ряде кислот).

В железных метеоритах содержится до 8% никеля.

Содержание никеля в крови человека меняется с возрастом.

Существуют некоторые растения и микроорганизмы так называемые “концентраторы” никеля, которые содержат в тысячи и даже в сотни тысяч раз больше никеля, чем окружающая среда.

Главные месторождения никелевых руд находятся в Канаде, России и в других странах.

Основной рудой никеля является “никелин”.

Никель применяется в аэрокосмической промышленности.

С помощью никеля создаётся никелевое покрытие на поверхности другого металла с целью предохранения его от коррозии.

Никель применяется при производстве железо-никелевых, никель-кадмиевых, никель-цинковых, никель-водородных аккумуляторов.

Никель используется в стоматологии (при протезировании и изготовлении брекет-систем).

Никель используется при производстве монет во многих странах (в США, 5 центовая монета носит разговорное название “никель”).

Никель также используется для производства обмотки струн музыкальных инструментов.

В организме животных никель накапливается в тканях (особенно в перьях). Повышенное содержание никеля у животных вызывает заболевания глаз.

Повышенное содержание никеля в почвах у растений приводит к эндемическим заболеваниям (у них появляются уродливые формы).

Никель является основной причиной аллергии на металлы.

Поджелудочная железа богата никелем.

Никель способен угнетать действие адреналина и снижать артериальное давление.

Данную руду (красный никелевый колчедан NiAs) в 1751 г. исследовал шведский минералог Кронштедт. Ему удалось получить зелёный окисел и путём восстановления последнего — новый металл, названный никелем.

Биологическая роль

Никель — микроэлемент, который необходим всем живым организмам. Его среднее содержание в растениях — 0,00005 %, в наземных животных — 0,000001 %, в морских — 0,00016 % массы тела.

Роль никеля в организме изучена не до конца. Известно, что он участвует в ферментативных реакциях и влияет на окислительные процессы. Он содержится в легких, печени, мышцах, поджелудочной и щитовидной железах, некоторых отделах головного мозга. Микроэлемент также накапливается в ороговевших тканях человека, животных и птиц, в том числе в волосах и перьях.

Избыточное содержание никеля в растениях приводит к уродливым формам, в организме животных — к различным глазным заболеваниям (кератоконъюнктивитам, кератитам).

Пары и пыль никеля токсичны и могут вызывать поражения кожи, легких и носоглотки, а частое вдыхание паров металла опасно появлением злокачественных новообразований.

Металл оказался похож на железо во своим свойствам

В русской литературе начала XIX в. употреблялись названия николан (Шерер, 1808 и Захаров, 1810), николь и никель (Двигубский, 1824).

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.

Физические свойства Никель Niccolum

Основные свойства Niccolum Никель — серебристо-белый металл, не тускнеет на воздухе. Имеет гранецентрированную кубическую решетку с периодом a = 0,35238 нм, пространственная группа Fm3m. В чистом виде весьма пластичен и поддается обработке давлением. Является ферромагнетиком с точкой Кюри 358 °C.

Удельное электрическое сопротивление 0,0684 мкОм∙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.

Изотопы Niccolum Никель

Наличие и определение изотопов Niccolum

Нахождение в природе и производство

Больше всего никеля содержится в глубоких слоях. В земной коре — его 0,0058%, в ультраосновных породах — 0,2 %. Если верить гипотезе, что земное ядро состоит из никелистого железа, общее содержание никеля в земле составляет примерно 3%. Никель также обнаружен в некоторых метеоритах.

В земной коре этот металл соседствует с железом и магнием, с которыми он имеет сходную валентность. В минералах магния и железа никель содержится в виде изоморфной примеси. Также существует 53 известных науке минерала никеля. Большая часть из них была образована под воздействием давления и высоких температур, например, при застывании магмы. Сульфидные руды, содержащие данный металл, имеют в своем составе медь. Некоторые руды никеля включают железо, серу, мышьяк, кобальт, магний.

Больше всего этого металла добывается на территории России. Крупные никелевые рудники также находятся в Канаде, Австралии, Новой Каледонии, Индонезии и на Кубе.

