Никель что это такое

Никель (Ni, Niccolum)

История никеля

Вслед за кобальтом, история которого началась в саксонских горах и была связана с мифическими персонажами – злобными карликами, всячески мешавшими горнякам добывать руду, никель даже название своё получил от имени озорного горного духа, заменявшего медь на купферникель (дьявольскую медь). Никель был открыт в 1751 году шведом Кронштедтом при изучении красного никелевого колчедана. Чуть позже более чистый никель был получен в серии опытов Бергмана.

Общая характеристика никеля

Никель является элементом X группы IV периода периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, имеет атомный номер 28 и атомную массу 58,693. Признанное обозначение – Ni (латинское Niccolum).

Физические и химические свойства

Никель является химически малоактивным, пластичным и ковким переходным металлом, имеет яркий серебристо-белый цвет, при взаимодействии с воздухом поверхность имеет свойство покрываться тонкой оксидной плёнкой.

Суточная потребность в никеле

Суточная потребность в никеле до сих пор чётко не определена, медики и учёные сходятся на том, что в среднем здоровому взрослому человеку достаточно 100-300 мкг в день, которые он получает с пищей.

Продукты питания богатые никелем

Никель содержится во многих продуктах, подарком для сладкоежек является тот факт, что шоколад содержит довольно много никеля. Основными поставщиками микроэлемента являются: злаки и крупы (гречка, рис, овсянка, ячневая крупа), орехи, семечки, бобовые (фасоль и чечевица), чай, зёрна какао, молоко и молочные продукты, субпродукты, зелёные листовые овощи (шпинат, щавель, салат), яйца, зелень, рыба и морепродукты, абрикосы, вишня, чёрная смородина, морковь и лук.

Полезные свойства никеля и его влияние на организм

Никель принимает участие в активации ферментов, кроветворении и формировании носителей генной информации, продлевает и усиливает действие инсулина, оказывает благотворное влияние на деятельность почек и гипофиза, оказывает помощь клеточным мембранам и нуклеиновым кислотам в сохранении их структуры, поставляет кислород в клетки тканей, имеет свойство снижать артериальное давление.

Признаки нехватки никеля

Дефицит никеля встречается крайне редко, обычно характеризуется замедлением роста у детей, повышением уровня сахара в крови и снижением уровня гемоглобина (calorizator). Так как препараты никеля токсичны, самолечением заниматься крайне опасно для здоровья, поэтому при выявлении данных симптомов необходимо пройти медицинское обследование в обязательном порядке.

Признаки избытка никеля

Основными признаками переизбытка никеля в организме человека являются дерматиты и воспаления кожных покровов, конъюнктивит, сбои в деятельности нервной, сердечно-сосудистой системы и пищеварительного тракта, дистрофия почек и печени, кератиты.

Применение никеля в жизни

Никель находит широкое применение в промышленности и других областях, он является основой большинства суперсплавов, с его помощью проводят никелирование для защиты поверхности металлов от коррозии, его используют в химической и радиационных технологиях, производстве аккумуляторов, медицине, музыкальной промышленности и в монетном деле.

Нахождение в природе

Никель достаточно распространённый элемент, содержится в земной коре в связанном виде, самородный металл встречается в железных метеоритах. Месторождения никеля имеются в Канаде, России, ЮАР, Кубе, Украине.

Источник

Никель

Возникновение наименования

Этот элемент вещество получил свое наименование по названию духа гор, заимствованное из немецкого фольклора. Этот дух славен тем, сто подкидывал изыскателям меди камень, имеющий мышьяково-никелевый глянец. Он походит на медную руду, но при попыток получения металла происходило активное выделение мышьяковистые газы, которые и приписали этому минералу дурную славу.

История открытия

Открытие металла произошло в 1751 году. Но, шахтеры из Саксонии уже имели определенные знания об этой руде, сильно походившей на медную. Ее применяли в процессах получения стекла, для окрашивания готовой продукции в зеленый цвет. Многочисленные потуги выплавить из нее медь не увенчались успехом.

В тот год, шведский исследователь Кронштедт проводил изучение этого минерала в ходе экспериментов он получил окислен зеленого цвета и после его регенерации смог выделить неизвестный металл, названный никелем.

Довольно скоро ученый Бергман, выделил чистый металл и выявил, то что по некоторым параметрам он довольно близок к железу.

