Как определить никель или нет

Никель, свойства атома, химические и физические свойства.

Поделиться в:

58,6934(4) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 8 4s 2

Никель — элемент периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с атомным номером 28. Расположен в 10-й группе (по старой классификации — побочной подгруппе восьмой группы), четвертом периоде периодической системы.

Физические свойства никеля

Никель. Нержавейка. Как определить состав ?

Атом и молекула никеля. Формула никеля. Строение атома никеля:

Никель (лат. Niccolum, от ср. нем. Nickel – «озорник») – химический элемент периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с обозначением Ni и атомным номером 28. Расположен в 10-й группе (по старой классификации – побочной подгруппе восьмой группы), четвертом периоде периодической системы.

Никель – металл. Относится к переходным металлам, а также к группе тяжёлых, цветных металлов .

Никель обозначается символом Ni.

Как простое вещество никель при нормальных условиях представляет собой ковкий, пластичный металл серебристо-белого цвета.

Молекула никеля одноатомна.

Химическая формула никеля Ni.

Электронная конфигурация атома никеля 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 8 4s 2 . Потенциал ионизации (первый электрон) атома никеля равен 737,14 кДж/моль (7,639878(17) эВ).

Строение атома никеля. Атом никеля состоит из положительно заряженного ядра (+28), вокруг которого по четырем оболочкам движутся 28 электронов. При этом 26 электронов находятся на внутреннем уровне, а 2 электрона – на внешнем. Поскольку никель расположен в четвертом периоде, оболочек всего четыре. Первая – внутренняя оболочка представлена s-орбиталью.

Вторая – внутренняя оболочка представлена s- и р-орбиталями. Третья – внутренняя оболочка представлена s-, р- и d-орбиталями. Четвертая – внешняя оболочка представлена s-орбиталью. На внутреннем энергетическом уровне атома никеля на 3d-орбитали находится шесть спаренных и два неспаренных электрона.

На внешнем энергетическом уровне атома никеля – на s-орбитали находится два спаренных электрона. В свою очередь ядро атома никеля состоит из 28 протонов и 31 нейтрон.

Радиус атома никеля (вычисленный) составляет 149 пм.

Атомная масса атома никеля составляет 58,6934(4) а. е. м.

Никель химически малоактивен.

Источник: xn--80aaafltebbc3auk2aepkhr3ewjpa.xn--p1ai

Никель как химический элемент таблицы Менделеева

Н Никель является химическим элементом таблицы Менделеева с атомным номером 28 и условным обозначением Ni. Никель представляет собой серебристо-белый блестящий металл с золотистым оттенком.

• Как был открыт Никель;
• Где и как добывают Никель;
• Распространенность Никеля;
• Применение Никеля;
• Интересные факты

Как был открыт Никель

История никеля как химического элемента начинается сравнительно недавно. Дело в том, что никель очень похож на серебро и осознанное применение никеля началось относительно недавно. Ключевое слово в предыдущей фразе «осознанное», так как анализы археологов показывают, что изделия из никеля можно отследить вплоть до 3500 года до Нашей Эры.

Древнекитайские тексты указывают на то, что медноникелевый сплав (купферникель) был довольно популярен начиная приблизительно с 1700 по 1500 год до Нашей Эры. В те времена ее называли «белая медь». Такие правители Агафокл Дикайос(190 — 180 год до Нашей Эры), Евтидем II(180 год до Нашей Эры) чеканили монеты именно из этого сплава.

Открытие самого химического элемента произошло только в 1751 году. В этом году шведский химик и минеролог Аксель Фредерик Кронштедт обнаружил ранее неизвестный металл в купферникеле. Аксель назвал этот элемент в честь горного духа Никеля.

Купферникель долгое время был единственным источником никеля на Земле, пока не открыли рудники кобальта, где никель является побочным продуктом производства. Это событие произошло около 1824 года. Первая крупномасштабная плавка никеля началась в Норвегии в 1848 году из пирротина. Далее начали открывать и осваивать новые источники никеля.

В том числе и в России была обнаружена и освоена никелевая шахта. Добыча никеля началась в Норильске в 1883 году.

Где и как добывают Никель

Ежегодная мировая добыча никеля составляет около 2,3 млн тонн. Ведущими странами-производителями являются Индонезия, Филиппины, Россия, Австралия и Канада. Причем на Индонезию, Филиппины и Россию приходится около половины мировой добычи — 560, 340 и 210 тысяч тонн соответственно. Крупнейшими месторождениями, за вычетом РФ, в Европе является Финляндия и Греция. По предварительным оценкам у этих двух стран запасы никеля составляют более 130 миллионов тонн.

Сам никель добывают из никельсодержащей руды обычным методом обжига и восстановления. После этого процесса получается элемент чистотой порядка 75%. Во многих случаях изготовления нержавеющей стали такой чистоты никеля достаточно. Современных методов обработки никелевой руды достаточно много. При этом даже в некоторых случаях процент чистоты элемента увеличивается.

Общая картина получения чистого никеля выглядит следующим образом. Сульфидная руда обрабатывается пирометаллургическими методами для получения штейна, который является промежуточным звеном при получении никеля. Никелевый штейн обрабатывается по методу Шеррита-Гордона, который заключается в первоначальном удалении меди с помощью сероводорода. Оставшееся соединение кобальта и никеля разделяется растворителем. В ходе этих операций получается никель чистотой свыше 99%.

Мировая цена на никель очень не стабильна и зависит от многих факторов. К примеру, в 2007 году стоимость тонны никеля оценивалась в 52 300 американских долларов. В 2017 году стоимость такой же массы оценивалась в 11 000$.

Распространенность Никеля

Распространенность такого химического элемента как никель является довольно неоднозначной. Содержание никеля в земной коре составляет около 0,008%. Основываясь на геохимических и геофизических данных предполагается, что большая часть никеля содержится в ядре Земли. Там он образует железно-никелевые сплавы при огромной температуре и его массовая доля составляет около 5%.

В металлической (элементарной) форме никель встречается очень редко. На сегодняшний день по всему миру насчитывается только 50 мест. Эти месторождения принадлежат таким странам как Россия, США, Китай, Канада и Австралия.

Применение Никеля

Применение никеля на сегодняшний день является не самым широким. В процентном соотношении их можно разделить на следующие подгруппы. 68% никеля расходуется на производство нержавеющих сталей. 10% расходуется на производство цветных сплавов. 9% приходится на изготовление гальванических покрытий.

7% тратится ежегодно на производство легированных сталей. 3% расходуется на литейное производство и оставшиеся 4% на другие нужды, в том числе и на производство батарей.

Никель используется во многих специфических и узнаваемых промышленных и потребительских товарах. В пример можно привести алникомагниты, монеты, заряжаемые батареи, гитарные струны и исполнительные элементы микрофонов. Так же никель используется в качестве гальванических покрытий на сантехнике и специальных сплавах, таких как пермаллой, элинвар и инвар. Еще одним практическим применением никеля является окрашивание стекла в зеленый цвет.

Никель преимущественно является легированным металлом, и его основное применение — в никелевых сталях и никелевых чугунах, в которых он обычно увеличивает предел прочности на разрыв, ударную вязкость и предел упругости. Он широко используется во многих других сплавах, в том числе никелевых латунях и бронзах, а также в сплавах с медью, хромом, алюминием, свинцом, кобальтом, серебром и золотом. Никелевая пена или никелевая сетка используется в газодиффузионных электродах для щелочных топливных элементов.

Интересные факты

Интересных фактоа связанных с никелем достаточно много. В первую очередь стоит отметить тот факт, что никель является довольно аллергенным веществом. У людей с повышенной чувствительностью возможно возникновение никелевой аллергии. Около 10% от всех новорожденных детей имеют повышенную чувствительность к никелю.

За 2008 год Американское сообщество контактного дерматита признало никель аллергеном года. В ученом мире существует довольно много интересных теорий. Одной из таких является то, что никель выделившийся в результате извержения вулканов способствовал росту количества бактерий Methanosarcina. Этот вид бактерий способен вырабатывать метан и в результате извержений вулканов «Сибирской ловушки» в этой местности погибли все анаэробные организмы. Количество этих бактерий увеличилось на столько, что производимый ими метан попросту вытеснил кислород.

Источник: biobloger.ru

Дьявольская медь или невероятная история никелирования

Никель вводят в сплав в качестве основного легирующего компонента. Он значительно повышает твердость меди. Металлы наделены редкой особенностью, они полностью растворяются друг в друге. При сплавлении, в зависимости от пропорции, однородные сплавы двух металлов изменяют свои свойства следующим образом:

• Усиливается устойчивость к действию кислот и щелочей.
• Увеличивается жаропрочность.
• Вырабатывается стойкость к коррозии.
• Повышается упругость и прочность.
• Понижается температурный коэффициент сопротивления.

Классификация

Используя механические, химико-физические свойства, а также область применения, сплавы меди с никелем условно можно подразделить на две основные группы:

• Конструкционные – характеризуются высокой антикоррозийной устойчивостью и большой прочностью. К ним относятся мельхиоры, содержащие до 30% никеля и небольшие количества других металлов, нейзильберы, обладающие отличной прочностью и особый сплав куниаль с добавками алюминия, который хорошо обрабатывается давлением.

Сплавы находят применение для изготовления деталей, используются в приборах, теплообменных аппаратах, поэтому к ним предъявляются жесткие требования по химическому составу и физическим характеристикам.

Самодельные электролизные кабели

Ниже приведен пример самостоятельного изготовления устройства электролиза с питанием от 9-вольтовой батареи.

Конструкция устройства, помогающая определить никель или железо непосредственно в домашних условиях. Останется только купить индикаторную бумагу для определения конкретного металла Комплектующие детали и аксессуары устройства:

• батарея питания на 9 вольт,
• интерфейс для подключения батареи,
• поливинилхлоридная трубка,
• фен для волос (для подогрева раствора),
• пинцет из нержавеющей стали.

Крепление провода (минусового) к пинцету сделать просто. Достаточно просверлить в рукоятке пинцета отверстие под винт диаметром 3 мм и установить кольцевую клемму с отверстием. Провод, тонкий, многожильный, изолированный, крепится на клемму стандартно, — с помощью паяльника и припоя.

