Nikel- një metal duktil i bardhë argjendi me një shkëlqim të fortë. Është lehtësisht i prekshëm ndaj ndikimit fizik dhe lustrimit, por shfaq aktivitet të ulët kimik dhe i nënshtrohet oksidimit vetëm kur ekspozohet ndaj temperaturës.
Substanca mund të quhet "kozmike", sepse. mostrat e para erdhën te njerëzimi fjalë për fjalë nga parajsa. Në kohët e vjetra, njerëzit e shkrinin këtë metal meteorik në armë dhe hajmali.
Origjina e emrit mban vulën e magjisë, gjoja në minierat e Saksonisë vepronte xhuxhi keqdashës “Old Nick”, i cili e ktheu mineralin e bakrit në të papërdorshëm. Fjala "Nikel" shprehte përbuzjen për mineralin kupfernikel ose "bakër fals". Më pas, rezultoi se minatorët gjetën depozita nikeli, të cilat kinezët e lashtë i përdornin për të bërë mallra luksi.
Në Botën e Vjetër dhe të Re, përdorej për prerjen e parave, bizhuterive dhe punimeve të përfundimit.
Në formën e tij të pastër, elementi u zbulua në 1751, gjë që nuk ishte shumë e lumtur, sepse. në atë kohë ekzistonte ende një mendim i fortë se numri i metaleve duhet të korrespondonte me numrin e planetëve në sistemin diellor.
Metali përdoret në mënyrë aktive në industrinë ushtarake, inxhinierinë mekanike, madje përdoret për të bërë tela për kabllot nëndetëse. Do të jetë e vështirë edhe të renditen të gjitha fushat e industrisë, shkencës dhe teknologjisë, ku zbatimi i saj është i rëndësishëm. Madje i shtohet përbërjes së kozmetikës dhe kimikateve shtëpiake, dhe mjekësia përdor lidhjet e saj për prodhimin e implanteve.
Shkencëtarët besojnë se ka shumë nikel në planetin tonë, dhe përmbajtja e tij e përafërt është rreth 3% e të gjithë kores së tokës.
Veprimi i nikelit
Veprimi i një makroelementi në trupin e njeriut nuk është studiuar, por funksionet në të cilat ai merr pjesë janë tashmë të rëndësishme në vetvete:
- merr pjesë në hematopoezë në kombinim me bakër, hekur dhe kobalt;
- rrit produktivitetin e insulinës;
- merr pjesë në formimin dhe punën e bartësve të informacionit gjenetik ADN dhe ARN, proteina;
- është një furnizues i oksigjenit për qelizat e indeve;
- me pjesëmarrjen e tij, një numër i enzimave aktivizohen;
- përmirëson funksionimin e veshkave dhe gjëndrrës së hipofizës;
- promovon rregullimin hormonal;
- rrit rritjen e indeve të muskujve, por vetëm në prani të vitaminës B12, përndryshe procesi do të kthehet mbrapsht;
- ul presionin e gjakut.
Të gjitha këto procese mund të ndodhin për shkak të faktit se elementi grumbullohet në organet kryesore të trupit të njeriut: trurin, veshkat, mëlçinë, mushkëritë, muskujt, lëkurën, pankreasin dhe gjëndrat tiroide. Sasia më e madhe e tij gjendet në gjëndrën e hipofizës dhe gjëndrat, ato që janë përgjegjëse për proceset metabolike në trup. Pikërisht këtu bëhet sinteza e vitaminave thelbësore, hormoneve dhe substancave të tjera të dobishme.
Është interesante se me moshën, mund të ndodhë një rritje në përqendrimin e elementit në mushkëri.
Elementi ekskretohet nga trupi kryesisht me feçe dhe shumë më pak me djersitje dhe me biliare.
Norma ditore
Sipas burimeve të ndryshme, norma ditore e një makronutrienti varion nga 60 në 300 mcg. Pjesa më e madhe e trupit tonë është në gjendje të asimilohet nga ushqimi, kështu që mungesa e një substance është një dukuri mjaft e rrallë. Për më tepër, nevoja varet shumë nga sasia e marrjes së hekurit - rritet në proporcion të drejtpërdrejtë, dhe anasjelltas. Kjo është veçanërisht e vërtetë për gratë gjatë shtatzënisë.
Mungesa e nikelit në trup
Një mungesë makronutriente mund të ketë një ndikim negativ me marrjen afatgjatë prej më pak se 50 mcg në ditë, gjë që mund të shkaktojë pasoja negative në formën e dermatitit. Sipas eksperimenteve klinike, procese të tilla si:
- shkelje e niveleve të glukozës dhe hemoglobinës;
- ndryshimet në indet e eshtrave, rritja dhe rigjenerimi i tyre;
- shkelje e metabolizmit të kalciumit, hekurit dhe vitaminës B12;
- ndryshimi i strukturës së qelizës dhe membranës.
Thithja zvogëlohet ndjeshëm kur hani ushqime që përmbajnë acid askorbik, si dhe kur pini kafe, çaj dhe qumësht. Nuk duhet të përdorni ilaçe për të rritur nikelin në trup vetë, sepse. rezultatet mund të jenë katastrofike. Elementi në ushqim është absolutisht jo toksik, gjë që nuk mund të thuhet për të në përgatitje. Nuk ia vlen të rrezikoni për të shmangur proceset e mundshme mutacionale në qeliza dhe për të shmangur formimin e neoplazmave.
Nikel i tepërt dhe pasojat e helmimit me të
Një tepricë e një makronutrienti është shumë më e zakonshme sesa mungesa. Arsyet janë faktorë shtëpiak dhe industrial, ku përdoret klorur i tretshëm në ujë dhe sulfat nikel.
Gjithashtu është e mundur të grumbullohet pluhuri i nikelit në trup, i cili është tipik për përpunimin industrial të metaleve. Në jetën e përditshme, një tepricë e elementit mund të merret duke përdorur bizhuteri, proteza dhe enët me cilësi të ulët. Megjithatë, në këtë rast, teprica është ende e parëndësishme.
Një dozë toksike konsiderohet të jetë më shumë se 40 mg në ditë. Produktet ushqimore nuk janë në gjendje të shkaktojnë një akumulim të tillë, për më tepër, zorrët nuk janë në gjendje të thithin të gjithë elementin e konsumuar. Por vetë njerëzit mund ta përkeqësojnë situatën duke pirë duhan intensiv, duke veshur produkte dhe proteza me cilësi të ulët.
Është interesante që enët e tavolinës me nikel me cilësi të lartë janë absolutisht të sigurta dhe mjaft të zakonshme, madje 100 vjet më parë mund ta përdornin vetëm njerëz shumë të pasur, sepse edhe anëtarët e familjes mbretërore i konsideronin luksoze dhe ekzotike.
Helmimi me nikel shkakton pasoja negative:
Helmimi mund të jetë mjaft serioz dhe madje të shkaktojë vdekjen në vetëm një orë e gjysmë. Për shembull, komponimet karbonil të nikelit i caktohen klasës së parë të rrezikut, gjë që tregon dëmin e tyre ekstrem për trupin e njeriut.
Sidoqoftë, ka sëmundje të tjera, mjaft të rrezikshme që mund të ndodhin si rezultat i efekteve toksike të përbërjeve të nikelit - anemia, edema pulmonare dhe cerebrale, takikardia dhe alergjitë. Madje është e mundur të zhvillohen neoplazi të lëkurës, veshkave dhe mushkërive. Në këtë sfond, mbingacmimi i përgjithshëm i sistemit nervor duket si një shqetësim i vogël. Por nuk do të shtojë asgjë të mirë. Është thjesht e rrezikshme që gratë gjatë shtatzënisë të punojnë në industri të specializuara, sepse. fetusi merr një furnizim të plotë të nikelit për shkak të përshkueshmërisë së plotë të placentës, dhe kjo nga ana tjetër mund të çojë në aborte spontane dhe keqformime.
Efekti më i zakonshëm negativ i nikelit në trup është alergjia, veçanërisht tek seksi i bukur, për shkak të përdorimit të aksesorëve dhe bizhuterive, shpesh me cilësi dhe prodhim të dyshimtë. Shprehet në formën e dermatitit të kontaktit - skuqje, skuqje, kruajtje.
Çfarë përmban ky element?
Produktet ushqimore që përmbajnë nikel janë shumë të ndryshme dhe të disponueshme. Së fundi, të paktën një element i erdhi keq dhe denjoi të grumbullohej në sasi të mëdha në çokollatë! Është gjithashtu i pasur me fasule kakao, arra, çaj, bishtajore, drithëra, drithëra, hikërror, qepë, majdanoz, karrota, kërpudha, kajsi, rrush pa fara e zezë. Kushtojini vëmendje origjinës së këtyre produkteve, sepse bimët e rritura në toka të "ndotura" me nikel mund të jenë të mbingopura me elementin.
