Nikkel on mikroelement, mis osaleb hematopoeesis (erütropoeesis) ja redoksprotsessides, varustades kudede rakke hapnikuga.

Aine avastati 1751. aastal ja see on D.I. perioodilisuse tabelis kahekümne kaheksandal kohal. Mendelejev sümboli “Ni” all.

Ühend kuulub punaste vereliblede hulka, vähendab adrenaliini toimet ja avaldab soodsat rahustavat toimet närvisüsteemile. Suure verekaotuse korral kasutatakse elementi süstide kujul, et stimuleerida vereloomet ja punaste vereliblede sünteesi. Huvitav on see, et nikli imendumine vereringesse toimub maomahlas sisalduva vesinikkloriidhappe mõjul.

Mineraal osaleb ainevahetuses ja vastutab rakumembraani struktuuri säilitamise eest normaalses olekus.

Täiskasvanu keha sisaldab 5–14 milligrammi niklit. Sisaldus siseorganites sõltub vanusest, soost, füsioloogilisest tervislikust seisundist, kehakaalust ja keskkonnatingimustest. On kindlaks tehtud, et raseduse ja rinnaga toitmise ajal naistel suureneb nikli imendumine. Lisaks koguneb element vanusega kopsudesse.

Organismi päevane vajadus ühendi järele on 100 - 300 mikrogrammi.

Üldine informatsioon

Nikkel on plastiline ja tempermalmist hõbevalge värvusega metall. Keemiline aktiivsus on madal: see reageerib aeglaselt hapetega ja ei reageeri leelistega. Õhuga kokkupuutel kaetakse element oksiidkilega.

Ühendi nime päritolu seostatakse kurja vaimuga – päkapikuga, kes saksa mütoloogias paistis vaske otsivatele sakslastest kaevuritele sarnase mineraali – punase niklipüriidi NiAs, nn arseeni-nikli läige. Ebaõnnestunud katsete tulemusena sulatada sellest maagist vaske, andsid raevunud kaevurid uuele metallile nimed “Kupfernickel” ja “Nickel”, mis tähendasid vastavalt “Vaksekurat” ja “Pahatus”. Tänapäeval tähendab sõna “Nikkel” saksa kaevurite keeles ikka sõimusõna.

Inimorganites on see mikroelement koondunud suurimas koguses hüpofüüsi (keskaju substantia nigra), maksas, kõhunäärmes ja neerupealistes. Toiduga kaasas olev nikkel imendub inimese seedetraktis 1–10%. Samal ajal vähendavad piim, kohv, tee ja askorbiinhape selle imendumist. Rasedus, imetamine, rauapuudus, vastupidi, suurendavad mineraali imendumist.

Nikkel transporditakse otse koos seerumi albumiiniga. Huvitav on see, et vereplasmas sisaldub element valdavalt seotud olekus valkudega alfa-1-glükoproteiin ja nikeloplasmiin (alfa-2-makroglobuliin).

Jäätmeühend eritub 95% inimese kehast väljaheitega ning ülejäänud 5% sapi, higi ja uriiniga.

Vaatamata mikroelemendi positiivsetele omadustele, pidage meeles, et nikkel on aktiivne allergeen, mis põhjustab selle metalli suhtes tundlikel inimestel ekseemi ja kontaktdermatiiti. Kõrvaltoimete tekkimise võimalikud põhjused on majapidamisesemete, riiete needid, elementi sisaldavad ehted kokkupuude nahaga.

Bioloogiline roll

Uurimisel on nikli tähtsus elusorganismide tervise säilitamisel. Hoolimata asjaolust, et ühendi bioloogilise rolli kohta on esitatud vähe teavet, on teada, et element osaleb DNA, RNA ja valgu struktuurses korralduses ja toimimises.

Nikli kasulikud omadused:

• reguleerib rasvade ja süsivesikute ainevahetust;
• aktiveerib insuliini toimet, suurendades hüpoglükeemilist aktiivsust;
• vähendab vererõhku;
• stimuleerib vereloomet, suurendab hemoglobiini taset;
• pärsib adrenaliini toimet;
• osaleb hormoonide sünteesis;
• oksüdeerib C-vitamiini;
• suurendab hüpofüüsi antidiureetilist toimet;
• aktiveerib arginaasi;
• on rahustava toimega;
• eritab kortikosteroide uriiniga;
• mõjutab ensümaatilisi protsesse, kiirendab sulfhüdrüülrühmade muutumist disulfiidrühmadeks;
• säilitab RNA molekuli konformatsiooni.

Piisavas koguses tsüanokobalamiini (vitamiin B12) inimkehas stimuleerib nikkel lihaste kasvu, selle puudus aga vastupidise efekti.

Alates 19. sajandist ja siiani on selle mikroelemendi sooli edukalt kasutatud nahahaiguste (psoriaas, ekseem, dermatiit) kompleksravis. Mineraal on näidustatud ka asteeniliste seisundite, hüpertensiooni ja diabeedi korral.

Puuduse sümptomid ja tagajärjed

Niklipuudus organismis tekib siis, kui päevas tarbitakse ühendit 50 mikrogrammi või vähem, mis on 2–6 korda väiksem ööpäevasest normist.

Arvestades, et mikroelement on toiduainetes laialt levinud, sisaldab tavainimese igapäevane toit reeglina kahekordset kasulikku ainet päevas (500–600 mikrogrammi).

Niklipuuduse tunnused kehas:

• hemoglobiini taseme ja hematokriti langus;
• letargia, lihasnõrkus;
• suurenenud veresuhkru tase;
• hüpopigmentatsioon;
• kehalise aktiivsuse vähenemine;
• patoloogilised muutused maksas.

Nikli antagonistid on C-vitamiin ja seleen.

Ühendi pikaajaline puudus soodustab dermatiidi teket, südamepauna probleeme, tagajäsemete lühenemist, kehalise arengu hilinemist ja vähendab organismi vastupanuvõimet haigustele.

Üleannustamise sümptomid ja tagajärjed

Nikli liig inimkehas on palju tavalisem kui selle puudus. Nikkelsulfaat ja kloriid on nende hea vees lahustuvuse tõttu kõige mürgisemad. Inimorganismile on vähem toksiline toime lahustumatud ühendid: oksalaat, fosfaat, silikaat.

Kodustes tingimustes võib liigset niklit saada seda mineraali sisaldavate madala kvaliteediga nõude, odavate ehete ja proteeside kasutamise tulemusena. Lisaks on mikroelementi tubakas, seega on ohus ka inimesed, kellel on halb harjumus.

Tootmises on mineraali üledoosi saada palju lihtsam kui kodustes tingimustes. Selle põhjuseks on asjaolu, et metalli töötlemisel tekkinud karbonüülniklil ja niklitolmul on võime koguneda organismi, mis toob kaasa töötaja kiire mürgistuse.

Kaltsiumi, magneesiumi, raua puudus suurendab metallide imendumist.

Kui inimene on pidevas kokkupuutes aurude, tolmu, nikliühenditega või elemendi ühekordse üledoosi (50 milligrammi) saamisel koos toidu, ravimite või kraaniveega, tekib "üledoos". Sel juhul tekib äge nahapõletik - kontaktdermatiit, keratiit, vitiliigo, astma, artriit, rakuline immuunsus nõrgeneb, ensüümide ja hormoonide aktiivsus aeglustub.

Rasketel juhtudel võib elemendi oksiidide või sulfiididega töötamine 2 aastat või kauem põhjustada kopsukasvajaid, ninaneelu, ülemiste hingamisteede haigusi ja liigutuste koordineerimise häireid (ataksia).

Kehamürgistuse nähud ja tagajärjed:

• iiveldus, oksendamine, õhupuudus;
• seedeprobleemid;
• maksa, neerude düstroofia;
• peavalu;
• närvi- ja südame-veresoonkonna süsteemide töö häired;
• ainevahetushäire;
• vere koostise halvenemine;
• neurasteenia;
• kilpnäärme, suguelundite haigused;
• sarvkesta haavandid;
• urobiliin uriinis;
• ninaverejooks, arvukus;
• aneemia;
• tahhükardia;
• kopsude, aju turse;
• valu hüpohondriumis paremal;
• riniit;
• vähenenud reaktsioon välistele stiimulitele või kesknärvisüsteemi liigne erutuvus.