Больше всего никеля (около 80%) получают из сульфидных медно-никелевых руд, значительно меньше — из силикатных (окисленных) руд.

Интересные факты

Получение

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.

Менее железистые — нонтронитовые руды плавят на штейн. На предприятиях, работающих по полному циклу, дальнейшая схема переработки включает конвертирование, обжиг файнштейна, электроплавку закиси никеля с получением металлического никеля. Попутно извлекаемый кобальт выпускают в виде металла и/или солей.[11] Ещё один источник никеля: в золе углей Южного Уэльса в Англии — до 78 кг никеля на тонну. Повышенное содержание никеля в некоторых каменных углях, пефтях, сланцах говорит о возможности концентрации никеля ископаемым органическим веществом. Причины этого явления пока не выяснены.

Основную массу никеля получают из гарниерита и магнитного колчедана.

Силикатную руду восстанавливают угольной пылью во вращающихся трубчатых печах до железо-никелевых окатышей (5—8 % Ni), которые затем очищают от серы, прокаливают и обрабатывают раствором аммиака. После подкисления раствора из него электролитически получают металл.
Карбонильный способ (метод Монда). Вначале из сульфидной руды получают медно-никелевый штейн, над которым пропускают СО под высоким давлением. Образуется легколетучий тетракарбонилникель [Ni(CO)4], термическим разложением которого выделяют особо чистый металл.
Алюминотермический способ восстановления никеля из оксидной руды: 3NiO + 2Al = 3Ni +Al2O3

Содержание

1 Происхождение названия
2 История
3 Физические свойства
4 Химические свойства
5 Нахождение в природе 5.1 Месторождения никелевых руд
5.2 Природные изотопы никеля

7.1 Сплавы

Примечания

Применение

В 2015 году 67 % потребления никеля пришлось на производство нержавеющей стали, 17 % на сплавы без железа, 7 % на никелирование и 9 % на прочие применения, такие как аккумуляторы, порошковая металлургия и химические реактивы[13].

Сплавы

Никель является основой большинства суперсплавов — 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 (например, 585 пробы содержит 58,5 % золота и сплав (лигатуру) из серебра и никеля (или палладия));
нихром, сплав никеля и хрома (60 % Ni + 40 % Cr);
пермаллой (76 % Ni + 17 %Fe + 5 % Cu + 2 % Cr), обладает высокой магнитной восприимчивостью при очень малых потерях на гистерезис;
инвар (65 % Fe + 35 % Ni), почти не удлиняется при нагревании;
Кроме того, к сплавам никеля относятся никелевые и хромоникелевые стали, нейзильбер и различные сплавы сопротивления типа константана, никелина и манганина.[14]
Никель присутствует в качестве компонента ряда нержавеющих сталей.

Никелирование

Никелирование — создание никелевого покрытия на поверхности другого металла с целью предохранения его от коррозии. Проводится гальваническим способом с использованием электролитов, содержащих сульфат никеля(II), хлорид натрия, гидроксид бора, поверхностно-активные и глянцующие вещества, и растворимых никелевых анодов. Толщина получаемого никелевого слоя составляет 12—36 мкм. Устойчивость блеска поверхности может быть обеспечена последующим хромированием (толщина слоя хрома — 0,3 мкм).

Бестоковое никелирование проводится в растворе смеси хлорида никеля(II) и гипофосфита натрия в присутствии цитрата натрия:

N i C l 2 + N a H 2 P O 2 + H 2 O → N i + N a H 2 P O 3 + 2 H C l +NaH_PO_+H_O\rightarrow Ni+NaH_PO_+2HCl>>>

Процесс проводят при рН 4—6 и 95 °C[14].

Производство аккумуляторов

Производство железо-никелевых, никель-кадмиевых, никель-цинковых, никель-водородных аккумуляторов.

Химическая технология

Во многих химико-технологических процессах в качестве катализатора используется никель Ренея.

Радиационные технологии

Нуклид 63Ni, излучающий β—частицы, имеет период полураспада 100,1 года и применяется в крайтронах, а также детекторах электронного захвата (ЭЗД) в газовой хроматографии.