Elementi mund të vijë edhe me ujë të pijshëm, sidomos në mëngjes, për faktin se gjatë natës uji ngec në ujësjellës dhe përqendrimi mund të rritet.
Megjithëse produktet shtazore nuk mund të konkurrojnë për lidershipin në pasurinë e nikelit - peshku i detit dhe ushqime të tjera deti, mishi, mëlçia, vezët, produktet e qumështit mund të pasurojnë ende dietën tonë.
Merrni parasysh gjatë përpilimit të menusë faktin që vitamina C, çaji, qumështi dhe kafeja reduktojnë aftësinë e trupit për të absorbuar elementin. Por mungesa e kalciumit dhe magnezit ka efekt të kundërt.
Indikacionet për emërim
Indikacionet për emërimin e një makronutrienti janë kryesisht në fushën e trajtimit të sëmundjeve të lëkurës që nga shekulli i 19-të. Sot, përgatitjet që përmbajnë nikel po luftojnë me sukses psoriasis. Nikeli përdoret gjithashtu si një komponent ndihmës për humbje të madhe të gjakut për të stimuluar sintezën e qelizave të kuqe të gjakut në formën e injeksioneve nënlëkurore.
PËRKUFIZIM
Nikelështë elementi i njëzet e tetë i Tabelës Periodike. Emërtimi - Ni nga latinishtja "niccolum". E vendosur në periudhën e katërt, grupi VIIB. I referohet metaleve. Ngarkesa bërthamore është 28.
Ashtu si kobalti, nikeli shfaqet në natyrë kryesisht në formën e përbërjeve me arsenik ose squfur; të tilla, për shembull, janë mineralet kupfernikeli NiAs, shkëlqimi arsenik-nikel NiAsS, etj. Nikel është më i zakonshëm se kobalti [rreth 0,01% (masa) e kores së tokës].
Nikeli metalik ka një ngjyrë argjendi me një nuancë të verdhë (Fig. 1), është shumë i fortë, lustrohet mirë dhe tërhiqet nga një magnet. Karakterizohet nga rezistenca e lartë ndaj korrozionit - e qëndrueshme në atmosferë, në ujë, në alkale dhe një numër acidesh. Ai shpërndahet në mënyrë aktive në acid nitrik. Rezistenca kimike e nikelit është për shkak të tendencës së tij për pasivim - për formimin e filmave oksid në sipërfaqe, të cilat kanë një efekt të fortë mbrojtës.
Oriz. 1. Nikel. Pamja e jashtme.
Pesha atomike dhe molekulare e nikelit
PËRKUFIZIM
Pesha molekulare relative e një lënde (M r)është një numër që tregon se sa herë masa e një molekule të caktuar është më e madhe se 1/12 e masës së një atomi karboni, dhe masa atomike relative e një elementi (A r)- sa herë masa mesatare e atomeve të një elementi kimik është më e madhe se 1/12 e masës së një atomi karboni.
Meqenëse nikeli ekziston në gjendje të lirë në formën e molekulave monotomike Ni, vlerat e masave të tij atomike dhe molekulare përkojnë. Ato janë të barabarta me 58.6934.
Izotopet e nikelit
Dihet se nikeli mund të shfaqet në natyrë në formën e pesë izotopeve të qëndrueshme 58Ni, 60Ni, 61Ni, 62Ni dhe 64Ni. Numri i tyre masiv është përkatësisht 58, 60, 61, 62 dhe 64. Bërthama e izotopit të nikelit 58 Ni përmban njëzet e tetë protone dhe tridhjetë neutrone, dhe izotopet e mbetura ndryshojnë prej saj vetëm në numrin e neutroneve.
Ekzistojnë izotope artificiale të paqëndrueshme të nikelit me numra masiv nga 48 në 78, si dhe tetë gjendje metastabile, ndër të cilat izotopi 59 Ni me gjysmë jetëgjatësi prej 76 mijë vjetësh është më jetëgjatësia.
jonet e nikelit
Formula elektronike që tregon shpërndarjen orbitale të elektroneve të nikelit është si më poshtë:
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 8 4s 2 .
Si rezultat i ndërveprimit kimik, nikeli heq dorë nga elektronet e valencës, d.m.th. është dhuruesi i tyre dhe kthehet në një jon të ngarkuar pozitivisht:
Ni 0 -2e → Ni 2+;
Ni 0 -3e → Ni 3+.
Molekula dhe atomi i nikelit
Në gjendje të lirë, nikeli ekziston në formën e molekulave monotomike Ni. Këtu janë disa veti që karakterizojnë atomin dhe molekulën e nikelit:
Lidhjet e nikelit
Pjesa më e madhe e nikelit përdoret për të prodhuar lidhje të ndryshme me hekur, bakër, zink dhe metale të tjera. Shtimi i nikelit në çelik rrit qëndrueshmërinë dhe rezistencën e tij ndaj korrozionit.
Lidhjet me bazë nikel mund të ndahen në rezistente ndaj nxehtësisë (nimonike, inconel, hastella [mbi 60% nikel, 15-20% krom dhe metale të tjera]), magnetike (permalloy) dhe lidhje me veti të veçanta (metal monel, nikelinë, konstantan , invar, platin).
Shembuj të zgjidhjes së problemeve
SHEMBULL 1
| Ushtrimi | Shkruani ekuacionet e reaksionit që mund të përdoren për të kryer transformimet e mëposhtme: NiCl 2 → Ni → NiSO 4 → Ni(NO 3) 2 → Ni (OH) 2 → NiCl 2. Vizatoni ekuacionet e reaksioneve që ndodhin në tretësirë në formë jonike dhe të shkurtuar. |
| Përgjigju | Duke vendosur një tretësirë të klorurit të nikelit (II) që është më aktiv se metali i nikelit, është e mundur të merret nikel në formën e tij të lirë (reaksioni i zëvendësimit): NiCl 2 + Zn → Ni + ZnCl 2; Ni 2+ + Zn 0 → Ni 0 + Zn 2+. Nikeli shpërndahet në acid sulfurik të holluar për të formuar sulfat nikel (II): Ni + H2SO4 (i holluar) → NiSO4 + H2; Ni 0 + 2H + → Ni 2+ + H2. Nitrati i nikelit (II) mund të merret nga reaksioni i shkëmbimit: NiSO 4 + Ba(NO 3) 2 → Ni(NO 3) 2 + BaSO 4 ↓; SO 4 2- + Ba 2+ → BaSO 4 ↓. Duke vepruar në nitratin e nikelit (II) me alkalin, hidroksidi i nikelit (II) mund të merret: Ni(NO 3) 2 + 2NaOH → Ni(OH) 2 ↓+ 2NaNO3; Ni 2+ + 2OH - \u003d Ni (OH) 2 ↓. Kloruri i nikelit (II) nga hidroksidi i nikelit (II) mund të merret nga një reaksion neutralizimi me acid klorhidrik: Ni(OH) 2 + 2HCl → NiCl 2 + 2H 2 O; OH - + H + \u003d H 2 O. |
SHEMBULL 2
| Ushtrimi | Çfarë mase të klorurit të nikelit (II) mund të merret duke ngrohur 17,7 g nikel dhe 12 litra klor (n.o.)? Çfarë vëllimi i tretësirës 0,06 M mund të përgatitet nga kjo masë kripe? |
| Vendimi | Le të shkruajmë ekuacionin e reaksionit: Ni + Cl 2 \u003d NiCl 2. Le të gjejmë numrin e moleve të nikelit (masa molare - 59 g / mol) dhe klorit që kanë reaguar duke përdorur të dhënat e treguara në gjendjen e problemit: n (Ni) = m (Ni) / M (Ni); n (Ni) \u003d 17,7 / 59 \u003d 0,3 mol. n (Cl 2) \u003d V (Cl 2) / V m; n (Cl 2) \u003d 12 / 22,4 \u003d 0,54 mol. Sipas ekuacionit të problemës n (Ni): n (Cl 2) = 1:1. Kjo do të thotë se klori është i tepërt dhe të gjitha llogaritjet e mëtejshme duhet të bëhen duke përdorur nikelin. Le të gjejmë sasinë e substancës dhe masën e klorurit të nikelit (II) që rezulton (masa molare 130 g / mol): n (Ni): n (NiCl 2) = 1:1; n (Ni) \u003d n (NiCl 2) \u003d 0,3 mol. m (NiCl 2) = n (NiCl 2) × M (NiCl 2); m (NiCl 2) \u003d 0,3 × 130 \u003d 39 g. Llogaritni vëllimin e një tretësire 0,06 M që mund të merret nga 39 g klorur nikel (II): V (NiCl 2) \u003d n (NiCl 2) / c (NiCl 2); V (NiCl 2) \u003d 0,3 / 0,06 \u003d 0,5 l. |
| Përgjigju | Masa e klorurit të nikelit (II) është 39 g, vëllimi i një tretësire 0,06 M është 0,5 l (500 ml). |
NIKELI, Ni, element kimik i grupit VIII të sistemit periodik, që i përket treshes së të ashtuquajturve. metale hekuri (Fe, Co, Ni). Pesha atomike 58,69 (janë të njohur 2 izotopë me peshë atomike 58 dhe 60); numri serial 28; valenca e zakonshme e Ni është 2, më rrallë 4, 6 dhe 8. Në koren e tokës, nikeli është më i zakonshëm se kobalti, duke zënë rreth 0,02% të peshës së tij. Në gjendje të lirë, nikeli gjendet vetëm në hekurin meteor (ndonjëherë deri në 30%); në formacionet gjeologjike, ai përmbahet ekskluzivisht në formën e përbërjeve - oksigjen, squfur, arsenik, silikate etj. (shih xeherorët e nikelit).