Tervise taastamiseks ning liigse nikli sümptomite ja tagajärgede kõrvaldamiseks organismis on soovitatav piirata mineraalaine omastamist toidust ja järgida tööl ettevaatusabinõusid. Nimelt kandke kaitsemaske ja kombinesooni.

Pidage meeles, et nikkelkarbonüülühendid on inimeste tervisele äärmiselt ohtlikud, mõnikord põhjustab 2–3 tundi pidevat mikroelementide aurude sissehingamist surmava mürgistuse.

Toiduallikad

Iga päev tarnitakse kuni veerand mineraalainest päevasest normist kareda kraaniveega, mis lastakse üle öö torudesse ühendiga rikastatuna. Lisaks on nikli peamised toiduallikad puhas kakaopulber - 980 mikrogrammi 100 grammi toote kohta, mõru-magus šokolaad - 260 mikrogrammi (piim - 120). Elemendi kõrge kontsentratsiooni põhjuseks nendes toodetes on tooraine pidev kokkupuude roostevabast terasest masinatega ja võimas töötlemisprotsess. Lisaks on ühendi sisalduse liidrid kaunviljad.

Tabel nr 1 “Niklirikkad tooted”

Tootenimi	Niklisisaldus 100 grammis tootes, mikrogrammides
Kakaopulber	980
India pähkel	510
Spinat	390
Sojaoad	304
Šokolaad	120 – 250
Roheline hernes	250
Oad	170
Läätsed	160
Mais	80
Veise maks	63
Teraviljad	50
Riis	50
Nisu	40
Pistaatsiapähklid	40
Rukis	30
Aprikoos	32
Külmsuitsu stauriid	28
Odratangud	23
Nisujahu	22
Pearl oder	20
Must sõstar	18
Pirn	18
Apple	18
Viinamari	16
Valge kapsas	15
Peet	14
Kilud õlis	14
Tomatid	13
Sealiha	12
tatar	10
Tursk, põhjaputassuu	9
Veiseliha	8,6
Pollock, kilttursk, merluus	7
Ahven, koha, makrell, haug, lest	6
Kartul	5
Virsik	4
Riisitangud	2,7

Et vältida dieedi üleküllastumist nikliga ja üleannustamise sümptomite teket, on soovitatav menüüst välja jätta kõrge mikroelementide sisaldusega tooted, asendades need toodetega, mille koostises on madal mineraalainete protsent. Selliste toodete hulka kuuluvad: sibul, kapsas, linnuliha, kõrvits, porgand, piim, veiseliha, vorstid, spargelkapsas. Niklisisaldus nendes toodetes ei ületa 15 mikrogrammi 100 grammi toidu kohta.

Tervislikku toitumist järgides pidage meeles, et kõrge kolesteroolisisaldusega allikaid ja küllastunud toite tuleks süüa mõõdukalt väikeste portsjonitena.

Järeldus

Seega on tubakasuits, konservid, kaunviljad ja šokolaaditooted non-stop tegurid, mis toovad kaasa organismi üleküllastumise ja mürgistuse mikroelementidega. Tervena püsimiseks jäta need oma igapäevasest menüüst välja.

Nikliallergikutel soovitatakse vältida kokkupuudet reaktsiooni esilekutsuvate esemetega, vältida mõõduka ja kõrge ühendisisaldusega tooteid (üle 40 mikrogrammi 100 grammi toote kohta) ning vältida allergeeni sisaldavate kosmeetikatoodete ja ehete kasutamist. . Lisaks kasutage metalliga töötamisel naha- ja hingamisteede kaitsevahendeid (näiteks latekskindaid, maske).

Esimest korda sai metalli ebapuhtal kujul 1751. aastal Rootsi keemik A. Kronstedt, kes pakkus välja ka elemendi nime. Palju puhtama metalli sai 1804. aastal Saksa keemik I. Richter. Nimetus “nikkel” tuleneb juba 17. sajandil tuntud mineraalist kupfernikkel (NiAs), mis sageli eksitab kaevureid välise sarnasuse poolest vasemaakidega (saksa Kupfer – vask, Nickel – mäevaim, väidetavalt libistades aherainet kaevurite asemele. maak). Alates 18. sajandi keskpaigast on niklit kasutatud ainult hõbedaga välimuselt sarnaste sulamite komponendina. Niklitööstuse laiaulatuslik areng 19. sajandi lõpus oli seotud suurte niklimaakide leiukohtade avastamisega Uus-Kaledoonias ja Kanadas ning selle "õilistava" mõju avastamisega terase omadustele.

Nikli levik looduses. Nikkel on maakera sügavuse element (vahevöö ülialuselistes kivimites on seda 0,2 massiprotsenti). On olemas hüpotees, et Maa tuum koosneb rauast niklist; Sellest lähtuvalt on pinnase kui terviku keskmine niklisisaldus hinnanguliselt umbes 3%. Maakoores, kus niklit on 5,8·10 -3%, graviteerub see ka sügavama, nn basaltkesta poole. Ni maakoores on Fe ja Mg satelliit, mis on seletatav nende valentsi (II) ja ioonraadiuste sarnasusega; Nikkel sisaldub kahevalentsetes raua- ja magneesiumimineraalides isomorfse lisandina. Nikli enda mineraalid on teadaolevalt 53; suurem osa neist tekkis kõrgel temperatuuril ja rõhul, magma tahkumisel või kuumadest vesilahustest. Nikli ladestused on seotud protsessidega magmas ja maakoores. Tööstuslikud niklimaardlad (sulfiidmaagid) koosnevad tavaliselt niklist ja vase mineraalidest. Maa pinnal, biosfääris, on nikkel suhteliselt nõrk rändaja. Pinnavetes ja elusaines on seda suhteliselt vähe. Piirkondades, kus domineerivad ultramafilised kivimid, on pinnas ja taimed rikastatud nikliga.

Nikli füüsikalised omadused. Tavalistes tingimustes eksisteerib nikkel β-modifikatsiooni kujul, millel on näokeskne kuupvõre (a = 3,5236Å). Kuid nikkel, mis on allutatud katoodiga pihustamisele H2-atmosfääris, moodustab α-modifikatsiooni, millel on tiheda tihendiga kuusnurkne võre (a = 2,65 Å, c = 4,32 Å), mis muutub üle 200 °C kuumutamisel kuupvõreks. Kompaktse kuupnikli tihedus on 8,9 g/cm 3 (20 °C), aatomiraadius 1,24 Å, ioonraadiused: Ni 2+ 0,79 Å, Ni 3+ 0,72 Å; t pl 1453 °C; keemistemperatuur umbes 3000 °C; erisoojusvõimsus 20°C juures 0,440 kJ/(kg K); lineaarpaisumise temperatuuritegur 13,3·10 -6 (0-100 °C); soojusjuhtivus 25°C juures 90,1 W/(m K); samuti temperatuuril 500 °C 60,01 W/(m K). Elektriline eritakistus temperatuuril 20°C 68,4 nom m, s.o. 6,84 μΩ cm; elektritakistuse temperatuuritegur 6,8·10 -3 (0-100 °C). Nikkel on tempermalmist ja tempermalmist metall, sellest saab valmistada väga õhukesi lehti ja torusid. Tõmbetugevus 400-500 MN/m2 (st 40-50 kgf/mm2); elastsuse piir 80 Mn/m2, voolavuspiir 120 Mn/m2; suhteline pikenemine 40%; normaalelastsusmoodul 205 Gn/m2; Brinelli kõvadus 600-800 Mn/m2. Temperatuurivahemikus 0 kuni 631 K (ülemine piir vastab Curie punktile) on nikkel ferromagnetiline. Nikli ferromagnetism tuleneb selle aatomite välise elektronkestade (3d 8 4s 2) struktuurilistest iseärasustest. Nikkel koos Fe (3d 6 4s 2) ja Co (3d 7 4s 2), samuti ferromagnetitega, kuulub lõpetamata 3d elektronkihiga elementide hulka (ülemineku 3d metallid). Lõpetamata kesta elektronid tekitavad kompenseerimata spin-magnetmomendi, mille efektiivne väärtus nikli aatomite puhul on 6 μ B, kus μ B on Bohri magneton. Niklikristallide vahetusinteraktsiooni positiivne väärtus toob kaasa aatomi magnetmomentide paralleelse orientatsiooni, see tähendab ferromagnetismi. Samal põhjusel on sulamid ja mitmed nikliühendid (oksiidid, halogeniidid ja teised) magnetiliselt järjestatud (on ferro- või harvemini ferrimagnetiline struktuur). Nikkel on osa kõige olulisematest magnetmaterjalidest ja sulamitest, millel on minimaalne soojuspaisumistegur (permalloy, monel metal, invar ja teised).

