Ключевые слова: никель, получение никеля, применение никеля, соединения никеля, оксиды никеля, гидроксиды никеля, сульфиды никеля, сульфаты никеля, нитраты никеля, фосфаты никеля, токсическое действие никеля и его неорганических соединений.
В 1751 г. никель был открыт шведским химиком Кронштедом. В чистом виде никель получен в 1804 г. Рихтер, Пруст, Тенар и другие химики доказали что никель является индивидуальным элементом. Никель принадлежит к элементам восьмой группы периодической системы Д. И. Менделеева. Порядковый номер никеля равен 28. Атомный вес никеля по углеродной шкале равен 58,71. В большинстве соединений никель положительно двухвалентен, но известны комплексные соединения, где никель имеет валентность +3 и +4.
По распространенности в природе никель превосходит медь и несколько уступает цинку. В земной коре содержится 2∙10-2% (вес.) никеля, в литосфере 8∙10-3%, метеоритах каменных 0,14% и железных 8,6% . Ряд ученых предполагает, что ядро Земли на 6—8% состоит из никеля. Никель содержится в метеоритах. Среднее содержание никеля в растениях составляет 10-6 %.
Никель — металл серебристо-белого цвета с едва заметным коричневатым оттенком, очень тягучий, ковкий, легко поддается прокатке, ферромагнитен, но в меньшей степени, чем железо. Плотность никеля 8,85—8,9 г/см3. Никель высокой чистоты (99,94%) имеет т. пл. 1455°С. Промышленное значение имеют сульфидные, силикатные или окисленные руды никеля.Встречается в природе в виде соединений с S, As, Sb. При шахтной плавке с дымовыми газами выбрасывается в атмосферу 2% шихты в виде пыли.Применяется как легирующий компонент многих сортов стали и специальных сплавов; как катализатор при гидрогенизации, конверсии метана водяным паром и др.; в производстве щелочных аккумуляторов; в гальванотехнике; в химическом машиностроении.Получается обжигом обогащенного никелевого концентрата и последующим восстановлением до Ni; особо чистый Ni получается разложением карбонилов никеля..
Металлический никель при комнатной температуре в отсутствие влаги устойчив к действию кислорода и галоидов; при нагревании до 500° С слегка окисляется на воздухе и разлагает воду, выделяя водород. Порошкообразный никель, полученный дистилляцией из амальгам или электролизом, слабо пирофорен. Никель—малоактивный металл; при комнатной температуре вода на него не действует. В разбавленных минеральных кислотах (НС1,H2SО4)растворяется медленно, легче растворим в азотной кислоте. Кон-центрированная азотная кислота пассивирует металл, как и железо. Щелочи, сода, поташ в водных растворах и в расплавах не действуют на никель.Никель входит в состав разнообразных сплавов с железом, а также медью, алюминием и многими другими элементами.Металлический никель в мелкораздробленном состоянии при повышении температуры поглощает водород, применяется как катализатор при гидрировании органических соединений. Для никеля установлено существование гидрида NiH , известны также гидриды состава NiH2, NiH4.Никель способен взаимодействовать с монооксидом углерода, образуя карбонилы.
Химические соединения никеля
Оксид никеля (II), NiO — порошок светлого зеленовато-желтого цвета, растворимый в азотной кислоте при нагревании и в растворе аммиака. После прокаливания при высокой температуре оксид никеля NiO не растворяется в щелочах (аммиаке) и минеральных кислотах. Оксид никеля NiO удовлетворяет требованиям к весовым формам. Применяется в аналитической химии .Получается, например, при прокаливании диметилглиоксимата никеля. Применяется в качестве пигмента в керамической и стекольной промышленности; для приготовления катализаторов. Лабораторным способом получения является прокаливание гидроксида никеля Ni(OH)2, карбоната никеля NiCО3 или нитрата никеля Ni(NО3)2.
Оксид никеля (III) и закись-окись никеля (II и III), Ni3О4 — порошкообразные вещества темно-серого и черно-коричневого цвета (соответственно); растворяются в серной и азотной кислотах с выделением кислорода и в соляной кислоте с выделением хлора. Получается прокаливанием карбоната никеля; обжигом никелевых руд. Представляет собой серо-черный порошок. При 600° разлагается, не плавясь
Диоксид никеля NiО2 — аморфное вещество черного цвета. Это наименее прочное кислородное соединение никеля. С трудом растворяется в минеральных кислотах, выделяя кислород или хлор.
Ион никеля образует с гидроксил-ионом в зависимости от условий ряд соединений различного состава, проявляя склонность к образованию основных солей .
Гидроксид никеля (II), Ni(OH)2—порошок светло-зеленого цвета или аморфные кристаллы, при температуре 230° С разлагается на NiO и Н2О. Растворим в кислотах и NH4OH. Получается при действии растворов щелочей на соли Ni(II). Применяется в производстве щелочных аккумуляторов. Гидроксид никеля (II) в присутствии сильных окислителей (С12, Вг2) в щелочной среде переходит в гидроксид никеля (III), Ni(OH)3.