Karakteristikat e nikelit. Nikeli i pastër është një metal i bardhë argjendtë me një shkëlqim të fortë që nuk njolloset në ajër. Është i fortë, refraktar dhe i lëmuar lehtësisht; në mungesë të papastërtive (veçanërisht squfurit), është shumë fleksibël, i lakueshëm dhe i lakueshëm, i aftë të zgjerohet në fletë shumë të holla dhe të tërhiqet në një tel me diametër më të vogël se 0,5 mm. Forma kristalore e nikelit është cu. Graviteti specifik 8.9; produktet e derdhura kanë një peshë specifike prej ~ 8.5; rrotullues ai m.b. u rrit në 9.2. Fortësia Mohs ~5, Brinell 70. Rezistenca maksimale në tërheqje 45-50 kg/mm 2, me zgjatim 25-45%; Moduli i Young-it E 20 \u003d (2,0-2,2) x10 6 kg) cm 2; moduli i prerjes 0,78·10 6 kg/cm 2; raporti i Poisson-it μ = 0,3; kompresueshmëria 0,52·10 -6 cm 2 /kg; pika e shkrirjes së nikelit, sipas përcaktimeve të fundit më të sakta, është 1455°C; pika e vlimit - brenda 2900-3075°C.
Koeficienti linear i zgjerimit termik 0.0000128 (në 20°C). Kapaciteti i nxehtësisë: specifik 0,106 cal/g, atomike 6,24 cal (në 18°C); nxehtësia e shkrirjes 58,1 cal/g; përçueshmëri termike 0,14 cal cm/cm 2 sek. °С (në 18°С). Shpejtësia e transmetimit të zërit 4973.4 m/s. Rezistenca elektrike e nikelit në 20°C është 6.9-10 -6 Ω-cm me një koeficient temperature prej (6.2-6.7)·10 -3. Nikeli bën pjesë në grupin e substancave ferromagnetike, por vetitë e tij magnetike janë më të ulëta se ato të hekurit dhe kobaltit; për nikelin në 18°С, kufiri i magnetizimit është J m = 479 (për hekurin, J m = 1706); Pika Curie 357,6°C; Përshkueshmëria magnetike e vetë nikelit dhe e ferroaliazheve të tij është e rëndësishme (shih më poshtë). Në temperatura të zakonshme, nikeli është mjaft rezistent ndaj ndikimeve atmosferike; uji dhe alkalet, edhe kur nxehen, nuk ndikojnë në të. Nikeli tretet lehtësisht në acidin nitrik të holluar me evoluimin e hidrogjenit dhe është shumë më i vështirë për t'u tretur në HCl, H2SO4 dhe HNO3 të koncentruar. Duke u ngrohur në ajër, nikeli oksidohet nga sipërfaqja, por vetëm në një thellësi të parëndësishme; kur nxehet, kombinohet lehtësisht me halogjenët, squfurin, fosforin dhe arsenikun. Notat komerciale të nikelit metalik janë si më poshtë: a) nikeli i zakonshëm metalurgjik, i marrë nga reduktimi nga oksidet e tij me qymyr, zakonisht përmban nga 1,0 deri në 1,5% papastërti; b) nikeli i lakueshëm, i marrë nga shkrirja e mëparshme me shtimin e rreth 0,5% magnez ose mangan, përmban një përzierje të Mg ose Mn dhe pothuajse nuk përmban squfur; c) nikeli i përgatitur me metodën Mond (nëpërmjet nikelkarbonilit) - produkti më i pastër (99,8-99,9% Ni). Papastërtitë e zakonshme në nikelin metalurgjik janë: kobalti (deri në 0,5%), hekuri, bakri, karboni, silikoni, oksidet e nikelit, squfuri dhe gazrat e mbyllur. Të gjitha këto substanca, me përjashtim të squfurit, kanë pak efekt në vetitë teknike të nikelit, vetëm duke ulur përçueshmërinë e tij elektrike dhe duke rritur pak ngurtësinë e tij. Squfuri (i pranishëm në formën e sulfurit të nikelit) redukton në mënyrë drastike lakueshmërinë dhe forcën mekanike të nikelit, veçanërisht në temperatura të larta, gjë që është e dukshme edhe në<0,005% S. Вредное влияние серы объясняется тем, что сульфид никеля, растворяясь в металле, дает хрупкий и низкоплавкий (температура плавления около 640°С) твердый раствор, образующий прослойки между кристаллитами чистого никеля.
Aplikimi i nikelit. Pjesa më e madhe e nikelit metalurgjik përdoret për prodhimin e ferronikelit dhe çelikut të nikelit. Një konsumator i madh i nikelit është gjithashtu prodhimi i lidhjeve të ndryshme speciale (shih më poshtë) për industrinë elektrike, inxhinierinë mekanike dhe ndërtimin e aparateve kimike; kjo fushë e aplikimit të nikelit ka shfaqur një tendencë të fortë rritjeje vitet e fundit. Nikeli i lakueshëm përdoret për përgatitjen e aparateve dhe enëve laboratorike (kupa, gota), enë kuzhine dhe tavoline. Sasi të mëdha nikeli konsumohen për nikelimin e produkteve të hekurit, çelikut dhe bakrit dhe në prodhimin e baterive elektrike. Nikel kimikisht i pastër përdoret për prodhimin e elektrodave të llambave për pajisjet radio. Së fundi, nikeli i pastër i reduktuar në formë pluhuri është katalizatori më i përdorur në të gjitha llojet e reaksioneve të hidrogjenizimit (dhe dehidrogjenizimit), për shembull, në hidrogjenizimin e yndyrave, hidrokarbureve aromatike, përbërjeve karbonil, etj.
Lidhjet e nikelit . Përbërja cilësore dhe sasiore e lidhjeve të nikelit të aplikuara është shumë e larmishme. Me rëndësi teknike janë lidhjet e nikelit me bakër, hekur dhe krom (së fundmi edhe me alumin), shpesh me shtimin e një metali të tretë (zink, molibden, tungsten, mangan etj.) dhe me një përmbajtje të caktuar karboni ose silikoni. Përmbajtja e nikelit në këto lidhje varion nga 1.5 në 85%.
aliazhet Ni-Cu formojnë një tretësirë të ngurtë në çdo raport të përbërësve. Ato janë rezistente ndaj alkaleve, H 2 SO 4 të holluar dhe ngrohjes deri në 800°C; vetitë e tyre kundër korrozionit rriten me rritjen e përmbajtjes së Ni. Predhat për plumbat janë bërë nga një aliazh prej 85% Cu + 15% Ni, dhe një ndryshim i vogël nga një aliazh prej 75% Cu + 25% Ni. Lidhjet me 20-40% Ni përdoren për prodhimin e tubave në njësitë e kondensimit; të njëjtat aliazhe përdoren për ballafaqimin e tavolinave në kuzhina dhe bufe dhe për prodhimin e dekoreve zbukuruese të stampuara. Lidhjet me 30-45% Ni përdoren për prodhimin e telit reostatik dhe rezistencave elektrike standarde; këto përfshijnë, për shembull, nikelinën dhe konstantanin. Lidhjet Ni-Cu me përmbajtje të lartë Ni (deri në 70%) dallohen nga rezistenca e lartë kimike dhe përdoren gjerësisht në aparatura dhe inxhinieri mekanike. Metali monel është më i përdoruri.
aliazhet Ni-Cu-Zn mjaft rezistent ndaj acideve organike (acetik, tartarik, laktik); me një përmbajtje prej rreth 50% bakër, ato kombinohen nën emrin e përgjithshëm të argjendit nikel. Lidhja e harduerit ambarak, e cila është më e pasur me bakër, përmban 20% Ni, 75% Cu dhe 5% Zn; për sa i përket qëndrueshmërisë, është inferior ndaj metalit monel. Lidhjet si bronzi ose bronzi që përmbajnë nikel nganjëherë quhen edhe bronz nikel.