Nikli keemilised omadused. Keemiliselt sarnaneb Ni Fe ja Co, aga ka Cu ja väärismetallidega. Ühendites on sellel muutuv valents (enamasti 2-valenteen). Nikkel on keskmise aktiivsusega metall. Neelab (eriti peeneks purustatud olekus) suures koguses gaase (H 2, CO jt); Nikliga küllastumine gaasidega halvendab selle mehaanilisi omadusi. Reaktsioon hapnikuga algab temperatuuril 500 °C; Peenelt hajutatud olekus on nikkel pürofooriline ja süttib õhu käes spontaanselt. Oksiididest on olulisim NiO - rohekad kristallid, vees praktiliselt lahustumatud (mineraal bunseniit). Hüdroksiid sadestub leeliste lisamisel niklisoolade lahustest mahuka õunarohelise sademe kujul. Kuumutamisel ühineb nikkel halogeenidega, moodustades NiX 2 . Väävliaurus põlemisel tekib sulfiid, mis on koostiselt sarnane Ni 3 S 2-ga. NiS monosulfiidi saab valmistada NiO kuumutamisel väävliga.

Nikkel ei reageeri lämmastikuga isegi kõrgel temperatuuril (kuni 1400 °C). Lämmastiku lahustuvus tahkes niklis on ligikaudu 0,07 massiprotsenti (temperatuuril 445 °C). Ni3N-nitriidi saab valmistada, juhtides NH3 temperatuuril 445 °C üle NiF2, NiBr2 või metallipulbri. Fosfori aurude mõjul kõrgel temperatuuril moodustub fosfiid Ni 3 P 2 halli massi kujul. Ni-As süsteemis on kindlaks tehtud kolme arseniidi olemasolu: Ni 5 As 2, Ni 3 As (maucheriidi mineraal) ja NiAs. Paljudel metalliididel on nikkel-arseniidi tüüpi struktuur (milles As aatomid moodustavad tiheda kuusnurkse täidise, mille kõik oktaeedrilised tühimikud on hõivatud Ni aatomitega). Ebastabiilset Ni 3 C karbiidi saab saada niklipulbri aeglase (sadu tunde) karburiseerimise (tsementeerimise) teel CO atmosfääris 300 °C juures. Vedelas olekus lahustab nikkel märgatava koguse C-d, mis jahtumisel sadestub grafiidi kujul. Grafiidi vabanemisel kaotab nikkel oma tempermalmist ja surve all töödeldavuse.

Pingereas on Ni Fe-st paremal (nende normaalpotentsiaalid on vastavalt -0,44 V ja -0,24 V) ja seetõttu lahustub see aeglasemalt kui Fe lahjendatud hapetes. Nikkel on veekindel. Orgaanilised happed toimivad niklile alles pärast pikaajalist kokkupuudet sellega. Väävel- ja vesinikkloriidhape lahustavad aeglaselt nikli; lahjendatud lämmastik - väga lihtne; kontsentreeritud HNO 3 passiveerib niklit, kuid vähemal määral kui raud.

Hapetega suhtlemisel moodustuvad 2-valentse Ni soolad. Peaaegu kõik Ni(II) soolad ja tugevad happed lahustuvad vees hästi, nende lahustes tekib hüdrolüüsi tõttu happeline reaktsioon. Suhteliselt nõrkade hapete, näiteks süsi- ja fosforhapete soolad lahustuvad halvasti. Enamik niklisoolasid lagunevad kuumutamisel (600-800 °C). Üks kõige sagedamini kasutatavaid sooli, NiSO 4 sulfaat, kristalliseerub lahustest NiSO 4 · 7H 2 O - nikkelsulfaadi smaragdroheliste kristallide kujul. Tugevad leelised ei mõjuta niklit, kuid see lahustub ammoniaagi lahustes (NH 4) 2 CO 3 juuresolekul, moodustades lahustuva ammoniaagi, värvunud intensiivselt siniseks; Enamikku neist iseloomustab komplekside 2+ ja . Nikli maakidest ekstraheerimise hüdrometallurgilised meetodid põhinevad ammoniaagi selektiivsel moodustamisel. NaOCl ja NaOBr sadestuvad Ni (II) soolade lahustest, Ni(OH) hüdroksiid 3 on must. Kompleksühendites on Ni erinevalt Co-st tavaliselt 2-valentne. Ni kompleksühendit dimetüülglüoksiimiga (C 4 H 7 O 2 N) 2 Ni kasutatakse Ni analüütiliseks määramiseks.

Kõrgendatud temperatuuridel interakteerub nikkel lämmastikoksiidide, SO 2 ja NH 3 -ga. Kui CO mõjutab kuumutamisel selle peeneks jahvatatud pulbrit, moodustub karbonüül-Ni(CO)4. Karbonüüli termiline dissotsiatsioon annab puhtaima nikli.

Nikli vastuvõtmine. Umbes 80% niklist selle kogutoodangust saadakse sulfiidvask-nikli maakidest. Pärast selektiivset rikastamist flotatsiooniga eraldatakse maagist vase-, nikli- ja pürrotiidikontsentraadid. Niklimaagi kontsentraat, mis on segatud räbustitega, sulatatakse elektrišahtides või reverberatsiooniahjudes, et eraldada jääkkivi ja ekstraheerida nikkel 10–15% Ni sisaldavaks sulfiidsulamiks (matiks). Tavaliselt eelneb elektrilisele sulatamisele osaline oksüdatiivne röstimine ja kontsentraadi aglomereerimine. Koos Niga läheb matiks osa Fe-st, Co-st ning peaaegu kogu Cu-st ja väärismetallidest. Pärast Fe eraldamist oksüdatsiooniga (puhudes konverterites vedelat matti), saadakse Cu ja Ni sulfiidide sulam - matt, mis aeglaselt jahutatakse, peeneks jahvatatakse ja saadetakse flotatsioonile, et eraldada Cu ja Ni. Nikli kontsentraat põletatakse keevkihis NiO-ks. Metalli saadakse NiO redutseerimisel elektrikaarahjudes. Anoodid on valatud töötlemata niklist ja rafineeritud elektrolüütiliselt. Elektrolüütilise nikli (klass 110) lisandite sisaldus on 0,01%.

Cu ja Ni eraldamiseks kasutatakse ka nn karbonüülprotsessi, mis põhineb reaktsiooni pöörduvusel: Ni + 4CO = Ni(CO) 4. Karbonüüli tootmine toimub 100-200 atm ja 200-250 °C juures ning selle lagunemine toimub ilma õhu juurdepääsuta atm juures. rõhk ja umbes 200 °C. Ni(CO) 4 lagundamist kasutatakse ka nikkelkatete tootmiseks ja erinevate toodete valmistamiseks (lagundamine kuumutatud maatriksil).

