História niklu, vlastnosti, štruktúra, použitie, riziká

On nikel Je to biely prechodný kov, ktorého chemický symbol je alebo. Jeho tvrdosť je väčšia ako v železniu, okrem toho, že je dobrým vodičom tepla a elektriny, a vo všeobecnosti sa považuje za trochu reaktívneho kovu a je veľmi odolný voči korózii. Vo svojom čistom stave je striebro so zlatými nuancami.

V roku 1751 ho Axel Fredrik Cronsted, švédsky chemik, ho podarilo izolovať od minerálu známeho ako Kupfernickel (Devil's Copper), extrahovaný z kobaltovej bane zo švédskej dediny. Spočiatku si Cronsted myslel, že minerál je meď, ale izolovaný prvok sa ukázal byť biely, odlišný od medi.

Nickel gule, v ktorých sú jeho zlaté tóny stručné. Zdroj: René Rausch [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licencie/By-SA/3.0)]

Cronsted nazval prvok ako nikel a následne sa zistilo, že minerál s názvom Kupfernickel bol Nicolita (Nickel Arseniuro).

Jazda je extrahovaná hlavne z dvoch ložísk: vyvracia horniny a ďalšie segregácie Zeme magmy. Minerály sú sírne, napríklad pentladita. Druhý zdroj niklu je najnovší, s minerálmi bohatými nikel ako Garnierita.

Hlavná aplikácia niklu spočíva vo formácii zliatiny s mnohými kovmi; Napríklad zasahuje do rozpracovania z nehrdzavejúcej ocele, priemyselnej činnosti, ktorá spotrebuje asi 70 % svetovej výroby niklu.

Okrem toho sa nikel používa v zliatinách, ako je Alnicus, zliatina magnetickej povahy na vypracovanie elektrických motorov, reproduktorov a mikrofónov.

Jazda sa začala používať pri vypracovaní mincí v polovici v polovici storočia. Jeho použitie však v súčasnosti nahradilo lacnejšie kovy; Aj keď sa v niektorých krajinách používa naďalej.

Nikel je nevyhnutným prvkom rastlín, pretože aktivuje enzým ureasa, ktorý zasahuje do degradácie močoviny na amoniak, ktorý je použiteľný rastlinami ako zdroj dusíka. Okrem toho je močovina toxická zlúčenina, ktorá spôsobuje vážne poškodenie rastlín.

Nikel je prvkom veľkej toxicity pre ľudí, existuje dôkaz o tom, že je karcinogénnym činidlom. Okrem toho nikel spôsobuje dermatitídu a rozvoj alergie.

[TOC]

História

Starovek

Muž poznal od staroveku existenciu niklu. Napríklad sa zistilo v bronzových objektoch (3500 a.c.), prítomné v krajinách, ktoré v súčasnosti patria do Sýrie, 2% percento niklu.

Čínske rukopisy tiež predpokladajú, že „biela meď“, známa ako Baitong, sa používala medzi rokmi 1700 a 1400.c. Minerál bol vyvážaný do Británie v sedemnástom storočí; Ale obsah niklu tejto zliatiny (Cu-Ni) sa objavil až v roku 1822.

V stredovekom Nemecku bola nájdená červenkastá ruda podobná meďi a prezentovala zelené škvrny. Baníci sa pokúsili izolovať meď minerálu, ale zlyhali v ich pokuse. Okrem toho kontakt s minerálnymi spôsobenými zdravotnými poruchami.

Z týchto dôvodov baníci pripisovali minerálu zlé podmienky a pridelili rôzne mená, ktoré ilustrovali túto podmienku; ako „starý Nick“, tiež Kupphernickel (Devil's Copper). Teraz je známe, že predmetným minerálom bola Nicolita: Nickel Arseniuro, Nias.

Objav a výroba

V roku 1751 sa Axel Fredrik Cronsted pokúsil izolovať meď Kupfernickel, získanú z kobaltovej bane, ktorá sa nachádza neďaleko švédskej dediny Hassinglandt. Ale podarilo sa mu získať iba biely kov, ktorý bol dovtedy neznámy a nazval ho nikel.