aliazhet Ni-Cu-Mn që përmbajnë 2-12% Ni, të quajtur manganinë, përdoren për rezistenca elektrike; në instrumentet matëse elektrike përdoret një aliazh prej 45-55% Ni, 15-40% Mn dhe 5-40% Cu.
aliazhet Ni-Cu-Cr rezistent ndaj alkaleve dhe acideve, me përjashtim të HCl.
aliazhet Ni-Cu-W kohët e fundit ka fituar një rëndësi të madhe si materiale të vlefshme rezistente ndaj acideve për pajisjet kimike; me përmbajtje 2-10% W dhe jo më shumë se 45% Cu, ato rrotullohen mirë dhe janë shumë rezistente ndaj nxehtësisë H 2 SO 4. Lidhja me përbërjen e mëposhtme ka cilësitë më të mira: 52% Ni, 43% Cu, 5% W; një përzierje e vogël e Fe është e pranueshme.
aliazhet NiCr. Kromi tretet në nikel deri në 60%, nikeli në krom deri në 7%; në lidhjet me përbërje të ndërmjetme, ka rrjeta kristalore të të dy llojeve. Këto lidhje janë rezistente ndaj ajrit të lagësht, alkaleve, acideve të holluara dhe H 2 SO 4 ; në një përmbajtje prej 25% Cr ose më shumë, ato janë gjithashtu rezistente ndaj HNO 3; shtimi i ~2% Ag i bën ato të lehta për t'u rrotulluar. Me 30% nikel, aliazhi Ni-Cr është plotësisht i lirë nga vetitë magnetike. Një aliazh që përmban 80-85% Ni dhe 15-20% Cr, së bashku me rezistencën e lartë elektrike, është shumë rezistent ndaj oksidimit në temperatura të larta (i reziston ngrohjes deri në 1200°C); përdoret në furrat me rezistencë elektrike dhe pajisjet e ngrohjes shtëpiake (hekura elektrike, mangalla, soba). Në SHBA, tubat e derdhur për presione të larta bëhen nga Ni-Cr, të cilët përdoren në pajisjet e fabrikës.
aliazhet NiMo kanë rezistencë të lartë ndaj acidit (në >15% Mo), por nuk kanë fituar popullaritet për shkak të kostos së tyre të lartë.
aliazhet Ni-Mn(me 1,5-5,0% Mn) rezistent ndaj alkaleve dhe lagështisë; aplikimi i tyre teknik është i kufizuar.
aliazhet Ni-Fe formojnë një seri të vazhdueshme zgjidhjesh të ngurta; ato përbëjnë një grup të gjerë dhe teknikisht të rëndësishëm; në varësi të përmbajtjes së karbonit, ato janë ose çeliku ose gize. Notat e zakonshme të çelikut të nikelit (struktura pearlitike) përmbajnë 1,5-8% Ni dhe 0,05-0,50% C. Shtimi i nikelit e bën çelikun shumë të fortë dhe rrit ndjeshëm kufirin e tij elastik dhe rezistencën ndaj goditjes në përkulje pa kompromentuar duktilitetin dhe saldimin. Çeliku i nikelit përdoret për përgatitjen e pjesëve kritike të makinës, të tilla si boshtet e transmisionit, boshtet, boshtet, kunjat, kthetrat e marsheve, etj., si dhe shumë pjesë të strukturave të artilerisë; çeliku me 4-8% Ni dhe<0,15% С хорошо поддается цементации. Введение никеля в чугуны(>1.7% C) kontribuon në çlirimin e karbonit (grafit) dhe shkatërrimin e çimentitit; Nikeli rrit fortësinë e gizës, rezistencën e tij ndaj tensionit dhe përkuljes, promovon shpërndarjen uniforme të fortësisë në derdhje, lehtëson përpunimin, jep kokrra të imta dhe redukton formimin e zbrazëtirave në derdhje. gizë nikel përdoret si material rezistent ndaj alkaleve për pajisjet kimike; Gizat që përmbajnë 10-12% Ni dhe ~1% Si janë më të përshtatshmet për këtë qëllim. Lidhjet e ngjashme me çelikun me një përmbajtje më të lartë nikeli (25-46% Ni në 0,1-0,8% C) kanë një strukturë austenitike; janë shumë rezistente ndaj oksidimit, ndaj veprimit të gazrave të nxehtë, alkaleve dhe acidit acetik, kanë rezistencë të lartë elektrike dhe koeficient shumë të ulët zgjerimi. Këto lidhje janë pothuajse jo magnetike; kur përmbajtja e Ni është brenda 25-30%, ata humbasin plotësisht vetitë e tyre magnetike; përshkueshmëria magnetike e tyre (në fusha me intensitet të ulët) rritet me rritjen e përmbajtjes së nikelit dhe m. përmirësuar më tej nga trajtimi i veçantë termik. Lidhjet e kësaj kategorie përfshijnë: a) ferronikelin (25% Ni në 0,3-0,5% C), që përdoret për prodhimin e valvulave motorike dhe pjesëve të tjera të makinerive që funksionojnë në temperatura të larta, si dhe pjesët jomagnetike të makinave elektrike dhe reostatit. tel; b) invar; c) platini (46% Ni në 0,15% C) përdoret në llambat elektrike në vend të platinit për bashkimin e telave në xhami. Lidhja e përhershme (78% Ni në 0,04% C) ka një përshkueshmëri magnetike μ = 90,000 (në një fushë prej 0,06 gauss); Kufiri i magnetizimit I m = 710. Disa lidhje të këtij lloji përdoren në prodhimin e kabllove elektrike nënujore.
aliazhet Ni-Fe-Cr- gjithashtu një grup shumë i rëndësishëm teknikisht. Çelik nikel krom, që përdoret në inxhinierinë mekanike dhe në ndërtimet motorike, zakonisht përmban 1,2-4,2% Ni, 0,3-2,0% Cr dhe 0,12-0,33% C. Përveç viskozitetit të lartë, ka edhe fortësi të konsiderueshme dhe konsumim të rezistencës; forca e përkohshme në tërheqje, në varësi të natyrës së trajtimit termik, varion midis 50 dhe 200 kg / mm 2; shkon në prodhimin e boshteve me gunga dhe pjesëve të tjera të motorëve me djegie të brendshme, pjesëve të veglave dhe makinerive, si dhe armaturës së artilerisë. Në çelikun për tehet e turbinave me avull, për të rritur ngurtësinë, futet një sasi e madhe kromi (nga 10 në 14%). Çeliqet nikel-krom që përmbajnë >25% Ni u rezistojnë mirë gazrave të nxehtë dhe kanë rrjedhshmëri minimale: mund t'i nënshtrohen forcave të konsiderueshme në temperatura të larta (300-400°C) pa shfaqur deformime të përhershme; përdoren për prodhimin e valvulave për motorë, pjesë të turbinave me gaz dhe transportues për instalime me temperaturë të lartë (për shembull, furrat e pjekjes së qelqit). Lidhjet Ni-Fe-Cr që përmbajnë >60% Ni përdoren për prodhimin e pjesëve të makinerive të derdhura dhe pjesëve me temperaturë të ulët të pajisjeve elektrike të ngrohjes. Si material aparati, lidhjet Ni-Fe-Cr kanë veti të larta kundër korrozionit dhe janë mjaft rezistente ndaj HNO 3 . Në ndërtimin e aparateve kimike përdoret çelik krom-nikel, që përmban 2,5-9,5% Ni dhe 14-23% Cr në 0,1-0,4% C; është pothuajse jo magnetik, rezistent ndaj HNO 3, amoniakut të nxehtë dhe oksidimit në temperatura të larta; aditivi Mo ose Cu rrit rezistencën ndaj gazeve të nxehta acidike (SO 2 , Hcl); rritja e përmbajtjes së Ni rrit përpunueshmërinë e çelikut dhe rezistencën ndaj H 2 SO 4 , por zvogëlon rezistencën ndaj HNO 3 . Këto përfshijnë çeliqet inox Krupp (V1M, V5M) dhe çeliqe rezistente ndaj acidit(V2A, V2H, etj.); trajtimi i tyre termik konsiston në ngrohjen deri në ~ 1170°C dhe shuarje në ujë. Përdoret si material rezistent ndaj alkaleve gizë nikel-krom(5-6% Ni dhe 5-6% Cr në >1.7% C). Lidhja nikromi që përmban 54-80% Ni, 10-22% Cr dhe 5-27% Fe, ndonjëherë me shtimin e Cu dhe Mn, është rezistent ndaj oksidimit në temperatura deri në 800 ° C dhe përdoret në pajisjet ngrohëse (ndonjëherë me i njëjti emër tregon lidhjet e përshkruara më sipër Ni-Cr që nuk përmbajnë Fe).