Kaasaegsetes autogeensetes protsessides toimub sulatamine sulfiidide hapnikuga rikastatud õhuga oksüdeerimisel eralduva soojuse abil. See võimaldab kõrvaldada süsinikku sisaldavad kütused, saada väävelhappe või elementaarse väävli tootmiseks sobivaid SO 2 -rikkaid gaase ning tõsta järsult ka protsessi efektiivsust. Kõige täiuslikum ja paljutõotavam on vedelate sulfiidide oksüdeerimine. Üha levinumaks muutuvad protsessid, mis põhinevad nikli kontsentraatide töötlemisel hapete või ammoniaagi lahustega kõrgendatud temperatuuril ja rõhul hapniku juuresolekul (autoklaaviprotsessid). Tavaliselt kantakse nikkel lahusesse, millest see eraldatakse rikkaliku sulfiidikontsentraadi või metallipulbrina (redutseerimisel vesinikuga rõhu all).

Silikaat (oksüdeeritud) maakidest saab niklit kontsentreerida ka matiks, lisades sulatuslaengusse räbustid - kipsi või püriiti. Redutseerimis-sulfideerimissulatus toimub tavaliselt šahtahjudes; saadud matt sisaldab 16-20% Ni, 16-18% S, ülejäänu on Fe. Nikli matist eraldamise tehnoloogia on sarnane ülalkirjeldatule, välja arvatud see, et Cu eraldamise operatsioon jäetakse sageli ära. Kui oksüdeeritud maakide Co sisaldus on madal, on soovitatav neid redutseerida, et saada ferronikli, mida kasutatakse terase tootmiseks. Nikli ekstraheerimiseks oksüdeeritud maakidest kasutatakse ka hüdrometallurgilisi meetodeid - eelredutseeritud maagi leostus ammoniaagiga, väävelhappega autoklaavi leostus jt.

Nikli kasutamine. Valdav osa Ni-st kasutatakse sulamite tootmiseks teiste metallidega (Fe, Cr, Cu ja teised), mida iseloomustavad kõrged mehaanilised, korrosioonivastased, magnetilised või elektrilised ja termoelektrilised omadused. Seoses reaktiivtehnoloogia arendamise ja gaasiturbiiniagregaatide loomisega on kuumuskindlad ja kuumakindlad kroom-nikli sulamid eriti olulised. Niklissulameid kasutatakse tuumareaktori struktuurides.

See tähendab, et kogus niklit kulub leelispatareide ja korrosioonivastaste katete tootmiseks. Tempermalmist niklit puhtal kujul kasutatakse lehtede, torude jms valmistamiseks. Seda kasutatakse ka keemiatööstuses spetsiaalsete keemiaseadmete valmistamiseks ja paljude keemiliste protsesside katalüsaatorina. Nikkel on väga napp metall ja võimalusel tuleks see asendada muude, odavamate ja levinumate materjalidega.

Niklimaakide töötlemisega kaasneb SO 2 ja sageli As 2 O 3 sisaldavate mürgiste gaaside eraldumine. Nikli rafineerimisel karbonüülmeetodil kasutatav CO on väga mürgine; Ni(CO)4 on väga mürgine ja väga lenduv. Selle segu õhuga plahvatab 60 °C juures. Kontrollimeetmed: seadmete tihedus, tõhustatud ventilatsioon.

Nikkel on kehas oluline mikroelement. Selle keskmine sisaldus taimedes on 5,0·10 -5% toorainest, maismaaloomade kehas 1,0·10 -6%, mereloomadel - 1,6·10 -4%. Loomade kehas leidub niklit maksas, nahas ja endokriinsetes näärmetes; koguneb keratiniseeritud kudedesse (eriti sulgedesse). On kindlaks tehtud, et nikkel aktiveerib ensüümi arginaasi ja mõjutab oksüdatiivseid protsesse; taimedes osaleb paljudes ensümaatilistes reaktsioonides (karboksüülimine, peptiidsidemete hüdrolüüs jt). Nikliga rikastatud muldadel võib selle sisaldus taimedes suureneda 30 korda või rohkem, mis põhjustab endeemilisi haigusi (taimedel - inetud vormid, loomadel - silmahaigused, mis on seotud nikli suurenenud kogunemisega sarvkestasse: keratiit, keratokonjunktiviit).

Asukoht perioodilisuse tabelis:

Nikkel on kümnenda rühma, keemiliste elementide perioodilisuse tabeli neljanda perioodi element D.I. Mendelejev, aatomnumbriga 28. Tähistatakse sümboliga Ni (lat. Niccolum).

Aatomi struktuur:

Aatomi väliste elektronkestade konfiguratsioon 3s23p63d84s2;ionisatsioonienergia Ni0 3048-4.jpgNi+ 3048-5.jpgNi2+3048-6.jpgNi3+ 7,634, 18,153 ja 35,17 eV; Paulingi elektronegatiivsus 1,80; aatomiraadius 0,124 nm, ioonraadius (koordinatsiooninumbrid on märgitud sulgudes) Ni2+ 0,069 nm (4), 0,077 nm (5), 0,083 nm (6)

Oksüdatsiooniastmed: Moodustab ühendeid kõige sagedamini oksüdatsiooniastmes +2 (valentsus II), harvemini oksüdatsiooniastmes +3 (valentsus III) ja väga harva oksüdatsiooniastmes +1 ja +4 (vastavalt valents I ja IV) .

Nikkel on lihtne aine

Levik looduses:

Nikkel on looduses üsna levinud – selle sisaldus maapõues on u. 0,01% (mass). Seda leidub maakoores ainult seotuna, raudmeteoriidid sisaldavad looduslikku niklit (kuni 8%). Selle sisaldus ultramafilistes kivimites on ligikaudu 200 korda suurem kui happelistes kivimites (1,2 kg/t ja 8 g/t). Ultramafilistes kivimites on valdav nikli kogus seotud oliviinidega, mis sisaldavad 0,13–0,41% Ni. See asendab isomorfselt rauda ja magneesiumi. Väike osa niklist esineb sulfiidide kujul. Niklil on siderofiilsed ja kalkofiilsed omadused. Suurenenud väävlisisaldusega magmas ilmuvad nikkelsulfiidid koos vase, koobalti, raua ja platinoididega. Hüdrotermilises protsessis moodustab nikkel koos koobalti, arseeni ja väävli ning mõnikord vismuti, uraani ja hõbedaga suurenenud kontsentratsioonid nikli arseniidide ja sulfiidide kujul. Niklit leidub tavaliselt sulfiidi ja arseeni sisaldavates vase-nikli maakides.

• - nikkel (punane nikkelpüriit, kupernikkel) NiAs,
• - kloantiit (valge nikkelpüriit) (Ni, Co, Fe) As2,
• - garnieriit (Mg, Ni)6(Si4O11)(OH)6*H2O ja muud silikaadid,
• - magnetiline püriit (Fe, Ni, Cu) S,
• - arseeni-nikli läige (gersdorffiit) NiAsS,
• - pentlandiit (Fe, Ni) 9S8.

Organismides leiduvast niklist on juba palju teada. Näiteks on kindlaks tehtud, et selle sisaldus inimese veres muutub vanusega, et loomadel suureneb nikli hulk organismis ja lõpuks on mõned taimed ja mikroorganismid - nikli kontsentraatorid, mis sisaldavad tuhandeid. ja isegi sadu tuhandeid kordi rohkem niklit kui keskkond.