Od roku 1824 sa nikel získal ako vedľajší produkt výroby modrého kobaltu. V roku 1848 bola v Nórsku zriadená zlievareň pre spracovanie niklu prítomného v pyrotitovom minerále.

V roku 1889 bol nikel predstavený pri výrobe ocele a ložiská objavené v Nueva Caledonia poskytli nikel pre svetovú spotrebu.

Vlastnosti

Vzhľad

Striebro, lesklé a mierne zlaté farbivo.

Atómová hmotnosť

58 9344 u

Atómové číslo (z)

28

Bod topenia

1.455 ° C

Bod varu

2.730 ° C

Hustota

-Pri izbovej teplote: 8 908 g/ml

Môže vám slúžiť: fialové sklo

-V bode topenia (kvapalina): 7,81 g/ml

Fúzne teplo

17,48 kj/mol

Odparovanie

379 kj/mol

Molárna kalikára

26.07 J/mol

Elektronegativita

1.91 v Pauling Scale

Ionizačná energia

Prvá úroveň ionizácie: 737,1 kJ/mol

Druhá úroveň ionizácie: 1.753 kj/mol

Tretia úroveň ionizácie: 3.395 kj/mol

Atómové rádio

Empirický 124 hod

Kovalentný rádio

124,4 ± 4 pm

Tepelná vodivosť

90,9 w/(m · k)

Elektrický odpor

69,3 NΩ · m pri 20 ° C

Tvrdosť

4.0 na stupnici Mohs.

Charakteristika

Nikel je ťažný, kvetový kov a má tvrdosť väčšiu ako železo, je dobrý elektrický a tepelný vodič. Je to feromagnetický kov pri normálnych teplotách, čo je jeho kurie teplota 358 ° C. Pri vyšších teplotách prestane nikel byť feromagnetický.

Nikel je jedným zo štyroch feromagnetických prvkov, ktoré sú ďalšie tri: železo, kobalt a gadolinio.

Izotopy

Existuje 31 niklových izotopov, obmedzených ⁴⁸Ani ⁷⁸Ani.

Existuje päť prírodných izotopov: ⁵⁸Ani s množstvom 68,27 %; ⁶⁰Ani s množstvom 26,10 %; ⁶¹Ani s množstvom 1,13 %; ⁶²Ani s množstvom 3,59 %; a ⁶⁴Ani s množstvom 0,9 %.

Atómová hmotnosť takmer 59 U pre nikel ukazuje, že v žiadnom z izotopov nie je výrazná prevaha (aj keď ⁵⁸Nie je to ani najhojnejšie).

Elektronická štruktúra a konfigurácia

Kovové nikly kryštalizujú v kubickej štruktúre sústredenej na tvári (FCC). Táto fáza FCC je mimoriadne stabilná a zostáva nezmenená na tlaky blízko 70 GPA; Malé bibliografické informácie o niklových fázach alebo polymorfoch pri vysokých tlakoch.

Morfológia niklových kryštálov je variabilná, pretože tieto možno usporiadať tak, aby definovali nanotubo. Ako nanočastice alebo makroskopická tuhá látka zostáva kovová väzba rovnaká (teoreticky); to znamená, že sú to rovnaké elektróny vo Valencii, ktoré držia spolu atómy ni.

Podľa dvoch možných elektronických konfigurácií pre nikel:

[AR] 3D⁸ 4s²

[AR] 3D⁹ 4s¹

Do kovovej väzby je zapojených desať elektrónov; buď osem alebo deväť v 3D orbitáli, spolu s dvoma alebo jedným v orbitáli 4S. Všimnite si, že pásmo Valencia je prakticky plné, v blízkosti prepravy svojich elektrónov do hnacej kapely; skutočnosť, ktorá vysvetľuje jeho relatívne vysokú elektrickú vodivosť.