Медицина

Применяется при изготовлении брекет-систем (никелид титана).
Протезирование.

Монетное дело

Музыкальная промышленность

Также никель используется для производства обмотки струн музыкальных инструментов.

Цены на никель

В течение 2012 года цены на никель колебались в пределах от $15 500 до $17 600 за тонну.

Золото — 19,29 г/см³

С давних времен люди покупают, продают и даже убивают за этот драгоценный металл. Да что люди, целые страны занимаются скупкой золота. Лидером государств с самыми крупными запасами золота на данный момент является Америка. И вряд ли наступит пора, когда в золоте не будет нужды.

Говорят, что деньги не растут на деревьях, но золото — растет! Небольшое количество золота можно найти в листьях эвкалипта, если тот находится на золотоносной почве.

Наслаждайтесь этими удивительными фактами о никеле. Никель является переходным металлом, который может быть легирован многими другими металлами. За эти годы у него было много разных применений, включая драгоценности и монеты.

Узнайте больше о никеле и его интересных свойствах, просмотрев приведенные ниже факты.

Никель представляет собой химический элемент с символом Ni и атомным номером 28.

В Германии в средние века был обнаружен красный минерал, похожий на медную руду (камень). Когда майнеры не могли извлечь из него какую-либо медь, они обвиняли озорной спрайт немецкой мифологии Никель. Они решили назвать эту руду Kupfernickel, а немецкое слово для меди было Kupfer.

В 1751 году барон Аксель Фредрик Кронштедт обнаружил никель, пытаясь извлечь медь из руды kupfernickel. Он назвал белый металлический материал никелем после духа, который дал свое название руде.

Непреднамеренное использование никеля произошло с древних времен около 3500 г. до н.э.

Согласно материалам, считается, что медный сплав использовался китайцами с 1400 года до н.э. и экспортируется в Великобританию в 17 веке.

Никель является переходным металлом, который является твердым и вязким. Это серебристо-белый блестящий металл с небольшим золотистым оттенком.

Никель имеет точку плавления 2,651 ° F (1,455 ° C) и температуру кипения 5 275,4 ° F (2913 ° C).

Наряду с железом, кобальтом и гадолинием никель является одним из четырех элементов, которые являются магнитными при комнатной температуре или вблизи комнатной температуры.

Крупные месторождения никеля были обнаружены в регионе Садбери Канады (возможно, из метеоритного происхождения), Новой Каледонии, России, Южной Африки, Филиппин, Индонезии и Австралии.

Большинство применений никеля являются сплавом металла, а именно в никелевых сталях, латунях, бронзах и никелевых чугунах. Металл часто легирован медом, хромом, алюминием, свинцом, кобальтом, серебром и золотом.

Однако никель обычно использовался при изготовлении монет, из-за того, что металл был аллергеном кожи для некоторых людей, а также тот факт, что сегодня доступны более дешевые металлы, элемент больше не используется в чеканке.

Люди могут иметь аллергические реакции на никель через контакт с кожей. Традиционно никель использовался для изготовления таких ювелирных изделий, как серьги. Никелевые аллергии, поражающие проколотые уши, часто вызывают зуд, красная кожа, поэтому многие серьги теперь сделаны без никеля.

Никель также используется во многих других продуктах, таких как магниты, перезаряжаемые батареи, струны электрогитары, микрофонные капсулы и зеленый оттенок в стекле.

Никель довольно редко встречается в земной коре. Он в 100 раз чаще встречается в ядре Земли, где он является вторым по численности элементом позади железа.

Никель является одним из элементов, используемых для изготовления нержавеющей стали частично из-за ее коррозионно-стойких свойств.

Никель высоко востребован как конструкционный материал в разных сферах промышленности и как легирующий компонент при выплавке сталей, цветных сплавов. Вещество обладает высокой коррозионной стойкостью, не окисляется после долгого пребывания во влажной среде. Оно невосприимчиво к щелочам, большинству кислот, но растворяется азотной кислотой даже небольшой концентрации. И это – не единственное его удивительное свойство.