Avastamise ajalugu:

Nikkel (inglise, prantsuse ja saksa keeles Nickel) avastati aastal 1751. Kuid juba ammu enne seda teadsid Saksi kaevurid hästi maagist, mis nägi välja nagu vask ja mida kasutati klaasi valmistamisel klaasi roheliseks värvimiseks. Kõik katsed sellest maagist vaske saada ebaõnnestusid ja seetõttu 17. sajandi lõpus. Maagi nimi sai Kupfernickel, mis tähendab umbkaudu "vaskkurat". Seda maaki (punane nikkelpüriit NiAs) uuris Rootsi mineraloog Kronstedt 1751. aastal. Tal õnnestus saada rohelist oksiidi ja viimast redutseerides uut metalli, mida nimetatakse nikliks. Kui Bergman sai metalli puhtamal kujul, leidis ta, et metalli omadused sarnanevad rauaga; Niklit on põhjalikumalt uurinud paljud keemikud, alustades Proustist. Nikkel on kaevurite keeles räpane sõna. See moodustati Nicolausi korruptsioonist, üldsõnast, millel oli mitu tähendust. Kuid peamiselt oli sõna Nicolaus iseloomustanud kahepalgelisi inimesi; lisaks tähendas see “keldakas väike vaim”, “petlik looder” jne. 19. sajandi alguse vene kirjanduses. kasutati nimetusi Nikolan (Scherer, 1808), Nikolan (Zakharov, 1810), nicol ja nikkel (Dvigubsky, 1824).

Füüsikalised omadused:

Nikkel on tempermalmist ja plastiline metall. Sellel on näokeskne kuubikujuline kristallvõre (parameeter = 0,35238 nm). Sulamistemperatuur 1455°C, keemistemperatuur umbes 2900°C, tihedus 8,90 kg/dm3. Nikkel on ferromagnetiline, Curie punkt on umbes 358 °C.

Elektriline eritakistus 0,0684 μOhm m.

Lineaarse soojuspaisumise koefitsient b=13,5?10?6 K?1 temperatuuril 0 °C.

Mahulise soojuspaisumise koefitsient = 38--39?10?6 K?1.

Elastsusmoodul 196--210 GPa.

Keemilised omadused:

Nikli aatomite elektronide väliskonfiguratsioon on 3d84s2. Nikli kõige stabiilsem oksüdatsiooniaste on Ni(II) Nikkel moodustab ühendeid oksüdatsiooniastmetega +1, +2, +3 ja +4. Samal ajal on +4 oksüdatsiooniastmega nikliühendid haruldased ja ebastabiilsed. Nikkeloksiid Ni2O3 on tugev oksüdeerija. Niklit iseloomustab kõrge korrosioonikindlus - stabiilne õhus, vees, leelistes ja paljudes hapetes. Keemiline vastupidavus tuleneb selle kalduvusest passiveerida - selle pinnale tekib tihe oksiidkile, millel on kaitsev toime. Nikkel lahustub aktiivselt lahjendatud lämmastikhappes: (3 Ni + 8 HNO_3 (30%) 3 Ni(NO_3)_2 + 2 NO + 4 H_2O) ja kuumas kontsentreeritud väävelhappes: (Ni + 2 H_2SO_4 NiSO_4 + SO_2 + 2 H_2O)

Vesinikkloriid- ja lahjendatud väävelhappega kulgeb reaktsioon aeglaselt. Kontsentreeritud lämmastikhape passiveerib niklit, kuid kuumutamisel toimub reaktsioon ikkagi (lämmastiku redutseerimise põhiproduktiks on NO2) Süsinikmonooksiidiga CO tekib niklist kergesti lenduvat ja väga mürgist karbonüüli Ni(CO)4. Peen niklipulber on pürofooriline ( isesüttib õhu käes) .Nikkel põleb ainult pulbrina. Moodustab kaks oksiidi NiO ja Ni2O3 ning vastavalt kaks hüdroksiidi Ni(OH)2 ja Ni(OH)3. Kõige olulisemad lahustuvad niklisoolad on atsetaat, kloriid, nitraat ja sulfaat. Soolade vesilahused on tavaliselt rohelised, veevabad soolad aga kollased või pruunikaskollased. Lahustumatute soolade hulka kuuluvad oksalaat ja fosfaat (roheline), kolm sulfiidi: NiS (must), Ni3S2 (kollakas-pronks) ja Ni3S4 (hõbevalge). Nikkel moodustab ka arvukalt koordineerivaid ja kompleksseid ühendeid. Näiteks kasutatakse nikli tuvastamiseks kvalitatiivses analüüsis laialdaselt nikkeldimetüülglüoksimaati Ni(C4H6N2O2)2, mis annab happelises keskkonnas selge punase värvuse. Nikkelsulfaadi vesilahus on rohelist värvi. Nikkel(II)soolade vesilahused sisaldavad heksaakvaanikkel(II)2+ iooni.

Kviitung:

Nikli koguvarud maakides on 1998. aasta alguses hinnanguliselt 135 miljonit tonni, sealhulgas usaldusväärsed varud 49 miljonit tonni. Peamised niklimaagid - nikkel (kupfernikkel) NiAs, milleriit NiS, pentlandiit (FeNi)9S8 - sisaldavad ka arseeni, rauda ja väävlit; tardpürrotiit sisaldab ka pentlandiidi inklusioone. Teised maagid, millest Ni kaevandatakse, sisaldavad ka Co, Cu, Fe ja Mg lisandeid. Nikkel on mõnikord rafineerimisprotsessi põhiprodukt, kuid sagedamini saadakse seda kõrvalsaadusena muudes metalliprotsessides. Usaldusväärsetest varudest on erinevate allikate andmetel 40–66% niklist "oksüdeeritud niklimaakides" (ONR), 33% sulfiidmaakides ja 0,7% muudes. 1997. aasta seisuga moodustas OHP töötlemisel toodetud nikli osakaal maailma toodangust umbes 40%. Tööstuslikes tingimustes jagatakse OHP kahte tüüpi: magneesium ja raud. Tulekindlad magneesiumimaagid sulatatakse reeglina ferronikliks (5-50% Ni + Co, olenevalt tooraine koostisest ja tehnoloogilistest omadustest). Kõige rohkem raud-lateriidimaake töödeldakse hüdrometallurgiliste meetoditega, kasutades ammoniaaki. karbonaadi leostumine või väävelhappe autoklaavi leostumine . Sõltuvalt tooraine koostisest ja kasutatavatest tehnoloogilistest skeemidest on nende tehnoloogiate lõpptoodeteks: nikkeloksiid (76-90% Ni), paaguti (89% Ni), erineva koostisega sulfiidikontsentraadid, samuti metalli elektrolüüt nikkel, niklipulbrid ja koobalt. Vähem raua - mittetroniidi maagid sulatatakse matiks. Täistsükliga ettevõtetes hõlmab edasine töötlemisskeem metallilise nikli tootmiseks nikkeloksiidi muundamist, mattpõletamist ja elektrilist sulatamist. Teel vabaneb kogutud koobalt metalli ja/või soolade kujul. Teine nikli allikas: Inglismaal Lõuna-Walesi kivisöe tuhas - kuni 78 kg niklit tonni kohta. Mõne söe, õli ja põlevkivi suurenenud niklisisaldus viitab nikli kontsentratsiooni võimalusele fossiilses orgaanilises aines. Selle nähtuse põhjused pole veel välja selgitatud.

Rakendus:

Nikkel on enamiku supersulamite – lennukitööstuses elektrijaamade osade jaoks kasutatavate kuumakindlate materjalide – aluseks. Monel metall (65 - 67% Ni + 30 - 32% Cu + 1% Mn), kuumakindel kuni 500 °C, väga korrosioonikindel; valge kuld (näiteks 585 standard sisaldab 58,5% kulda ning hõbeda ja nikli (või pallaadiumi) sulamit (ligature)); nikroom, nikli ja kroomi sulam (60% Ni + 40% Cr); permalloy (76% Ni + 17% Fe + 5% Cu + 2% Cr), on kõrge magnetilise vastuvõtlikkusega väga väikeste hüstereesikadudega; invar (65% Fe + 35% Ni), peaaegu ei paisu kuumutamisel; Lisaks on niklisulamite hulgas nikkel- ja kroom-nikkelteras, nikkelhõbe ja mitmesugused vastupidavussulamid nagu konstantaan, nikkel ja manganiin.Nikkel esineb mitme roostevaba terase komponendina.

Keemiatehnoloogia.