Štruktúra FCC niklu je taká stabilná, že oceľ je dokonca prijatá, keď sa pridáva. Nerezová železo s vysokým obsahom niklu je teda tiež FCC.

Oxidácia

Nikel, aj keď sa zdá, má tiež bohaté čísla alebo oxidačné stavy. Negatívy sú zrejmé s vedomím, že dva elektróny jednoducho chýbajú, aby dokončili desať jeho 3D orbitálu; Preto môžete vyhrať jeden alebo dva elektróny, mať oxidačné čísla -1 (alebo^-) alebo -2 (alebo^2-), respektíve.

Najstabilnejšie oxidačné číslo pre nikel je +2, za predpokladu existencie katiónu alebo²⁺, ktorý stratil elektróny orbitálu 4S a má osem elektrónov v 3D orbitáli (3D⁸).

Existujú aj ďalšie dve kladné oxidačné čísla: +3 (alebo³⁺) a +4 (alebo⁴⁺). Na úrovni školy alebo na stredných školách sa učí, že nikel existuje ako Ni (II) alebo Ni (III), čo je preto, že sú najbežnejšími oxidačnými číslami a nachádzajú sa vo veľmi stabilných zlúčeninách.

A keď je to kovový nikel, ktorý je súčasťou zlúčeniny, tj s jeho neutrálnym atómom alebo sa hovorí, že sa podieľa alebo sa vzťahuje s oxidačným číslom 0 (alebo⁰).

Kde je nikel?

Minerály a more

Nikel predstavuje 0,007 % zemskej kôry, takže jej hojnosť je nízka. Ale stále je druhý kov v hojnosti po železniu v roztavenom jadre Zeme, známy ako Nife. Morská voda má priemernú koncentráciu niklu 5,6,0^-4 mg/l.

Môže vám slúžiť: glukoneogenéza

Normálne sa vyskytuje v Igneous Rocks, ktorý je Pentland, minerál tvorený sulfidom železa a niklu [(Ni, viera)₉Siež₈], jeden z hlavných zdrojov niklu:

Roca zložená z minerálov Pentlandu a pyrotitu. Zdroj: John Sobolewski (JSS) [CC po 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licencie/o/3.0)]

Minerál Penlandita je prítomný v Sudbury v Ontáriu v Kanade; Jeden z hlavných ložísk tohto kovu na svete.

Pentlands má koncentráciu niklu medzi 3 a 5 %, ktorá je spojená s pyrotitom, sulfidom železa bohatým na nikel. Tieto minerály sú v skalách produktov segregácií Zeme magmy.

Laterity

Ďalším dôležitým zdrojom niklu sú laterity, ktoré pozostávajú z vyprahnutých pôd teplých oblastí. Sú chudobní v oxidu kremičitve a majú niekoľko minerálov, vrátane: Garnierita, horčíka a niklového kremičitanu; a citrónový, železný minerál [(viera, ni) alebo (OH) s obsahom medzi 1 a 2 % nikel.

Odhaduje sa, že 60 % niklu je extrahovaných z najnovších a zostávajúcich 40 % magmatických sírových ložísk.

Meteority a olej

Nikel sa nachádza aj v železných meteoritoch s zliatinami Kamacita a Taenita. Kamacita je zliatina železa a niklu s percentuálnym podielom 7 %; Zatiaľ čo Taenita je rovnaká zliatina, ale s percentuálnym podielom niklu medzi 20 a 65 %.

Nikel je fixovaný na organické zlúčeniny, z tohto dôvodu je vo vysokej koncentrácii v uhlí a oleji.

Čína je najväčším producentom niklu na svete, po ktorom nasleduje Rusko, Japonsko, Austrália a Kanada.

Žiadosti

-Základný nikel

Zliatiny

Ventil vyrobený s zliatinou Monel. Zdroj: Heather Smith [CC po 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licencie/o/3.0)]

Používa sa v zliatine so železom hlavne na vypracovanie nehrdzavejúcej ocele, pretože na tento účel sa používa 68 % výroby niklu.

Tvorí tiež zliatinu s medi, odolnou proti korózii. Táto zliatina pozostáva zo 60 % niklu, 30 % medi a malých množstiev iných kovov, najmä železa.

Jazda sa používa na odporové, magnetické a iné účely, ako je napríklad niklové striebro; A zliatina pozostávajúca z niklu a meďnatého, ale neobsahuje peniaze. Rúrky Ni-Cu sa používajú v odsoľovacích rastlinách, brnení a minciach.

Nikel dodáva húževnatosť a odolnosť proti trakcii na zliatiny, ktoré tvoria odolnosť proti korózii. Okrem zliatin s meďou, železom a chrómom sa používa v zliatine s bronzom, hliníkom, olovom, kobaltom, striebrom a zlatom.

Zliatina Monel pozostáva zo 17 % niklu, 30 % medi a so železom, mangánom a kremíkom. Je odolná voči morskej vode, vďaka čomu je ideálny na použitie v lodiach.

Ochranná činnosť

Japnik pri reagovaní s fluórom tvorí ochrannú vrstvu fluórskeho prvku, čo umožňuje použitie zliatiny kovovej niklu alebo monela vo fluórnych kanálikoch.

Nikel je odolný voči pôsobeniu alkalis. Z tohto dôvodu sa používa v nádobách obsahujúcich koncentrovaný hydroxid sodný. Používa sa tiež v galvanoplastike na vytvorenie ochranného povrchu pre iné kovy.

Iné použitia

Jazda sa používa ako šesť -metal redukčné činidlo platinovej skupiny minerálov, v ktorých sa kombinuje; hlavne z platiny a paladium. Pri vypracovaní alkalických palivových batérií sa používa pena alebo sieť.

Nikel sa používa ako katalyzátor na hydrogenáciu rastlinných nenasýtených mastných kyselín, ktoré sa používajú v procese rozpracovania margarínu. Meď a zliatina Cu-Ni majú antibakteriálny účinok na e. coli.

Nanočastice

Nanočastice niklu (NPS-NI), nájdite širokú škálu použitia po jeho najväčšej povrchovej ploche v porovnaní s makroskopickou vzorkou. Ak sú tieto NP-NI syntetizované z rastlinných extraktov, vyvinú sa antimikrobiálne a antibakteriálne aktivity.

Môže vám slúžiť: prírodné chemické prvky

Dôvod vyššie je spôsobený jeho najväčšou tendenciou oxidovať v kontakte s vodou, tvoriaca katióny alebo²⁺ a veľmi reaktívne okysličené druhy, ktoré denaturalizujú mikrobiálne bunky.

Na druhej strane sa NPS-NI používajú ako elektródový materiál v tuhých palivových článkoch, vláknach, magnetoch, magnetických tekutinách, elektronických častiach, plynových senzoroch atď. Sú tiež katalytické, adsorbenté podpory, výrobcov z bielidiel a čistenie odpadových vôd.

-Zloženia

Chlorid, dusičnan a sulfát niklu sa používajú v niklových kúpeľoch v galvanoplastike. Okrem toho sa jeho sulfátová soľ používa na prípravu katalyzátorov a mordantov na zafarbenie textilu.

Peroxid niklu sa používa v skladovacích batériách. Nickel Ferritas sa používajú ako magnetické jadrá v anténach v rôznych elektrických zariadeniach.

Nikel tvrdohlavý karbonil prináša oxid uhoľnatého na syntézu akrylátu, z acetylénu a alkoholov. Kombinovaný oxid bária a niklu (banium₃) Slúži ako surovina na výrobu katód mnohých nabíjateľných batérií, ako sú Ni-CD, Ni-Fe a Ni-H.

Biologický dokument

Rastliny vyžadujú prítomnosť niklu pre rast. Je známe, že niekoľko enzýmov rastlín ho používa ako kofaktor vrátane Ureasy; Enzým, ktorý premieňa močovinu na amoniak, a je schopný používať túto zlúčeninu pri fungovaní rastlín.

Okrem toho akumulácia močoviny spôsobuje zmenu v listoch rastlín. Nikel pôsobí vo forme katalyzátora, ktorý uprednostňuje fixáciu dusíka pomocou strukovín.

Najcitlivejšími plodinami na nedostatok niklu sú strukoviny (fazuľa a lucerna), jačmeň, pšenica, slivky a broskyne. Jeho nedostatok sa prejavuje v rastlinách chlorózou, klesajúcimi listami a nedostatkami rastu.

V niektorých baktériách je enzým ureasa závislý od niklu, ale považujú sa za to, že môžu mať virulentný účinok v organizmoch, ktoré obývajú.

Ostatné bakteriálne enzýmy, ako napríklad dysmutáza nadmeroxidu, ako aj glioxidáza prítomná v baktériách a niektorých parazitoch, napríklad v tripanozómoch, sú závislé od niklu. Rovnaké enzýmy u vyšších druhov však nezávisia od niklu, ale zinku.

Riziká

Príjem veľkých množstiev niklu je spojený s výrobou a vývojom rakoviny pľúc, nosa, hrtanu a prostaty. Okrem toho spôsobuje respiračné problémy, zlyhanie dýchacích ciest, astmu a bronchitídu. Niklové výpary môžu spôsobiť pľúcne podráždenie.

Inpondij s kožou môže spôsobiť senzibilizáciu, ktorá následne vyvoláva alergiu, prejavenú ako kožná erupcia.

Expozícia kožného niklu môže byť príčinou dermatitídy známa ako „svrbenie niklu“ u predtým senzibilizovaných ľudí. Keď dôjde k vedomiu niklu, pretrváva neurčito.

Medzinárodná agentúra pre výskum rakoviny (IARC) umiestnila niklové zlúčeniny do skupiny 1 (u ľudí je dostatok dôkazov karcinogenity). OSHA však nereguluje nikel ako karcinogén.

Odporúča sa, aby vystavenie kovovému niklu a jeho zlúčeninách nemohlo byť väčšie ako 1 mg/m³ na osem hodín práce v pracovnom týždni štyridsať hodín. Má karbonyl a sulfid niklu ako veľmi toxické alebo karcinogénne zlúčeniny.

Odkazy

1. Mohamed Imran Din a Anela Rani. (2016). Nedávny pokrok v syntéze a stabilizácii nanočastíc oxidu niklu a niklu: zelená adeptness. International Journal of Analytical Chemistry, roč. 2016, ID článku 3512145, 14 strán, 2016. doi.org/10.1155/2016/3512145.
2. Ravindhranath K, Ramamorty M. (2017). Nano častice založené na nikle ako adsorbenty v metódach čistenia vody - prehľad. Orient J Chem 2017-33 (4).
3. Wikipedia. (2019). Nikel. Zdroj: In.Wikipedia.orgán
4. Nikelový inštitút. (2018). Nerezová oceľ: Úloha niklu. Získané z: Nickelinstitute.orgán
5. Redaktori Enyclopaedia Britannica. (20. marca 2019). Nikel. Encyclopædia Britannica. Získané z: Britannica.com
6. Troy Buechel. (5. októbra 2018). Úloha niklu v pestovaní rastlín. Promx. Získané z: pthortikultúry.com
7. Šošovica. (2019). Periodická tabuľka: nikel. Získané z: Lentech.com
8. Zvonenie. (28. júla 2019). Kovový profil. Získané z: Thebalance.com
9. HelMestine, Anne Marie, PH.D. (22. júna 2018). 10 faktov prvkov niklu. Zotavené z: Thoughtco.com
10. Dinni Nurhayani a akhmad a. Korda. (2015). Účinok pridávania niklu na antimikrobiálnych, fyzikálnych a mechanických vlastnostiach zliatiny meďnatého a nezadržania proti suspenziám Escherichia coli. Zborník konferencie AIP 1677, 070023. doi.org/10.1063/1.4930727