ОКОНЧАТЕЛЬНАЯ ЦЕНА НА НИКЕЛЬ ЗАВИСИТ ОТ УСЛОВИЙ ПОСТАВКИ (КОЛИЧЕСТВА, УСЛОВИЙ ОПЛАТЫ, ДОСТАВКИ), ДАННЫЙ ПРАЙС-ЛИСТ НОСИТ ИСКЛЮЧИТЕЛЬНО ИНФОРМАЦИОННЫЙ ХАРАКТЕР!

Физические параметры

Химические параметры

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.

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.

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.

Нахождение в природе

Никель получил широкое распространение в природе. В коре его содержится порядка 0,01%. В земле его находят только в связанном виде но в метеоритах, которые попадают к нам на планету обнаруживается никель в чистом виде, причём достаточно в большом количестве до 25% от массы.

При высокой концентрации в магме серы, происходит формирование солей никеля. В гидротермальной процедуре он может образовывать соединения в виде арсенидов и сульфидов.

Никель, чаще всего встречают в сульфидных и мышьяк-содержащих рудах.

К таким рудам относят:

Кстати, существует теория, согласно которой земное ядро состоит их никелистого железа.

Залежи руд

Базовые залежи руд расположились в Канаде, России, на Кубе и других странах

Натуральные изотопы никеля

Природный никель имеет 5 стабильных изотопов. Между тем имеются и синтезированные изотопы. Самый стабильный из них, это 59Ni с периодом полураспада 100 т. лет.

Добыча никеля

Разведанные запасы руд оценивают в 135 миллионов тонн. Из них доказанных 49 миллионов тонн. К основным рудам относят никелин, миллерит и некоторые другие. Остальные руды, которые используют для добычи чистого никеля, может содержать в своем рецепте, отдельные примеси, состоящие из кобальта, меди, железа.

Довольно часто для получения этого металла применяют технологию рафинирования. Нередко, его получают как добавочный продукт при выработке сторонних металлов. По отдельным данным, запасы никеля скапливается в окисленных рудах. В 1997 году, доля добытого никеля, полученного из обогащенных руд, равнялась 40% от уровня мировой добычи. В промышленных условиях никелевые руды делят на две группы – магнезиальные и железистые. Первая группа относится к тугоплавким и для выработки никеля их плавят в электрических печах. Таким образом, происходит выработка ферроникеля.

Железистые руды перерабатывают с применением методов гидрометаллургии. Часто применяют аммиачно-карбонатное выщелачивание. Другой метод – сернокислотное выщелачивание.

Латеритовые руды обрабатывают с помощью методов гидрометаллургии с использованием описанных выше методов выщелачивания.

Нонтронитовые руды переплавляют на штейн (промежуточный продукт). На металлургических комбинатах полного цикл в ходе дальнейшей обработки производят конвертирование, обжиг файнштейна, плавление закиси никеля в электрической печи. В результате названных операций происходит получение металлического никеля. При выработке никеля, дополнительным продуктом становится кобальт. По некоторым подсчетом, в зольных остатках может содержаться до 80 кг никеля на одну тонну.

Высокая концентрация никеля в некоторых породах каменного угля говорит о его группировании никеля в ископаемой органике. Но до сих пор не ясно, как и почему это происходит.

Никель долго не могли выделить в чистом виде, это произошло потому что, в его рецепте постоянно присутствует сера, в виде солей. Они располагаются тонкими прослойками, обладающими определенной хрупкостью, размещеные по краям металла. Добавка в расплав определенного количества магния, обеспечивает связь серы и магния, выделяемое в виде зерен, при этом никакого нарушения пластичных параметров металла не происходит.

Основной объем никеля получают из гарниерита и соединений серы с железом. Силикатную руду регенерируют с использованием угольной пыли. Для этого процесса используют вращающиеся печи. В результате такой обработки на выходе получают железно – никелевые окатыши. Полученный продукт освобождают от серы. Затем их прокаливают и подвергают обработке раствором аммиака. Затем раствор подкисляют и из него извлекают готовый к использованию металл, для решения этой проблемы применяют электролиз.