Paljudes keemilistes tehnoloogilistes protsessides kasutatakse katalüsaatorina Raney niklit.

Kiirgustehnoloogiad.

β-osakesi kiirgava nukliid 63Ni poolestusaeg on 100,1 aastat ja seda kasutatakse krütronites, aga ka elektronide püüdmise detektorites (ECD) gaasikromatograafias.

Ravim.

Kasutatakse kronsteinisüsteemide (titaannikliid) valmistamisel.

Proteesimine.

Mündid.

Niklit kasutatakse laialdaselt müntide tootmisel paljudes riikides. Ameerika Ühendriikides tuntakse 5-sendist münti kõnekeeles nikli nime all.

Nikkel on D.I. tabeli 10. rühma element. Mendelejev. Tuntud suhteliselt hiljuti, hiljuti kasutatud ka tööstuses. Nikkel on oma nime saanud kurja päkapiku nime järgi, kes loopis hoopis mineraalset niklit, mille hulka kuulub niklit ja arseeni, kaevurite ette. Neil iidsetel aegadel ei osanud nad niklit kasutada, nii et võltsmetalli hakati saksa niklist nimetama pahanduseks.

Ja täna vaatleme nikli füüsikalisi ja keemilisi omadusi ja kasutusalasid, anname sellele üldise kirjelduse ning uurime niklisulamid ja klassid.

See on siirdemetall, see tähendab, et sellel on nii happelised kui ka aluselised omadused. Sellel on hõbevalge läige, plastiline, tempermalmist, kuid kõva. Molekulmass on väike - 28, seega klassifitseeritakse see kergeks aineks.

See video räägib teile nikli kui metalli omadustest:

Kontseptsioon ja omadused

Keemilisest seisukohast on nikkel väga huvitav ja ebatavaline metall. Ühelt poolt on see võimeline reageerima nii hapete kui ka leelistega, kuid teisest küljest on see keemiliselt inertne ja keeldub isegi reageerimast kontsentreeritud leeliste ja hapetega. Pealegi on see omadus nii väljendunud, et niklit kasutatakse mitmesuguste happekindlate seadmete ja leeliste mahutite valmistamisel.

Metall sulatatakse ja seejärel kasutatakse varraste, lehtede jne kujul. Ja sellises olekus on sellel madala toimega aine tavalised metallilised omadused. Kuid väga peeneks pulbriks muudetud nikkel muutub pürofoorseks ja on õhu käes isesüttimisvõimeline.

Saladus seisneb selles, et tavaline õhus olev aine, nagu näiteks alumiinium, on kaetud oksiidkilega ja see kile toimib väga tugeva kaitsekihina.

See kvaliteet määrab metalli ühe vanima kasutusala – nikeldamise ehk kõige õhema niklikihi kandmise esemete pinnale. See kiht kaitseb täielikult terast, malmi, magneesiumi, alumiiniumi ja nii edasi korrosiooni eest.

Puhtast niklist valmistatud tooted on haruldased ja neid kasutatakse ainult eriti kriitilistes kohtades. Selle kasutamine tööstuses on tingitud veel ühest ainulaadsest kvaliteedist: sulamis annab nikkel materjalile sama suurepärase korrosioonikindluse, mis tal endalgi on. Enamik roostevabasid teraseid ja konstruktsiooniteraseid sisaldavad legeeriva komponendina niklit. Just see tagab terase tugevuse ja vastupidavuse.

Niklipõhised sulamid on väga mitmekesised ja neil on märkimisväärsed omadused: tugevus, kuumakindlus, võime taluda kõrgel temperatuuril suuri jõukoormusi, kulumiskindlus, tundlikkus keemiliselt agressiivsete ainete suhtes jne. Ekstraheeritud aine kogumahust kasutatakse puhtal kujul umbes 9%. Veel 7% kulub nikeldamisele ja ülejäänu sulamite tootmisele.

Nikkel moodustab raua ja koobaltiga raua triaadi. Rühma kuulub ka plaatina - osmium, plaatina, roodium. Kuid vaatamata nende suhtelisele lähedusele erinevad metallide omadused märgatavalt. Tugevuse poolest ei jää nikkel rauale palju alla, selle tihedus on isegi suurem, kuid erinevalt viimasest on see väga korrosioonikindel, samas kui raud korrodeerub kiiresti õhus ja eriti veega kokkupuutel.

Võrreldes plaatina metallidega on nikkel palju kergem, palju odavam ja palju aktiivsem: plaatina, osmium ja teised on väärismetallid, millel on positiivne elektroodide potentsiaal ja mis on äärmiselt inertsed.

Eelised ja miinused

Peaaegu kõik nikli omadused seoses rahvamajandusega on eelised. Metalli ainsaks puuduseks on selle olemasolu looduses. Niklit peetakse tavaliseks elemendiks, kuid seda leidub ainult seotud kujul. Looduslik nikkel langeb maa peale ainult meteoriitide osana. Vastavalt sellele saadakse metalli kallimate tehnoloogiate abil.

• Niklil on hea tugevus ja kõvadus, säilitades samas sepistamisvõime ja kõrge sitkuse: sellest saab valmistada kõige õhemaid lehti ja vardaid.
• Metall on suurepärase korrosioonikindlusega. Veelgi enam, see annab selle kvaliteedi üle sulamitele, mida see sisaldab legeeriva elemendina.
• Niklipõhised sulamid on väga mitmekesised ja neil on erakordsed omadused. Seega kasutatakse kuumakindlaid raua-nikli sulameid tuumareaktorite ja reaktiivmootorite osade valmistamisel. Praeguseks on kirjeldatud ja kasutatud umbes 3000 erinevat niklisulamit.
• Nikkelkatet kasutatakse endiselt aktiivselt mitte ainult instrumentide ja tööpinkide valmistamisel, vaid ka igapäevaelus ja ehituses. Nikkeldatud nõud, söögiriistad, tarvikud jne pole mitte ainult esteetiliselt atraktiivsed, vaid ka absoluutselt hügieenilised, kahjutud ja ülimalt vastupidavad. Metalli inertsus ja hügieen määravad selle kasutamise toiduainetööstuses.
• Nikkel on ferromagnet, see tähendab spontaansele magnetiseerumisele kalduv aine. See omadus võimaldab metalli kasutada püsimagnetite tootmiseks.
• Metalli on suhteliselt odav saada ja sellel on head elektrijuhtivusomadused. Nikkel asendab kallist hõbedat või akude tootmisel.

Nikli struktuuri ja keemilist koostist käsitletakse allpool.

Struktuur ja koostis

Niklil, nagu ka teistel puhastel metallidel, on homogeenne, hästi korraldatud struktuur, mis annab neile ainetele voolujuhtimise võime. Kuid materjali faasiline koostis võib olla erinev, mis mõjutab selle omadusi.

• Tavatingimustes on meil tegemist nikli β-modifikatsiooniga. Seda iseloomustab näokeskne kuupvõre ja see määrab metalli tavapärased omadused – vormitavuse, plastilisuse, töödeldavuse, ferromagnetilisuse jne.
• On ka teist tüüpi materjale. Nikkel, mis on allutatud vesiniku atmosfääris katoodiga pihustamisele, ei reageeri, vaid muudab ka oma struktuuri, muutudes α-modifikatsiooniks. Viimasel on tihe kuusnurkne võre. Kuumutamisel 200 C-ni muundub α-faas β-faasiks. Tööstuses tegelevad nad nikli β-modifikatsiooniga.

See video räägib teile, kuidas nikkel-kaadmiumaku ise liitium-ioonakuks teisendada:

Omadused ja omadused

β-faasi kui peamise omadused pakuvad suuremat huvi, kuna α-faasi olemasolu on piiratud. Metalli omadused on järgmised:

• tihedus normaaltemperatuuril – 8,9 g/cu. cm;
• sulamistemperatuur – 1453 C;
• keemistemperatuur – 3000 C;
• väga madal soojuspaisumistegur – 13,5∙10 −6 K −1
• elastsusmoodul – 196–210 GPa;
• Elastsuspiir on 80 MN/sq. m;
• voolavuspiir – 120 MN/sq. m:
• tõmbepiir 40-50 kgf/sq. mm;
• aine erisoojusmahtuvus – 0,440 kJ/(kg K);
• soojusjuhtivus – 90,1 W/(m K);
• elektriline eritakistus – 0,0684 µOhm∙m.