Когда был открыт металл

Химические свойства

Никель – металл высоко пирофорный (самовоспламеняющийся при контакте с атмосферным воздухом), но возгорается и горит только в одном физическом состоянии – в виде тонкодисперсного порошка. Он достаточно стойкий к воздействию других химикатов, что объясняется склонностью пассивироваться – образовывать на своей поверхности тонкую, но прочную окисловую пленку, своеобразное защитное покрытие. Не реагируя с большинством минеральных, органических кислот, металл все же активно растворяется горячей концентрированной серной кислотой. К разбавленной серной, соляной (любой концентрации) кислоте он практически невосприимчив, как и к холодной азотной, но при нагревании вступает с последней, даже сильно разбавленной, во взаимодействие с выделением ядовитого газа NO2. Еще одно токсичное вещество – никелевый карбонил Ni(CO)4 – образуется в результате реакции с никелем угарного газа CO.

И все же, несмотря на высокую химическую инертность металла, он образует несколько известных соединений, окрашенных в разные оттенки:

черное, желтовато-бронзовое, серебристо-белое (в зависимости от валентности) соединения с элементарной серой;
зеленые — ацетат, нитрат, фосфат, сульфат, оксалат;
золотисто-желтый хлорид.

Интересен гидроксид вещества, который бывает темно-зеленым или темно-синим: не растворим в воде, а при помещении в аммиачную среду образует желатинообразные комки и хлопья.

Соединения с другими металлами

Сплавы никеля – это суперсплавы, целый класс металлургических соединений, обладающих высочайшими эксплуатационными показателями и нашедших применение в ответственных отраслях промышленности: при производстве аэрокосмической техники, точной измерительной техники.

Один из самых известных – монель-металл, собственная разработка американской металлургической компании International Nickel Co., названная по фамилии ее руководителя и запатентованная в 1906 году. Сплав состоит в среднем из 65…67% никелевой основы и 30…32% меди с добавлением 1% марганца. Это жаростойкое коррозионно-устойчивое вещество, широко применяемое авиа-, судо-, ракетостроением, при изготовлении оправ очков, медицинского оборудования, некоторых музыкальных инструментов.

Нихром – еще один востребованный суперсплав, состоящий из никеля (55…78% по массе) и хрома (15…23%). В него также входят железо, марганец, алюминий, кремний в незначительных количествах. Среди отличительных свойств соединения:

жаростойкость (до +1250°C);
значительное удельное электрическое сопротивление;
пластичность и одновременно способность хорошо держать форму.

Нихромы широко применяются при выпуске нагревательной аппаратуры – от высокотемпературных металлургических электропечей и промышленных сушильных камер до бытовых обогревателей, сушилок для обуви, выжигательных приборов, утюгов, электронных сигарет.

Пермаллой – четырехкомпонентный сплав, в который кроме 76% (среднее значение) базового компонента входят порядка 17% железа, около 5% меди, 2% хрома. Это базовое сырье для выпуска пластин трансформаторов, магнитных головок звукозаписывающей аппаратуры, деталей для датчиков магнитного поля, прочих контрольно-измерительных приборов. Листы пермаллоя используются как экранирующий материал, защищающий от негативного воздействия магнитных излучений. Ими обшивают помещения, где проводятся исследования МРТ, изготавливают из них кожухи для электронных микроскопов, других ответственных чувствительных приборов.

Сплав инвар состоит из 65% железа, 35% никеля и отличается уникально низким температурным расширением. Это свойство активно используется точным приборостроением, часовым делом. Из него изготавливают разнообразные меры, эталоны длины, балансиры, измеряющие пружины. Это также важный компонент сплава нейзильбера, применяемого для производства точных приборов, государственных наград, медицинских инструментов, посуды, предметов декора, ювелирных изделий. Как легирующий компонент, никель входит в состав множества стальных и цветных сплавов, прецизионных материалов, улучшая их технические характеристики. Его добавление в сталь повышает коррозионную стойкость, вязкость, усталостную прочность готового продукта. Он востребован ювелирным делом, где служит добавкой в белое золото, полуфабрикатом для изготовления филиграни, финифти.

Читайте также: