Никель что за материал

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 — «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

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

Никель — металл с атомным номером 28. Обозначается символом Ni. Он имеет серебристо-белый оттенок, в нормальных условиях покрывается оксидной пленкой. Благодаря своей пластичности, никель легко поддается ковке.

Физические свойства

Никель — ферромагнетик, то есть при температуре ниже точки Кюри он обладает намагниченностью при отсутствии внешнего магнитного поля. Для никеля точка Кюри составляет 358 ⁰С. Металл не тускнеет на открытом воздухе.

Основные физические свойства никеля:

История

Никель был официально открыт в 1751 году химиком Акселем Кронстедтом, который нашел его в кобальтовой земле. Однако еще раньше его раскапывали в горах Саксонии. Горняки использовали руду, содержащую никель, для изготовления стекла. По внешним признакам саксонцы сначала принимали эту руду за серебряную и пытались переплавить ее в драгоценный металл, но этого не получалось. Кроме того, при плавлении из руды выделялся ядовитый газ, который наносил вред горнякам. Неудачу потерпели и попытки добыть из этой руды медь.

В итоге в конце XVII в. саксонцы назвали руду «купферникель», что в переводе означает «медный дьявол». Это связано с тем, что горняки считали выделение ядовитого газа происками злых духов, обитавших в горах. Именно купферникель исследовал Аксель Кронстедт в 1751 году. Он получил из него окисел зеленого цвета и восстановил его до металла, который до этого не был известен науке. Химик назвал этот металл никелем.

В 1775 году Торберн Улаф Бергман получил никель в более чистом виде и подробнее описал его свойства. Он выяснил, что по своему составу этот металл больше похож на железо, чем на медь. В конце XVIII – начале XIX вв. многие химики, начиная с Жозефа Луи Пруста, детально изучали никель. В 1804 году немецкий химик Иеремия Вениамин Рихтер получил наконец чистый металл, и никель окончательно утвердился как химический элемент.

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.

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.

Химические свойства

Никель химически малоактивен. Он образует поверхностную оксидную пленку, из-за чего устойчив в атмосфере, щелочи, многих кислотах и воде. Металл не подвергается коррозии. Образует два оксида (NiO и Ni2O3) и два гидроксида (Ni(OH)2 и Ni(OH)3).

Хлорид, нитрат, сульфат и нитрат никеля — четыре растворимые соли. Они имеют желтый или желто-коричневый оттенок и окрашивают растворы в зеленый цвет. Фосфат, оксалат и сульфиды никеля (черный, зеленый и бронзовый) — нерастворимые соли.

Металл поглощает газы (углерод, водород и многие другие), которые ухудшают его механические свойства. С кислородом взаимодействует при температуре выше 500 ⁰С.

В мелкодисперсном состоянии никель самовоспламеняется на воздухе. При нагревании соединяется с галогенами. Образует сульфид при горении в сере, а при нагревании оксида NiO с серой получается моносульфид. Металл также вступает в реакцию с азотной кислотой: образуются нитрат никеля и оксид азота.

По химическим свойствам больше всего похож на железо и кобальт, в меньшей степени — на благородные металлы и медь. Он горит только в виде порошка, проявляет переменную валентность в соединениях (чаще всего двухвалентен). Образует комплексные и координационные соединения.

Применение

Наиболее широкая область применения никеля — изготовление сплавов различных металлов. Его сплавляют:

Сплавы никеля отличаются высокой степенью вязкости, благодаря чему находят применение при изготовлении брони. Многие сплавы используются в газотурбинных установках, конструкциях атомных реакторов. Из них также делают нагревательные элементы и монеты. Сплавы получили широкое применение в производстве аккумуляторов.

Никель используется и в чистом виде: из него изготавливают трубы, листы и др., а в химических лабораториях он служит катализатором многих реакций. Из металла также производят специализированную химическую аппаратуру. Оксид никеля применяется в производстве стекла, керамики и глазурей. Для многих металлов используется никелирование — создание никелевого покрытия с целью защитить от коррозии.

Из никеля делают спирали электронных сигарет, им обматывают струны музыкальных инструментов. В медицине этот элемент используется для протезирования и изготовления брекет-систем.

Источник