Nikkel on ferromagnetiline, selle Curie punkt on 358 C.

Allpool räägime niklisulamite valmistamisest ja tootjast.

Tootmine

Niklit peetakse üsna tavaliseks - metallide seas 13. kohal. Kuid selle levik on mõnevõrra spetsiifiline. Pole asjata, et metalli nimetatakse maa sügavuse elemendiks, kuna ultramafilistes kivimites on seda 200 korda rohkem kui happelistes kivimites. Ühe levinud teooria kohaselt koosneb maa tuum nikli rauast.

Looduslikku niklit Maal ei leidu. Seotud kujul esineb seda vase-nikli maakides - arseeni sisaldavates ja sulfiidides. See on nikkel - punane nikkelpüriit, sama, mida kaevurid võtsid püriidi jaoks, kloantiit - valge nikkelpüriit, garnieriit, vaskpüriit jne.

Lähteaineks on enamasti sulfiidmaak, mis sisaldab nii niklit kui ka niklit, seega on kaasatud täiendavad metallide eraldamise etapid.

• Sulfiidmaagid sisaldavad tavaliselt palju niiskust ja saviaineid. Nendest vabanemiseks maak purustatakse, kuivatatakse ja briketeeritakse. Kui maagi väävlisisaldus on liiga kõrge, siis see röstitakse.
• Mattsulatus toimub šahti- või reverberatsiooniahjudes. Saadakse nikli ja raudsulfiidi sulam, sealhulgas väike kogus vaske.
• Nikli ja vase eraldamine.
• Nikli kontsentraadi röstimine, redutseerimine sulatamine ja rafineerimine elektrolüüsi teel.

Nikli oksüdeeritud maagist saamise meetod näeb välja mõnevõrra erinev.

• Maagile tehakse osalise redutseerimisega sulfidiseerimine.
• Vastuvõetav matt - sulamatt puhutakse õhuga konverterites.
• Feinstein vallandatakse ja puhastatakse vasest;
• Seejärel redutseeritakse nikkel või sulatatakse põletatud nikkel ferronikliks.

Kui palju maksab 1 kg niklit? Sellise metalli hinna määrab suuresti maardlate kasutamise edukus. Nii suurendas Hiina 2013. aastal niklit sisaldava malmi tootmist, mis tõi kaasa metallide hinna märgatava languse. 2016. aasta sügisel oli metallitonni maksumus 10 045 dollarit.

Kasutusala

Niklit ennast kasutatakse harva. Piirkond on palju laiem.

• Igapäevaelus puutuvad inimesed kõige sagedamini kokku nikeldatud toodetega - kraanid, segistid, mööbli furnituurid. Mööbli metallosad on sageli kaetud hõbedase mittetumeneva metallikihiga. Sama kehtib söögiriistade ja nõude kohta.
• Teine teadaolev kasutusala on valge kuld. See koosneb teatud standardi kullast ja niklisulamist.
• Nikkelkatoode kasutatakse laialdaselt elektrotehnikas. Paljud akud on nikkel-kaadmiumakud. Nikkel, raud-nikkel ja nii edasi konkureerivad akuga ja on palju turvalisemad.

Peamine nikli tarbija on aga värviline ja mustmetallurgia: 67% kogu kaevandatud metallist kasutatakse roostevaba terase tootmiseks. Ja 17% - muude, mitterauasulamite tootmiseks.

• Konstruktsiooni- ja roostevaba terast kasutatakse sõna otseses mõttes kõikjal: ehituses ja masinaehituses, elektrotehnikas ja torustike valmistamises, instrumentide valmistamisel ja kanderaamide ehitamisel. Just nikkel annab terastele korrosioonikindluse.
• Nikli-vasesulameid kasutatakse kõige sagedamini happekindlate seadmete ja erinevate osade valmistamisel, mis peavad töötama agressiivses keemilises keskkonnas.
• Nikli- ja kroomisulamid on tuntud oma kuumakindluse ning leeliste ja hapete vastupidavuse poolest. Neid kasutatakse ahjudes, tuumareaktorites, mootorites jne.
• Nikli, kroomi ja raua sulamid jäävad lisaks vastupidavaks suurele koormusele väga kõrgel temperatuuril - kuni 900 C. See on gaasiturbiinide jaoks asendamatu materjal.

Nikkel on metall, millel on . Vastupidav, tempermalmist, hapete ja leeliste suhtes vastupidav ning suudab anda need omadused peaaegu igale sulamile. Pole üllatav, et niklit kasutatakse nii laialdaselt.

Allolevas videos käsitletakse lihtsat ja usaldusväärset viisi nikkel-kaadmiumpatareide taastamiseks:

(koordinatsiooninumbrid on märgitud sulgudes) Ni 2+ 0,069 nm (4), 0,077 nm (5), 0,083 nm (6).

Keskmine nikli sisaldus maakoores on 8-10 -3 massiprotsenti, ookeanivees 0,002 mg/l. Tuntud u. 50 nikli mineraali, millest olulisemad on: pentlandiit (Fe,Ni) 9 S 8, milleriit NiS, garnieriit (Ni, Mg) 3 Si 4 O 10 (OH) 10. 4H 2 O, revdinskiit (mittepuite) (Ni, Mg) 3 Si 2 O 5 (OH) 4, nikkel NiAs, annabergiit Ni 3 (AsO 4) 2 8H 2 O. Niklit kaevandatakse peamiselt sulfiidvask-nikli maakidest (Kanada, Austraalia, Lõuna-Aafrika) ja silikaatoksüdeeritud maakidest (Uus-Kaledoonia, Kuuba, Filipiinid, Indoneesia jne). Maailma maismaa niklivarusid hinnatakse 70 miljonile tonnile.

Omadused. Nikkel on hõbevalge metall. Kristalliline. näokeskne võre kuupmeetrit, a = 0,35238 nm, z = 4, ruum. rühm RT3t. T. pl. 1455 °C. t. pall 2900 °C; parv 8,90 g/cm3; C0 p 26,1 J/(mol K); DH 0 pl 17,5 kJ/mol, DH 0 isp 370 kJ/mol; S 0 298 29,9 JDmol K); aururõhu temperatuurisõltuvuse tase tahke nikli puhul lgp(hPa) = 13,369-23013/T+0,520lgT+0,395T (298-1728K), vedelal lgp(hPa)=11,742-20830/T+ 0,618 lgp(hPa)3170 K); temperatuuri koefitsient lineaarpaisumine 13.5. 10 -6 K -1 (273-373 K); soojusjuhtivus 94,1 W/(m x x K) temperatuuril 273 K, 90,9 W/(m K) temperatuuril 298 K; g 1,74 N/m (1520 °C); r 7,5 10 -8 Ohm m, temperatuuri koefitsient. r 6,75. 10-3 K-1 (298-398 K); ferromagnet, Curie punkt 631 K. Elastsusmoodul 196-210 GPa; s kasv 280-720 MPa; on seotud pikenemine 40-50%; Brinelli kõvadus (lõõmutatud) 700-1000 MPa. Puhas nikkel on väga plastiline metall, seda saab hästi töödelda külmas ja kuumas, seda saab valtsida, tõmmata ja sepistada.