Метод Монда. Первым делом из сульфид выделяют медно-никелевую смесь, считающейся промежуточный продуктом. На втором этапе над ним продувают углекислый газ. В результате такой обработки происходит получение тетракарбонилникеля. После обработки с помощью высокой температуры из него выделяют металл высокой чистоты.

Алюминотермический способ основан на регенерации никеля или оксида.

Практическое использование

В начале XX века большя часть добытого никеля было использовано для выработки коррозионностойкой стали. На эти цели ушло порядка 67% всего добытого никеля. 17% было задействовано на получения сплавов без использования железа. 7% было использовано для нанесения покрытий никеля. 9% применили для выпуска аккумуляторных батарей, порошковой металлургии и выпуск химреактивов.

Соединения никеля с другими металлами

Никель выступает как основание для выпуска спецсплавов, в т. ч. коррозионностойких, жаропрочных и других, требуемых для ракетного и авиационного строительства. Из производят детали и узлы применяемые для силовых агрегатов. Ниже приведены краткие характеристики некоторых популярных сплавов. К ним относят следующие:

Нельзя забывать и то, что к сплавам относят соединения с хромом, и многие другие.

При выплавке коррозионностойких материалов, в качестве легирующей добавки используют никель.

Никелирование

Так называют нанесение покрытия на поверхность другого материала. Задача такого обеспечение защиты изделия от коррозии. Нанесение покрытия проводят в гальванической ванне. Для проведения качественной гальванической операции, применяют электролиты содержащие в своем составе соли натрия, бора, различные поверхностно – активные компоненты и глянцующие элементы. Толщина никелевого покрытия составляет до 36 мкм. Для повышения качества нанесенного покрытия допускается поверх никеля наносить слой хрома.

Существует способ нанесения никеля без применения электричества. То есть нанесение покрытия выполняют в смеси, включающей в себя соли никеля и натрия.

Никель и природа

Этот элемент, просто необходим для нормального развития и жизни биологических организмов. Но наука не очень много знает о роли никеля в жизнедеятельности организмов. Доподлинно известно, что этот элемент принимает активное участие в ферментативной деятельности у животных и растений.

Влияние на организм

В теле животных, скопление этого элемента можно обнаружить в ороговевших тканях, например в перьях.

Но, тем не менее, повышенная концентрация металла в почках, приводит к появлению эндемических заболеваний. Растения принимают уродливые формы, а у животных начинают болеть глаза. Предельная доза никеля в организме лабораторной крысы составляет 50 мг. Предельная концентрация в воздухе лежит в диапазоне от 0,0002 до 0,001 мг/м3.

Никель и физиология

Никель и его сплавы, отличаются токсичность и канцерогенностью. Этот элемент, часто провоцирует появление аллергии на металлы, которые находятся в непосредственном контакте с человеческой кожей, то есть бижутерия, часовые браслеты и пр. В начале XXI века никель был признан аллергеном года. В странах Европейского союза, введены законодательные ограничения на концентрацию никеля на продукцию, которая может контактировать с кожей человека.

В прошлом веке исследователи выявили интересный факт, оказывается поджелудочная железа довольно богата эти металлом. При введении инъекции никеля вслед за инсулином продляет действие препарат и происходит рост гликемической активности.

Никель оказывает существенное влияние на ферментативные процессы. Этот материал значительно влияет на процессы, протекающие в организме.

Источник

НИКЕЛЬ — «пасынок» в семье серебристых металлов

Никель — металл невезучий.

История несчастливой руды

В описании горняками и шахтерами для металла не нашлось ни одного доброго слова:

Свойства «хитрого бездельника»

Ну, чем же нехорош никель? Свойствам его позавидует любой металл:

Наш сегодняшний герой — химический элемент с атомным номером 28. В таблице Менделеева он устроился в 10 группе четвертого периода (по устаревшей классификации это побочная подгруппа VIII группы). Кто знает химию, сразу его назовет Niccolum, или узнает по обозначению Ni. Никель — это переходный металл, ковкий, пластичный.

Это один из четырех элементов, кроме железа, кобальта и гадолиния (редкоземельный металл), которые проявляют магнитные свойства при нормальных условиях.

Некоторые характеристики металла:

Химическая активность у металла средняя. В порошкообразном состоянии способен воспламениться на открытом воздухе.

Ищем никель по всему свету

Металл занимает пятое место по распространенности на Земле.