aliazhet Ni-Fe-Mo u ofruan si material harduer. Lidhja prej 55-60% Ni, 20% Fe dhe 20% Mo ka vetitë më të larta të rezistencës ndaj acidit dhe kundër korrozionit, me një përmbajtje prej< 0,2% С; присадка небольшого количества V еще более повышает кислотоупорность; Мn м. б. вводим в количестве до 3%. Сплав вполне устойчив по отношению к холодным кислотам (НСl, H 2 SO 4), за исключением HNO 3 , и к щелочам, но разрушается хлором и окислителями в присутствии кислот; он имеет твердость по Бринеллю >200, i mbështjellë mirë, i falsifikuar, i derdhur dhe i përpunuar.
aliazhet Ni-Fe-Cu përdoret në pajisjet kimike (çeliku me 6-11% Ni dhe 16-20% Cu).
aliazhet Ni-Fe-Si. Për ndërtimin e pajisjeve rezistente ndaj acidit, përdoren çeliqe silikoni-nikel të markës Durimet, që përmbajnë 20-25% Ni (ose Ni dhe Cr në një raport 3: 1) dhe ~ 5% Si, ndonjëherë me shtimin e Cu. Ato janë rezistente ndaj acideve të ftohta dhe të nxehta (H 2 SO 4 , HNO 3 , CH 3 ·COOH) dhe tretësirave të kripës, më pak rezistente ndaj Hcl; i përshtatshëm për përpunimin e nxehtë dhe të ftohtë.
në aliazhe Ni AI bëhet formimi i përbërjes kimike AINi, i cili tretet me tepricë të njërit prej përbërësve të aliazhit.
Lidhjet, baza e të cilave është sistemi Ni-AI-Si. Ata rezultuan të jenë shumë rezistent ndaj HNO 3 dhe ndaj H 2 SO 4 të ftohtë dhe të nxehtë, por ato pothuajse nuk janë të përshtatshme për përpunimin mekanik. E tillë, për shembull, është një aliazh i ri rezistent ndaj acidit për produktet e derdhura që përmbajnë rreth 85% Ni, 10% Si dhe 5% Al (ose Al + Cu); fortësia e tij në Brinell është rreth 360 (pjekja në 1050°C zvogëlohet në 300).
Metalurgjia e nikelit . Fusha kryesore e aplikimit të nikelit është prodhimi i klasave speciale të çelikut. Gjatë luftës së viteve 1914-1918. të paktën 75% e të gjithë nikelit është shpenzuar për këtë qëllim; në kushte normale, ~65%. Nikeli përdoret gjerësisht edhe në lidhjet e tij me metale me ngjyra (me ngjyra), Ch. arr. me bakër (~ 15%). Sasia e mbetur e nikelit shkon: për prodhimin e anodave të nikelit - 5%, nikelit të lakueshëm - 5% dhe produkteve të ndryshme - 10%.
Qendrat e prodhimit të nikelit janë zhvendosur në mënyrë të përsëritur nga një zonë e globit në tjetrën, gjë që shpjegohej me praninë e depozitave të besueshme të xehes dhe situatës së përgjithshme ekonomike. Shkrirja industriale e nikelit nga xehet filloi në 1825-26 në Falun (Suedi), ku u gjet nikel që përmbante pirit. Në vitet '90 të shekullit të kaluar, depozitat suedeze me sa duket ishin pothuajse të shteruara. Vetëm gjatë luftës së viteve 1914-1918, për shkak të rritjes së kërkesës për nikel metalik, Suedia prodhoi disa dhjetëra tonë të këtij metali (maksimumi 49 tonë në 1917). Në Norvegji, prodhimi filloi në 1847-50.
Minerali kryesor këtu ishte pirotiti me një përmbajtje mesatare prej 0,9-1,5% Ni. Prodhimi në Norvegji në një shkallë të vogël (maksimumi - rreth 700 ton në vit gjatë luftës së 1914-1918) ekziston deri më sot. Në mesin e shekullit të kaluar, qendra e industrisë së nikelit ishte e përqendruar në Gjermani dhe Austro-Hungari. Në fillim, ai u bazua këtu ekskluzivisht në xehet e arsenikut të Pyllit të Zi dhe Gladbach, dhe që nga viti 1901, dhe veçanërisht gjatë luftës së 1914-1918, në mineralet e oksiduara të Silesisë (Frankenstein). Zhvillimi i depozitave të xehes së nikelit në Kaledoninë e Re filloi në 1877. Falë përdorimit të këtyre xeheve, prodhimi botëror i nikelit në vitin 1882 arriti në pothuajse 1000 tonë. Xeherori i nxjerrë këtu përpunohej në vend vetëm në sasi të kufizuar, por pjesa më e madhe e tij u dërgua. drejt Evropës. Vetëm vitet e fundit, për shkak të rritjes së tarifave të transportit, Ch. arr. mat të pasura që përmbajnë 75-78% Ni, në sasinë e nikelit rreth 5000 ton në vit. Aktualisht, është planifikuar të merret nikel metalik në Kaledoninë e Re, për të cilën Kompania Nickel po ndërton një rafineri, e cila do të përdorë energjinë elektrike të një hidrocentrali në lumin Yate. Industria e nikelit në Kanada (Amerika e Veriut) u shfaq në fund të viteve 1980. shekullit të kaluar. Deri vonë, kishte dy firma; një anglisht - Mond Nickel Co. dhe një tjetër amerikan - International Nickel Co. Në fund të vitit 1928, të dyja firmat u bashkuan në një trust të fuqishëm global të quajtur International Nickel Company of Canada, duke furnizuar rreth 90% të prodhimit botëror të nikelit në treg dhe duke shfrytëzuar depozitat e vendosura pranë Sedbury. Mond Nickel Co. shkrin mineralet e saj në fabrikën në Coniston në mat, të cilat dërgohen në Angli për përpunim të mëtejshëm në fabrikën në Kleydak. International Nickel Co. Mati i shkrirë në fabrikën në Conperclyffe dërgohet në fabrikën në Port Colborne për të marrë metalin. Prodhimi botëror i nikelit në vitet e fundit arrin në 40,000 tonë.