Гидроксид никеля (III) существует в двух модификациях: α-модификация — черный аморфный порошок, плотн. 4,15; Разлагается при нагревании; реагирует с кислотами. β-модификация не имеет явно кристаллической структуры, на воздухе переходит в соединение Ni3O2(OH)4.Гидроксиды никеля получаются косвенным путем: Ni(OH)3 — действием разбавленных растворов щелочей на соли никеля (обладает основными свойствами); гидроксиды никеля (III) и (II, III) образуются при действии окислителей в щелочной среде. Ni(OH)3 может быть получен действием перекиси водорода в слабо уксуснокислой среде на соли никеля. Последний способ часто применяется в качественном анализе для обнаружения и отделения никеля.
Сульфиды никеля Метод отделения никеля в виде сульфида широко используется в химическом анализе. Известны три модификации сульфида никеля NiS, имеющие различную растворимость в водных растворах и кислотах .Встречаются в природе в виде минералов миллерита NiS, полидимита Ni3S и ваэсита NiS2; в файнштейне — промежуточном, продукте — присутствуют Ni3S2 и Ni6Se.
Получаются: NiS — нагреванием NiO с S либо действием H2S и (NH4)2S на растворы солей Ni(II); Ni2S— нагреванием смеси NiSО4 с S в токе Hg либо восстановлением NiSО4 углеродом в электропечи; Ni3S4— нагреванием NiCl2 с полисульфидом калия в запаянной трубке;
Сульфид никеля по внешнему виду, будучи выделенным и высушенным, независимо от модификации представляет черный порошок. NiS во влажном состоянии на воздухе переходит в NiOHS. Сульфид NiS легко образует коллоидные растворы (золи), в форме которых проходит через фильтр; это соединение трудно коагулирует.
Никель в виде сульфида часто отделяют (обычно совместно с кобальтом) от других элементов, поэтому важно соблюдать условия для образования легкоотфильтровываемого осадка сульфида никеля NiS. Осаждением свежеприготовленным раствором сульфида аммония (не содержащим карбоната аммония) также получают сульфид никеля хорошего качества. Сульфиды никеля и кобальта в кристаллическом состоянии получаются при действии сероводорода в присутствии пиридина. Применяются как катализаторы при гидрогенизации и дегидрогенизации.
Сульфат никеля Применяется в производстве аккумуляторов; в фунгицидных смесях; для изготовления катализаторов, в жировой и парфюмерной промышленности. Получается растворением Ni в H2SО4; из растворов электролитов рафинирования меди; из сульфатных растворов — отходов производства Кобальта. NiSО4 — желтые кристаллы; плотн. 3,68; при 840° разлагается, теряя SО3; раств. в воде 38,3 г/100 г (20°). Легко образует двойные соли типа Me(NiSО4)2-6H2О; NiSО4-7H2О — зеленые кристаллы;
Нитрат никеля в зависимости от температуры образует несколько гигроскопичных кристаллогидратов: Ni(NО3)2∙9H2О, Ni(NО3)2∙6H2O, Ni(NО3)2∙3H2О. Нитраты никеля применяются для получения других соединенйй Ni, никелевых катализаторов. Получаются при растворении Ni в HNO3.
Фосфаты никеля. Фосфат-ионы образуют с солями никеля аморфный осадок яблочно-зеленого цвета переменного состава; осадок растворим в минеральных кислотах, а также в уксусной кислоте и NH4OH. Известны ортофосфат никеля Ni(PО4)2∙8H2О, аммоний-никельфосфат NH4NiPО4∙2H2О, натрий- триникельфосфат Na3NiP3O10∙12Н2О и другие.
Токсическое действие никеля и его неорганических соединений. Общий характер действия. Ni активирует или угнетает ряд ферментов, влияет на дефосфорилирование аминотрифосфата. В крови человека Ni связывается преимущественно с γ-глобулином сыворотки. Оказывает влияние на кроветворение, углеводный обмен. Металлический Ni и его соединения вызывают образование опухолей у животных, а также профессиональный рак. Канцерогенное действие Ni связывают с нарушением метаболизма клеток. Соли Ni вызывают поражение кожи человека с развитием повышенной чувствительности к металлу.
Никель: сплавы никеля, жаропрочные, магнитные, сплавы с особыми свойствами.
Никель-кадмиевые аккумуляторы.
Нитрат никеля Ni(NO3)2∙6H2O, никель азотнокислый.
Оксиды никеля: оксид никеля (II) и оксид никеля(III).
Сульфат никеля NiSO4∙ 7H2O никель сернокислый.
Карбонат никеля NiCO3, никель углекислый основной.
Хлорид никеля NiCl2 , никель хлористый.
На химический анализ сточных вод для декларации действует