Геологи оценивают запасы никелевых руд в мире в 130-200 миллионов тонн.

Добыча ведется как открытым, так и подземным способами.

Извлекают эти руды в 22 странах; крупнейшие месторождения в странах:

Потребляют металл в основном пять стран:

Эти страны потребляют больше половины произведенного никеля.

Никелевые руды

Происхождением наш герой из магматических сульфидных медно-никелевых месторождений, кор выветривания — силикатных никелевых руд.

В состав медно-никелевых месторождений входят:

Силикатные никелевые руды можно разделить на железистые, с повышенным содержанием кобальта, и магнезиальные — в них больше никеля.

Получение никеля из руды

Технологические схемы переработки никелевых руд определяются их типом и особенностями химического состава.

Этапы производства никеля из сульфидных медно-никелевых руд:

От кастрюли до АЭС

Применение никеля в современном мире разнообразно. Львиная доля добытого в мире металла уходит на производство сплавов, легированной стали.

В чистом виде наш герой наносится на поверхности в качестве средства от ржавчины. Еще из него делают тигли, приборы, котлы с высокими антикоррозионными свойствами.

Никелевые сплавы используют для изготовления красивой, блестящей посуды. Секрет фирмы «Цептер» (Zepter) в металле, из которого делают такие удобные и симпатичные кастрюльки. Формула цептеровской нержавейки — 18 частей хрома, 10 частей никеля. Посуда хороша, плюсов много, минус один — цена…

Никельсодержащие сплавы применяют в производстве емкостей для хранения пищевых продуктов, химических веществ, эфирных масел.

Аккумуляторные электроды в щелочных батареях — тоже никель.

Оборудование для АЭС, ракетная техника, реактивная авиация не смогут обойтись без «озорника» и его сплавов.

Про Франца-Иосифа, аллергию и зубные протезы

Многие новооткрытые металлы поначалу стоили очень дорого. Позволить себе изделия из таких металлов могли только очень богатые люди. Франц-Иосиф, император Австро-Венгрии, ел из никелевой посуды, на зависть прочим царям-королям. Бум на редкий металл прошел, а император вдруг заболел. Лейб-медики причины болезни найти не смогли, и вину за болезнь свалили на никель. Бедный металл законодательно изгнали из кухонь.

Прошло время, металл реабилитировали. А Франц-Иосиф благополучно выздоровел, пережил всех горе-лекарей, и просидел на троне аж 68 лет.

Он вредный или нет?

Много писали о вредности никелевых сплавов. Аллергенные они, не носите украшения с никелем. Мало кто знает, что никель в организме человека занимается регулированием гормональной системы, активно участвует в работе клеточных элементов — РНК, ДНК, белка. Металл участвует в синтезе гемоглобина, в кроветворении.

Да, есть индивидуальная непереносимость, аллергия. Но ведь аллергенов вокруг тысячи. Проявилась такая беда — не носите украшения, в состав сплавов которых входит никель. Некорректно говорить, что этот металл опасен, если он входит в состав нашего организма.

В стоматологии для имплантов используют никелид титана. Западные фирмы внедряют новые материалы, при этом обругивая старые — надо же набирать новых потребителей продукции. В США никелевые сплавы для зубопротезирования применялись и в армии, и в детской стоматологии, а это для американцев — святое. Вредных компонентов никогда не стали бы использовать.

Никелевые сплавы

Сплавы металлов с никелем — это суперсплавы. Добавка «вредного духа» в металлы существенно улучшает их качества.

В состав сплавов может входить марганец, медь, алюминий, титан, молибден, вольфрам.

Всех сплавов с никелем не перечесть, назовем некоторые:

Сколько стоит «озорной дух»

Цена за тонну металла на Лондонской бирже металлов составила 12 762 долларов США.

Источник

Никель – металл будущего

Этот металл известен людям не так давно, но без него современной промышленности не обойтись. Он равнодушен к агрессивной химии, супернагрузкам и температурам.

«Эру никеля» может породить производство транспорта будущего электромобилей.

Что представляет собой

Никель – это металл серебристо-белого цвета с желтоватым оттенком. Наделен ковкостью, пластичностью, хорошей полируемостью.

Относится к группе тяжелых металлов. Представляет собой смесь пяти природных изотопов плюс шесть созданных.

Химический элемент системы Менделеева (№28), международное обозначение – Ni, Niccolum.