Përpunimi i xeheve të nikelit kryhet ekskluzivisht me mjete të thata. Metodat hidrometalurgjike, të rekomanduara në mënyrë të përsëritur për përpunimin e xeheve, nuk kanë gjetur ende zbatim në praktikë. Këto metoda aktualisht aplikohen ndonjëherë vetëm për përpunimin e produkteve të ndërmjetme (mat) të marra si rezultat i përpunimit të thatë të xeheve. Aplikimi i rrugës së thatë në përpunimin e xeheve të nikelit (si squfuri ashtu edhe i oksiduar) karakterizohet nga zbatimi i të njëjtit parim të përqendrimit gradual të përbërësve të vlefshëm të mineralit, në formën e produkteve të caktuara, të cilat më pas përpunohen në metale. për t'u nxjerrë. Faza e parë e një përqendrimi të tillë të përbërësve shkumë të xeheve të nikelit kryhet nga shkrirja e xeheve në mat. Në rastin e xeheve të squfurit, këto të fundit shkrihen jeshile ose kalcinohen paraprakisht në furra me bosht ose me flakë. Xherorët e oksiduar shkrihen gjithashtu në furrat me bosht me shtimin e materialeve që përmbajnë squfur në ngarkesën e tyre. Matt i shkrirjes së xeheve, mat, nuk është i përshtatshëm për përpunimin e tij të drejtpërdrejtë në metalet e vlefshme që përmbahen në të, për shkak të përqendrimit të tyre relativisht të ulët në këtë produkt. Në funksion të kësaj, matti i shkrirjes së xehes i nënshtrohet përqendrimit të mëtejshëm ose me pjekjen e tij, e ndjekur nga shkrirja në një furrë me bosht, ose nga shkrirja oksiduese në vatrën e një furre me flakë ose në një konvertues. Këto shkrirje mat kontraktuese, ose përqendruese, të prodhuara në praktikë një ose më shumë herë, kanë qëllimin përfundimtar për të marrë matjen më të pastër më të koncentruar (mat), të përbërë vetëm nga sulfide metalike të vlefshme me një sasi të caktuar të këtyre të fundit në gjendje të lirë. Matet e përftuara në praktikë janë dy llojesh, në varësi të përbërjes së tyre. Gjatë përpunimit të xeheve të oksiduara të Kaledonisë së Re që nuk përmbajnë metale të vlefshme përveç nikelit, mat është një aliazh i sulfurit të nikelit (Ni 3 S 2) me një sasi të caktuar të nikelit metalik. Si rezultat i përpunimit të xeheve të sulfurit kanadez që përmbajnë nikel dhe bakër, matti që rezulton është një aliazh i sulfurit të bakrit dhe nikelit me një sasi të caktuar të këtyre metaleve në gjendje të lirë. Në varësi të përbërjes së mat, ndryshon edhe përpunimi i tyre në metale të pastra. Më e thjeshta është përpunimi i mattit që përmban vetëm nikel; përpunimi i mat bakër-nikel është më i vështirë dhe mund të jetë. kryhet në mënyra të ndryshme. Përpunimi i xeheve të oksiduara në mat me aditivë që përmbajnë squfur (gips) u propozua nga Garnieri në 1874. Përpunimi i këtyre xeheve në Frankenshtajn (Gjermani) u krye si më poshtë. Përzierjes së xehes që përmban 4,75% Ni, 10% gips ose 7% anhidrit dhe 20% gur gëlqeror i janë shtuar; këtu u shtua edhe një sasi e caktuar fluospari. E gjithë kjo përzierje përzihej mirë, bluhej dhe më pas shtypej në tulla, të cilat pas tharjes shkriheshin në furrë me bosht me konsum koksi 28-30% të peshës së mineralit. Produktiviteti ditor i furrës së boshtit arriti në 25 tonë xehe. Seksioni kryq i furrës në nivelin e tuyereve është 1,75 m 2; lartësia e tij është 5 m Pjesa e poshtme e boshtit deri në lartësinë 2 m kishte xhaketa uji. Skorjet janë shumë acidike; humbën 15% Ni. Përbërja mat: 30-31% Ni; 48-50% Fe dhe 14-15% S. Rostein ishte grimcuar, grimcuar, djegur dhe shkrirë në një kupolë në një përzierje me kuarc 20% dhe me një konsum koksi prej 12-14% ndaj peshës së mattit të djegur për mat të koncentruar. të përbërjes mesatare të mëposhtme: 65% Ni, 15% Fe dhe 20% S. Ky i fundit u shndërrua në mat: 77,75% Ni, 21% S, 0,25-0,30% Fe dhe 0,15-0,20% Cu. Mati i grimcuar me kujdes shkrihet në furrat me flakë (me gërvishtje manuale ose mekanike) derisa squfuri të hiqet plotësisht. Në fund të pjekjes, masës që piqet i shtohet një sasi e caktuar NaNO 3 dhe Na 2 CO 3, jo vetëm për të lehtësuar djegien e squfurit, por edhe për të kthyer As dhe Sb ndonjëherë të pranishme në mat në antimon. dhe kripërat e acidit arseniku, të cilat më pas nxirren ujin nga produkti i djegur. NiO i përftuar si rezultat i pjekjes i nënshtrohet reduktimit, për të cilin oksidi i nikelit përzihet me miell dhe ujë dhe nga brumi i përftuar formohen kube, të cilët më pas nxehen në kavanoza ose retorte. Në fund të zvogëlimit, temperatura rritet në 1250°C, gjë që kontribuon në saldimin e grimcave individuale të reduktuara Ni në një masë të vazhdueshme.
International Nickel Co. përpunon xeherorët e tij squfurë. arr. Shkrirja e xeheve, në varësi të imtësisë së tyre, kryhet ose në bosht ose në furra me flakë. Xherorët me gunga i nënshtrohen pjekjes paraprake në grumbuj; kohëzgjatja e pjekjes nga 8 deri në 10 muaj. Xeherori i kalcinuar shkrihet në një përzierje me pak mineral të pakalcinuar në furrat me bosht. Flukset nuk shtohen, sepse xeherori rrjedh vetë. Konsumi i koksit është 10.5% ndaj peshës së përzierjes së mineralit. Rreth 500 tonë xehe shkrihen në furrë në ditë. Matja e shkrirjes së xeheve shndërrohet në mat. Skorja e konvertuesit pjesërisht kthehet në konvertues dhe pjesërisht shkon në ngarkimin e shkrirjes së xeheve. Përbërja e xeheve dhe produkteve është dhënë në tabelë:
Xeherori i imët piqet në furrat Wedja në një përmbajtje squfuri prej 10-11% dhe më pas shkrihet në një furrë me flakë. Skorja e konvertuesit që përmban 79,5% (Cu + Ni), 20% S dhe 0,30% Fe përpunohet me procesin Orford, i cili konsiston në shkrirjen e mat në prani të Na 2 S. Ky i fundit bën që produktet e shkrirjes të delaminohen në dy shtresa: pjesa e sipërme, që përfaqëson një aliazh Cu 2 S + Na 2 S, dhe një e poshtme që përmban sulfid nikeli pothuajse të pastër. Secila prej këtyre shtresave përpunohet në metalin përkatës. Shtresa e sipërme, me përmbajtje bakri, pasi ndahet prej saj Na 2 S, shndërrohet, dhe shtresa e poshtme, nikel, i nënshtrohet pjekjes me klor, shpëlarjes (për më tepër, lirohet nga një sasi e caktuar e bakrit që përmban). , dhe kështu është marrë. rikuperohet oksidi i nikelit. Disa mat bakër-nikel i nënshtrohen pjekjes oksiduese dhe reduktimit të mëpasshëm të shkrirjes në një aliazh bakër-nikel të njohur si metal Monel.
Mond Nickel Co. pasuron xehet e tij; koncentratet që rezultojnë i nënshtrohen pjekjes me sinterim në makinat Dwight-Lloyd, aglomerati nga i cili shkon në furrën e boshtit. Matja e shkrirjes së xehes konvertohet, matja që rezulton përpunohet me metodën Mond, për të cilën matti grimcohet, piqet dhe kullohet me H 2 SO 4 për të hequr pjesën më të madhe të bakrit në formën e CuSO 4 . Mbetja, që përmban NiO me pak bakër, thahet dhe futet në një aparat ku reduktohet në 300°C me hidrogjen (gaz uji). Nikeli i reduktuar, i grimcuar imët, hyn në aparatin tjetër, ku vihet në kontakt me CO; në këtë rast formohet karbonati i avullueshëm i nikelit - Ni(CO) 4, i cili transferohet në aparatin e tretë, ku temperatura mbahet në 150°C. Në këtë temperaturë, Ni(CO) 4 zbërthehet në Ni metalik dhe CO. Nikeli metalik i përftuar në këtë mënyrë përmban 99,80% Ni.
Krahas këtyre dy metodave për marrjen e nikelit nga bakër-nikel mat, ekziston edhe metoda Hybinette, e cila bën të mundur marrjen e nikelit me mjete elektrolitike. Nikeli elektrolitik përmban: 98,25% Ni; 0,75% Co; 0,03% Cu; 0,50% Fe; 0,10% C dhe 0,20% Pb.
Çështja e prodhimit të nikelit në BRSS ka një histori njëqindvjeçare. Tashmë në vitet 1920, mineralet e nikelit ishin të njohura në Urale; Në një kohë, depozitat e xeheve të nikelit në Ural, që përmbajnë rreth 2% Ni, konsideroheshin si një nga burimet kryesore të lëndëve të para për industrinë botërore të nikelit. Pas zbulimit të xeheve të nikelit në Urale, M. Danilov, P. A. Demidov dhe G. M. Permikin kryen një sërë eksperimentesh në përpunimin e tyre. Në Revdinsk për 1873-77. Janë marrë 57,3 ton metal nikel. Por zgjidhja e mëtejshme e detyrës u ndërpre pas zbulimit të depozitave më të pasura dhe më të fuqishme të xeheve të nikelit në Kaledoninë e Re. Çështja e nikelit të brendshëm u ngrit përsëri për zgjidhje nën ndikimin e rrethanave të shkaktuara nga lufta e viteve 1914-1918. Në verën e vitit 1915, P. M. Butyrin dhe V. E. Vasiliev bënë eksperimente mbi shkrirjen mat në një furrë të zjarrtë në uzinën Ufaley. Në të njëjtën kohë, u kryen eksperimente për nxjerrjen e nikelit nga mineralet e Ufaley në Institutin Politeknik të Shën Petersburgut G. A. Kashchenko nën drejtimin e prof. A. A. Baikov, dhe në vjeshtën e vitit 1915 shkrirja provë u krye në një furrë të zjarrtë në uzinë. Në verën e vitit 1916, në uzinën Revdinsky, u bënë eksperimente për shkrirjen e mateve të bakrit-nikelit nga xeherorët e varfër të nikelit (0,86% Ni) dhe piritet të varfër në bakër (1,5% Cu). Shkrirja u krye në një furrë me bosht. Në të njëjtën kohë, minerali i hekurit kafe që përmban nikel Revda u shkri në një furrë shpërthyese për hekurin e nikelit (i gjithë nikeli i mineralit është i përqendruar në hekur), i cili u furnizua në bazë të një kontrate me departamentin detar në uzinat e tij në Leningrad. . Të gjitha studimet e mësipërme, për një sërë rrethanash, nuk u kryen në atë kohë në formën e proceseve të përshtatshme në fabrikë. Vitet e fundit, problemi i marrjes së nikelit nga mineralet e Uralit është zgjidhur përsëri dhe zbatimi praktik i tij, në përputhje me përmbajtjen e nikelit në xehe, duhet të vazhdojë në dy drejtime. Përmbajtja e nikelit në mineralet e Uralit është e ulët, dhe sipas saj, xehet ndahen në dy klasa: 1 dhe 2. Xeherorët e klasës së parë, të përshtatshme për përpunim pirometalurgjik, përmbajnë mesatarisht rreth 3% Ni; xehet e klasës së dytë - rreth 1.5% dhe më poshtë. Xherorët e fundit nuk mund të jenë. i nënshtrohen përpunimit me shkrirje pa pasurimin e tyre paraprak. Një mundësi tjetër për përpunimin e xeheve të dobëta të nikelit është mënyra hidrometalurgjike; ai d. b. ende i studiuar. Aktualisht, një fabrikë është duke u ndërtuar në Urale për përpunimin e xeheve të klasës së parë.