N nikkel on keemiliselt inaktiivne, kuid peen pulber, mis saadakse nikliühendite redutseerimisel vesinikuga madalal temperatuuril, on pürofooriline. Elektroodi standardpotentsiaal Ni 0 /Ni 2+ on 0,23 V. Normaaltemperatuuril on õhus olev nikkel kaetud õhukese nikkeloksiidi kaitsekilega. Mitte interaktsioon. vee ja õhuniiskusega. Kuumutamisel Nikli oksüdatsioon pinnalt algab temperatuuril ~ 800 °C. Nikkel reageerib väga aeglaselt vesinikkloriid-, väävel-, fosfor- ja vesinikfluoriidhappega. Äädikas ja muud org.-le praktiliselt ei mõju. teile, eriti õhu puudumisel. Reageerib hästi dil. HNO3, konts. HNO 3 on passiveeritud. Leeliste ja leelismetallikarbonaatide lahused ja sulamid, samuti vedel NH 3 ei mõjuta niklit. Esinevad NH 3 vesilahused. õhuga korreleeruv nikkel.

N ikklil on hajutatud olekus suurepärased katalüütilised omadused. aktiivsus hüdrogeenimise, dehüdrogeenimise, oksüdatsiooni, isomeerimise, kondenseerumise valdkondades. Nad kasutavad kas skeleti niklit (Raney nikkel), mis saadakse Al-ga legeerimisel või Si-ga viimasega. leostumine leelise või kanduril oleva nikliga.

N ikkel neelab H 2 ja moodustab sellega tahkeid lahuseid. NiH2 hüdriidid (stabiilne alla 0 °C) ja stabiilsem NiH saadi kaudselt. Kuni 1400 °C nikkel lämmastikku peaaegu ei omasta, metallis oleva N 2 pH väärtus on 450 °C juures 0,07%. Kompaktne nikkel ei reageeri NH 3 -ga, dispergeeritud nikkel moodustab sellega 300-450 °C juures Ni 3 N nitriidi.

Sulanud nikkel lahustab C, moodustades karbiidi Ni 3 C, mis sulatise kristalliseerumisel laguneb, vabastades grafiidi; Ni 3 C hallikasmusta pulbri kujul (laguneb temperatuuril ~ 450 ° C) saadakse nikli karburiseerimisel CO atmosfääris temperatuuril 250–400 ° C. Dispergeeritud nikkel koos CO-ga annab lenduva nikli tetrakarbonüül-Ni(CO) 4 . Si-ga legeerides moodustab see ränidioksiidi; Ni 5 Si 2, Ni 2 Si ja NiSi sulavad vastavalt. 1282, 1318 ja 992 °C juures Ni 3 Si ja NiSi 2 - vastavalt ebaühtlane. 1165 ja 1125 °C juures laguneb Ni3Si2 845 °C juures sulamata. B-ga sulatamisel saadakse boriidid: Ni 3 B (mp 1175 °C), Ni 2 B (1240 °C), Ni 3 B 2 (1163 °C), Ni 4 B 3 (1580 °C), NiB 12 ( 2320 °C), NiB (laguneb 1600 °C juures). Se auruga moodustab nikkel seleniide: NiSe (mp 980 °C), Ni 3 Se 2 ja NiSe 2 (lagunevad vastavalt 800 ja 850 ° C juures), Ni 6 Se 5 ja Ni 21 Se 20 (esinevad ainult tahkes aines osariik). Nikli legeerimisel Te-ga saadakse telluriidid: NiTe ja NiTe 2 (ilmselt moodustub nende vahele lai tahkete lahuste piirkond) jne.

Arsenaat Ni 3 (AsO 4) 2. 8H2O-rohelised kristallid; pH väärtus vees 0,022%; to-tami laguneb; üle 200 °C dehüdreerub, ~ 1000 °C juures laguneb; katalüsaator tahke seebi tootmiseks.

Silikaat Ni 2 SiO 4 - helerohelised rombilise mustriga kristallid. rest; tihe 4,85 g/cm3; laguneb sulamata 1545°C juures; vees lahustumatu; kaevandaja K-tami laguneb kuumutamisel aeglaselt. Aluminaat NiAl 2 O 4 (nikkelspinell) - sinised kristallid kuubikuga. rest; s.t. 2110 °C; tihe 4,50 g/cm3; mitte sol. vees; laguneb aeglaselt tamideks; hüdrogeenimise katalüsaator.

Kõige olulisemad keerukad ühendused. nikkel-a m m i n s. Naib. Iseloomulikud on vastavalt katioonidega heksaamiinid ja akvatetramiinid. 2+ ja 2+. Need on sinised või violetsed kristallid. in-va, tavaliselt sol. vees, erksinise värvi lahustes; lahuste keetmisel ja lahusega kokkupuutel need lagunevad; tekivad lahustes nikli- ja koobaltimaakide ammoniaagi töötlemisel.

Ni(III) ja Ni(IV) kompleksides koordinatsioon nikli arv on 6. Näited on violetne K 3 ja punane K 2, mis tekivad F 2 toimel NiCl 2 ja KCl segule; tugevad oksüdeerivad ained. Teistest tüüpidest on tuntud näiteks heteropolühapete soolad. (NH4) 6H 7. 5H 2 O, suur hulk kompleksisiseseid ühendeid. Ni(II). Vaata ka nikliorgaanilisi ühendeid.

Kviitung. Maake töödeldakse püro- ja hüdro-teraslurgilisel meetodil. tee. Silikaatoksüdeeritud maakide puhul (ei saa rikastada) kasutatakse kumbagi redutseerijat. sulatamine ferronikli tootmiseks, mida seejärel puhastatakse konverteris rafineerimise ja rikastamise eesmärgil või sulatatakse matt väävlit sisaldavate lisanditega (FeS 2 või CaSO 4). Saadud matt puhutakse konverteris Fe eemaldamiseks ning seejärel purustatakse ja põletatakse NiO vähendamiseks saadud materjalist. Metallist niklit saadakse sulatamise teel. Sulfiidimaakide rikastamisel saadud niklikontsentraadid sulatatakse viimasega matiks. muunduri puhastamine. Vase-nikli matist eraldatakse pärast selle aeglast jahutamist flotatsiooniga Ni 3 S 2 kontsentraat, mis sarnaselt oksüdeeritud maakide mattidele põletatakse ja redutseeritakse.

Üks oksüdeeritud maakide hüdrotöötluse viise on maagi redutseerimine generaatorgaasiga või H 2 ja N 2 seguga koos järgnevaga. leostumine NH 3 ja CO 2 lahusega koos õhu puhumisega. Lahus puhastatakse Co-st ammooniumsulfiidiga. Lahuse lagunemisel NH 3 destilleerimisega sadestub nikkelhüdroksokarbonaat, mis kas kaltsineeritakse ja redutseeritakse tekkivast NiO-st. Niklit saadakse sulatamise või uuesti lahustamise teel. NH 3 lahuses ja pärast NH 3 destilleerimist paberimassist saadakse H 2 redutseerimisel nikkel. Dr. viis - oksüdeeritud maagi leostumine väävelhappega autoklaavis. Saadud lahusest sadestatakse nikkel pärast selle puhastamist ja neutraliseerimist rõhu all vesiniksulfiidiga ja saadud NiS kontsentraati töödeldakse nagu matti.

Nikkelsulfiidmaterjalide (kontsentraadid, matid) hüdrotöötlus taandatakse autoklaavitud oksüdatsioonile. leostumine kas NH3 lahustega (madala Co-sisaldusega) või H2SO4-ga. Ammoniaagi lahustest pärast CuS eraldamist sadestatakse nikkel rõhu all vesinikuga. Ni eraldamiseksKasutatakse ka Co ja Cu ekstraheerimist ammoniaagilahustest. meetodid, milles kasutatakse ennekõike kelaativaid ekstraktante.

Autoklaavi oksüdatsiooniga leostumist sulfaadilahuste tootmiseks kasutatakse nii rikastatud materjalide (mattide) puhul, mis viivad lahusesse nikli ja muude metallide, kui ka kehvade pürrootiumi Fe 7 S 8 kontsentraatide puhul. Viimasel juhul on ülekaalus oksüdeerunud. pürrotiit, mis võimaldab eraldada elementaarset S-i ja sulfiidikontsentraati, mis sulatatakse edasi niklimatiks.