Нанодоли процентов никеля содержат моря, растения, животные, организм человека.

История

Название металла имеет немецкое происхождение. Так именуют в немецком фольклоре духа гор. Он подбрасывал старателям, разыскивающим медь, ее имитацию (никелин).

Путь к признанию был извилистым:

Металл обрел международный статус.

Физико-химические характеристики

Никель устойчив к окислению. Это свойство обеспечивает тонкая поверхностная пленка оксида NiO, появляющаяся при обычных температурах.

Центрированная по граням структура обуславливает стойкость к нагрузкам, а особенности строения электронных оболочек атомов – свойство намагничивания.

Месторождения

Никель не относится к редкоземельным металлам – на планете его достаточно (0,01% по массе). В земной коре обнаружен исключительно в связанном виде.

Предполагается, что из его сплава с железом состоит земное ядро.

Второй источник самородного металла – железные метеориты.

Крупными залежами располагают страны Тихоокеанского бассейна:

Мировые запасы никелевых руд исчисляются миллионами тонн.

Российские месторождения сосредоточены на Урале, в Воронежской и Мурманской областях, возле Норильска.

Медно-никелевые руды залегают в зонах глубинных разломов на древних щитах. Их характерная особенность – постоянный минеральный состав руд, среди которых кобальт, платиноиды, золото.

Втрое богаче по запасам месторождения экзогенного типа.

Способы добычи и переработки

Почти весь никель получают из гарниерита (зеленой никелевой руды) и колчедана.

Добыча проходит стандартным для большинства руд закрытым (шахтным) способом.

Извлеченное сырье восстанавливают тремя методами:

Карбонильный способ фигурирует в литературе также как метод Монда.

Классификация сплавов

Классификация никелевых сплавов основывается на составе и свойствах.

Кислотостойкие

Сплавы с присадкой-легированием другими металлами:

Стойкость к коррозии обеспечивают кремний, алюминий.

Жаропрочные

Сплавы типа «никель + хром + присадка других легирующих элементов». Такими элементами выступают алюминий, вольфрам, титан, молибден, стронций, другие.

Такие сплавы металлов востребованы для изготовления узлов силовых установок, подверженных максимальным нагрузкам.

Сферы применения

О руде, по описанию похожей на медь, знали еще саксонские горняки в Средние века. Она использовалась как зеленый пигмент для окраски стекол.

С тех пор, благодаря изучению свойств и характеристик металла, область применения расширилась.

Никель – один из лучших металлов-катализаторов. Другие плюсы: малая активность, устойчивость к агрессивной химии, вязкость, пластичность, ковкость.

Его применяют самостоятельно и в сплавах.

Чистый никель

Беспримесный никель востребован промышленным производством:

Порошкообразный никель используют как катализатор при производстве спиртов, ароматических углеводородов, других соединений. Это связка при изготовлении сверхтвердых материалов, засыпка для фильтрования газообразных химических продуктов.

Сплавы

Известно более трех тысяч композиций никеля с металлами:

Все нержавеющие стали содержат никель, поскольку этот металл повышает химическую стойкость сплава.

Продукция металлургических предприятий поставляется в виде трубки, проволоки, нити, фольги, ленты, порошка, других конфигураций.

Продукция из никеля востребована там, где обязательна стойкость материалов к коррозии в агрессивных средах.

Предостережения

В составе никеля содержатся природные и искусственно созданные радиоактивные изотопы.

Это чревато проблемами со здоровьем, на бытовом уровне:

Мелкодисперсный никелевый порошок самовоспламеняется при комнатной температуре.

Эти минусы не фатальны, но ими не стоит пренебрегать.

Перспективы

Одна из главных сфер потребления никеля – щелочные батареи (аккумуляторы). Она актуализируется на волне интереса к выпуску электромобилей. Сегодня главный аккумуляторный компонент – кобальт, но он дорог, поставки из Африки проблемны. Разработаны более эффективные образцы с доминированием лития и никеля. Установлено, что благодаря никелю мощность аккумуляторов увеличивается. При этом его цена в шесть раз меньше кобальта, а предложение в 20 раз выше.

Специалисты прогнозируют рост спроса на никель к 2025 году до 400 000 тонн (с 75 000 тонн в 2016 году).

Источник