Nikeli është një metal kimikisht joaktiv argjend-bardhë. Ky element shënohet me simbolin Ni dhe është në grupin e dhjetë të periudhës së katërt të sistemit periodik.
Një histori mjaft interesante lidhet me origjinën e emrit të këtij elementi. Çështja është se emri Nikollaus në mitologjinë gjermane ata e quanin një person të djallëzuar, shpirt të keq, me dy fytyra. Kjo shpjegohet me faktin se minerali nga i cili përftohet nikeli nga jashtë është shumë i ngjashëm me të, por për nga përbërja kimike është arsenid i nikelit (piritet e kuq të nikelit), gjatë shkrirjes së të cilit lirohen gazra helmues arseniku. Përpjekjet për të izoluar bakrin ishin të pasuksesshme, por në 1751 mineralologu suedez Kronstedt izoloi oksidin e gjelbër. Pasi e restauroi atë, studiuesi mori një metal, i cili më vonë u bë i njohur si nikelit.
Gjetja e nikelit në natyrë
Xeherorët kryesorë të nikelit:
- nikelinë (piritet e kuq të nikelit, kupfernikeli) NiAs;
- millerite (pirit i verdhë i nikelit) NiS;
- pentlandit (Fe,Ni)₉S8;
- piritet magnetike (Fe, Ni, Cu)S;
- shkëlqim arsenik-nikel (gersdorfite) NiAsS.
Aplikimi i nikelit
Dhe megjithëse ky element është kimikisht joaktiv, ai ka gjetur aplikimin e tij të gjerë në industri. Për shembull, metalet e tjera janë të veshura me nikel për t'i mbrojtur ato. Është gjithashtu e mundur të bëhen pllaka metalike shumë të holla nga Ni, të cilat përdoren në elektronikë, në veçanti, në bateri.
Lidhjet e nikelit përdoren gjithashtu në mënyrë aktive në protetikë dhe në prodhimin e sistemeve të kllapave.
Vetitë fizike të nikelit
Nikeli është një metal i bardhë argjendi që nuk njolloset. Në ajër, ajo është e mbuluar.
Nikeli është shumë i fortë, por në të njëjtën kohë mjaft i urtë dhe i lakueshëm.
Pika e shkrirjes është 1455 °C, pika e vlimit është rreth 2900 °C, dendësia është 8.90 kg/dm³.
Nikeli është një feromagnet me një pikë ≈ 358°C.
Vetitë kimike të nikelit
Nikeli në përbërje mund të ketë gjendjet e mëposhtme të oksidimit: +1, +2, +3 dhe +4. Komponimet në të cilat nikeli ka një gjendje oksidimi +4 janë shumë të rralla dhe të paqëndrueshme. Kur nxehet mbi 800 °C, nikeli reagon me oksigjenin për të formuar një oksid:
2Ni + O₂ → 2NiO
Minerali bunsenit (NiO)
Pluhur nikel në ajër. Si rezultat, formohen oksidet e nikelit:
5Ni + 3O2 → 3NiO + Ni2O3
Reagon me monoksidin e karbonit për të formuar gazin helmues karbonil:
Ni + 4СO → Ni(СO)₄
Në temperaturë të lartë, ai ndërvepron me azotin, duke formuar nitridin e nikelit:
Ni + N2 = Ni3N2
Një reaksion ekzotermik ndodh me squfurin:
Me karbon, bor, silikon, fosfor, kur nxehen, formohen edhe komponime me përbërje jo stoikiometrike, për shembull:
3Ni + C = Ni3C,
2Ni + B = Ni2B,
3Ni + P = Ni3P.
Metali reagon me halogjenet për të formuar halogjene:
Ni + Cl2 = NiCl2.
Nikeli është në gjendje të thithë hidrogjenin, duke formuar kështu zgjidhje të ngurta të hidrogjenit në nikel.
Metali i nikelit reagon me acidin nitrik
3Ni + 8HNO3 = 3Ni(NO3)2 + 2NO + 4H2O
Kur nxehet, ai reagon me acidet nitrik dhe sulfurik të përqendruar:
Ni + 2H2SO4 = NiSO4 + SO2 + 2H2O,
Ni + 4HNO3 = Ni(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O.
Sulfat nikeli anhidrik
Me solucione të holluara të acideve klorhidrik dhe sulfurik:
Ni + 2HCl = NiCl2 + H2,
Ni + H2SO4 = NiSO4 + H2.
Nikeli zhvendos metalet që ndodhen në të djathtë të tretësirave të tyre të kripës në serinë elektrokimike të tensioneve:
Ni + CuSO4 = NiSO4 + Cu.
Nikeli nuk ndërvepron me ujin, alkalet dhe fluorin edhe kur nxehet. do të gjeni eksperimente interesante mbi studimin e vetive kimike të metaleve.
Reaksioni i zbulimit të joneve të nikelit
Për të kryer një reaksion cilësor për nikelin, përdoret reagenti i Chugaev (dimetilglioksimi). Nëse shtoni reagentin Chugaev në një zgjidhje amoniaku të një kripe nikeli, formohet një precipitat i ndritshëm i kuq. Jonet e nikelit mund të zbulohen duke përdorur këtë reagim. Është e mundur të përcaktohet përmbajtja e nikelit edhe me një përmbajtje të ulët të joneve të tij në tretësirë - në çdo rast, kur shtohet reagenti, tretësira do të kthehet në ngjyrë të kuqe.
Nikeli është elementi i 17-të kimik i sistemit periodik të Mendelejevit me numër atomik 28. Substanca është një metal kalimtar, i dalluar për plasticitetin e tij dhe ka një ngjyrë karakteristike argjendi-bardhë. Nuk tregon aktivitet të fortë kimik. Vetë emri i substancës në gjermanisht do të thotë "shpirt malor". Nikeli është i njohur për njerëzit që nga shekulli i 17-të, por ende nuk është izoluar në një substancë të veçantë. Ai u takua në xehet e bakrit gjatë nxjerrjes së bakrit dhe u quajt bakër fals (kupfernickel) nga fryma e maleve. Izolimi i substancës si një metal i veçantë u krye nga Axel Krostedt në 1751 dhe e quajti atë "nikel".
Në mesin e shekullit të 18-të, njerëzit ishin të njohur 12 metale, si dhe squfuri, fosfori, karboni dhe arseniku. Në të njëjtën kohë, atyre iu shtua nikeli, të cilit iu caktua numri i 17-të.
Karakteristikë e nikelit
Elementi i sapo zbuluar nuk e gjeti aplikimin e tij menjëherë. Vetëm dy shekuj më vonë, njerëzit filluan të përdorin në mënyrë aktive metalin. Ai u bë veçanërisht i popullarizuar në metalurgji. Siç doli, nikeli është një element i shkëlqyer aliazh për çelikun dhe hekurin. Pra, lidhjet me nikel janë shumë rezistente ndaj ndikimeve të ndryshme kimike, nuk i nënshtrohen dëmtimit nga korrozioni dhe gjithashtu mund t'i rezistojnë kushteve të temperaturës shumë të lartë. Për shembull, një aliazh i nikelit dhe hekurit, i cili në metalurgji quhet invar, nuk është në gjendje të zgjerohet nën ndikimin e temperaturave të larta, kjo është një nga arsyet kryesore pse invar përdoret për të bërë shina për hekurudha dhe shumë elementë të tjerë.
Vetitë fizike të nikelit
Nikeli është një metal me një nuancë karakteristike të verdhë-argjendi. Në ajër të hapur, ajo ruan ngjyrën dhe shkëlqimin e saj, nuk zbehet. Fortësia e metalit Brinell është 600-800 MN/m 2. Pavarësisht ngurtësisë së tij mjaft të lartë, metali i përshtatet mirë ndikimeve dhe trajtimeve të ndryshme fizike, duke përfshirë falsifikimin dhe lustrimin. Kjo lejon që nikel të përdoret për të prodhuar sende shumë të holla dhe delikate.
Metali ka veçori magnetike edhe në temperatura mjaft të ulëta (deri në -340 0 C). Nuk i nënshtrohet dëmtimit nga korrozioni.
| numer atomik | 28 |
| Masa atomike, a.u.m | 58,69 |
| Diametri atomik, pm | 248 |
| Dendësia, g/cm³ | 8,902 |
| Kapaciteti specifik i nxehtësisë, J/(K mol) | 0,443 |
| Përçueshmëri termike, W/(m K) | 90,9 |
| Pika e shkrirjes, ° С | 1453 |
| Pika e vlimit, °C | 2730-2915 |
| Nxehtësia e shkrirjes, kJ/mol | 17,61 |
| Nxehtësia e avullimit, kJ/mol | 378,6 |
| Vëllimi molar, cm³/mol | 6,6 |
| Grupi metalik | Metaleve të rënda |
Vetitë kimike të nikelit
Nikeli ka numrin atomik 28 dhe shënohet në nomenklaturën kimike me simbolin Ni. Ka një masë molare prej 58.6934 g/mol. Një atom nikel ka një rreze prej 124 pm. Elektronegativiteti i tij në shkallën Pauling është 1.94, potenciali elektronik është 0.25 V.
Metali nuk është i ekspozuar ndaj efekteve negative të ajrit dhe ujit. Kjo është për shkak të formimit në sipërfaqen e tij të një filmi në formën e oksidit të nikelit (NiO), i cili parandalon oksidimin e tij të mëtejshëm.
Reagon me oksigjen vetëm në kushte të caktuara, në veçanti, me ngrohje të fortë. Në temperatura të larta, është gjithashtu në gjendje të ndërveprojë me absolutisht të gjithë halogjenët.
Tregon një reagim të dhunshëm në acidin nitrik, si dhe në tretësirat me amoniak. Megjithatë, disa kripëra, të tilla si kripërat klorhidrike dhe sulfurike, e tretin metalin mjaft ngadalë. Por në acidin fosforik, ai nuk shpërndahet fare.
Marrja e nikelit
Materiali kryesor për nxjerrjen e nikelit janë xehet e sulfurit të bakrit-nikelit. Pra, është nga xeherore të tilla që rreth 80% e nikelit merret nga prodhimi i përgjithshëm në botë, duke përjashtuar Rusinë. Xeherorët i nënshtrohen pasurimit selektiv me flotacion, pas së cilës koncentratet e bakrit, nikelit dhe pirotitit ndahen nga minerali.
Për të marrë metal të pastër, përdoret koncentrati i xehes së nikelit, i cili së bashku me flukset shkrihet në miniera elektrike ose furra reverberuese. Si rezultat i këtij procesi, shkëmbinjtë e mbetur ndahen dhe nikeli rikuperohet në formë mat, i cili përmban deri në 15% nikel.
Ndonjëherë, përpara se koncentrati të dërgohet për shkrirje, ai i nënshtrohet pjekjes dhe grumbullimit. Përbërja e shkrirjes sulfide (mat) pas procesit të shkrirjes përmban gjithashtu Fe, Co dhe pothuajse tërësisht Cu, si dhe metale fisnike. Më tej, hekuri ndahet, pas së cilës mbetet një aliazh, i cili përmban bakër dhe nikel. Aliazhi i nënshtrohet ftohjes së ngadaltë, pas së cilës bluhet imët dhe dërgohet për notim të mëtejshëm për të ndarë këta dy elementë. Cu dhe Ni gjithashtu mund të ndahen nga i ashtuquajturi proces karbonil, i cili bazohet në kthyeshmërinë e reaksionit.
Më të zakonshmet janë tre mënyra për të marrë nikelin:
- restauruese. Si bazë merret minerali silikat, nga i cili, me pjesëmarrjen e pluhurit të qymyrit, formohen fishekë hekur-nikel, që përmbajnë nga 5% deri në 8% nikel. Për këtë proces përdoren furrat me tuba rrotullues. Pas kësaj, fishekët pastrohen nga squfuri, kalcinohen dhe trajtohen me një zgjidhje amoniaku, nga e cila fitohet nikeli pas acidifikimit.
- Karbonil. Kjo metodë quhet edhe metoda Mond. Bazuar në prodhimin e bakër-nikelit mat nga minerali sulfide. CO kalohet mbi mat nën presion të lartë, si rezultat i të cilit formohet nikel tetrakarbonil, nga i cili, nën ndikimin e temperaturave të larta, lirohet nikel shtesë i pastër.
- Aluminotermike. Kjo metodë bazohet në rikuperimin e nikelit nga minerali oksid: 3NiO + 2Al = 3Ni + Al 2 O 3
Komponimet e nikelit
Nikeli formon shumë komponime të ndryshme, organike dhe inorganike, secila prej të cilave përdoret në fusha të caktuara të veprimtarisë njerëzore.
Komponimet inorganike të nikelit
Ndër këto, vlen të përmenden oksidet. Në veçanti, monoksidi i tij, formimi i të cilit ndodh si rezultat i reagimit të metalit dhe oksigjenit në një temperaturë mjaft të lartë që tejkalon 500 0 C, përdoret si një material nga i cili prodhohen bojëra dhe smalt në prodhimin e qeramikës dhe qelqit. Dhe në prodhimin e anodave, të cilat përdoren në bateritë alkaline, përdoret seskuoksidi i nikelit Ni 2 O 3. Për ta marrë atë, nitrati i nikelit ose klorati i nikelit i nënshtrohet ngrohjes shumë të ngadaltë.
Jo vendi i fundit i jepet hidroksideve të nikelit. Për shembull, Ni(OH) 2 formohet si rezultat i veprimit të alkaleve në tretësirat ujore të kripërave të nikelit. Ky hidroksid karakterizohet nga një ngjyrë jeshile e lehtë. Nga hidroksidi i nikelit, nën ndikimin e një agjenti oksidues në një mjedis alkalik, formohet një oksid i hidratuar, në bazë të të cilit funksionon bateria alkaline Edison. Avantazhi i kësaj baterie është aftësia e saj për të qëndruar pa ngarkesë për një kohë të gjatë, ndërsa një bateri konvencionale e plumbit nuk mund të qëndrojë e pakarikuar për një kohë të gjatë.
Kripërat e nikelit (II), si rregull, formohen si rezultat i ndërveprimit të NiO ose Ni (OH) 2 me acide të ndryshme. Kripërat e tretshme të nikelit, në shumicën e rasteve, formojnë hidrate kristalore. Kripërat e patretshme janë Ni 3 (PO 4) 2 fosfat dhe Ni 2 SiO 4 silikat. Hidratet dhe tretësirat e kristalit karakterizohen nga një ngjyrë jeshile, dhe kripërat anhidër karakterizohen nga një ngjyrë e verdhë ose kafe-verdhë.
Ekzistojnë gjithashtu komponime komplekse të nikelit (II). Për formimin e tyre, oksidi i nikelit shpërndahet në një zgjidhje amoniaku. Nikel dimetilglioksimat Ni(C 4 H 6 N 2 O 2) 2 përdoret si reagim ndaj joneve të nikelit. Karakterizohet nga ngjyrosja e një mjedisi acidik në të kuqe.
Komponimet e nikelit (III) janë komponimet më pak tipike të nikelit. Prej tyre njihet një substancë e zezë, e cila përftohet si rezultat i oksidimit të hidroksidit të nikelit (II) në një mjedis alkalik me hipoklorit ose halogjene:
2Ni(OH) 2 + 2NaOH + Br 2 = Ni 2 O 3 *H 2 O + 2NaBr + H 2 O
Komponimet organike të nikelit
Lidhja Ni-C kryhet në dy mënyra:
- Lloji Y. Komponime të tilla quhen komplekse y. Këto përfshijnë komponime që kanë formën e mëposhtme: dhe, ku R=Alk ose Ar, L=PR3, ku X është një acidoligand.
- R-lloj. Ato quhen p-komplekse. Këto përfshijnë komponimet organonikelale të alkenit dhe polienit, të cilat përfshijnë nikelin në gjendjen e oksidimit zero. Komponime të tilla karakterizohen, si rregull, nga një strukturë trigonale ose tetrahedrale.