Плюсовой провод батареи, того же стандарта, что и минусовой, крепится к зажиму «крокодил». В разрыв провода включается постоянный резистор: 300-360 Ом, 0,25 Вт. Для нормальной работы ток цепи установки электролиза должен быть в пределах 25-30 мА (регулируется резистором).

Мельхиор

Сплав меди с никелем, название которого — мельхиор, может содержать в своем составе до 22% основного легирующего компонента никеля, около 80% меди и не больше 0,6 % примесей. У него отмечают высокую прочность, пластичность, коррозийную стойкость.

Сплав хорошо поддается механической обработке, его штампуют, режут, чеканят, паяют, полируют, воздействуют давлением в любом виде (в холодном и горячем). Мельхиор выпускается в виде лент, полос и труб. Металл обладает серебристым цветом. Он идет на производство конденсаторных труб, деталей кондиционеров, применяется в приборостроении.

Кроме того, из сплава делают медицинские изделия, недорогие ювелирные украшения, монеты и посуду. Для улучшения внешнего вида изделия покрывают тонким слоем серебра.

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 (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…

Рекомендуем: ОСМИЙ — тяжелее нет металла

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.

Познавательно: «никель» — так десятилетиями называют 5-центовую монету в США (хотя никеля в ней только 25%, остальное медь).

Нейзильберы

Сплавы никеля, меди и цинка содержат в своем составе до 35 процентов никеля и 45 процентов цинка, а остальное – медь. У нейзильберов (в переводе с немецкого языка «нового серебра») отмечается красивый серебристый цвет, они не поддаются окислению на воздухе, проявляют стойкость в растворах органических кислот и солей. Благодаря высокой коррозийной стойкости неферромагнитные сплавы находят применение в приборостроении, используются для изготовления медицинских инструментов, часовых механизмов.

При изготовлении изделий для ювелирной промышленности в сплавы добавляют раскислители, которые позволяют понизить количество оксида меди, увеличить пластичность и прочность. При увеличении в сплаве никеля, возрастает его твердость и прочность. При введении алюминия, сплавы становятся дисперсно-твердеющими, при этом повышается и стойкость к коррозии. Присутствие свинца в нейзильберах придает металлу упругость и способствует улучшению обработки резанием.

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.

Рекомендуем: ХРОМ — блеск и защита

Сплавы высокого сопротивления

Для изготовления электронагревательных приборов требуются проводники материал, которых обладает высоким удельным и низким показателем температурного коэффициента сопротивления. Точные сопротивления для приборов, как правило, изготовляют из манганинов – это сплав меди, никеля и марганца. В его состав входит 86% меди, марганца 13% и никеля около 3%. Для стабилизации в манганины вводят небольшое количество железа, серебра и алюминия. У сплавов высокая температура плавления, составляющая 960 градусов, средняя плотность чуть больше 8 г/см куб. и оранжевый цвет.

Манганины мало зависят от температуры электрического сопротивления, что очень важно для применения их в электроизмерительных устройствах с повышенной степенью точности. Еще одним достоинством сплавов является очень небольшая термо-ЭДС в паре с медью. Для стабилизации электромеханических свойств проводят искусственное старение манганина. Проволоку нагревают в вакууме до 400 градусов около двух часов, после этого продолжительное время выдерживают при комнатной температуре для получения стабильных свойств. Сплав находит применение для изготовления добавочных сопротивлений, катушек, шунтов, высокоточных измерительных приборов.

Ищем никель по всему свету

Металл занимает пятое место по распространенности на Земле.

Рекомендуем: БРОНЗА — сплав для всех времен и народов

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

Добыча ведется как открытым, так и подземным способами.

Можно было бы гордиться: на территории России объем добываемых руд самый большой в мире.

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

• Канада (провинция Онтарио);
• Австралия (штат Западная Австралия);
• Индонезия (3 карьера, но все принадлежат государству);
• Новая Каледония (5 карьеров; три из них принадлежат французской фирме).

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:

• халькопирит;
• пирротин;
• гарниерит;
• пирит;
• ревдинскит;
• магнетит;
• никелин;
• миллерит и другие минералы.

Константан

Какой сплав меди и никеля, наряду с манганином, относится к сплавам высокого электрического сопротивления? Это константан, он содержит до 65% меди, до 41% никеля и около 2% марганца. Этот сплав имеет специфический серебристый тон, среднюю плотность и температуру плавления 1270 градусов. Промышленность выпускает из константана проволоку, диаметр которой составляет 0,02-5 миллиметров.

Значительная термо-ЭДС в паре с медью ограничивает использование сплава в точных электроизмерительных приборах. Зато он находит применение в термопарах для измерения температуры до 300 градусов.

Константановая проволока из сплава меди с никелем подвергается особой термической обработке путем нагрева ее до 900 градусов и последующего охлаждения. В результате на ее поверхности образуется темно-серая оксидная пленка, которая образует изоляционный слой и не требует дополнительного защитного покрытия. Сплав хорошо поддается механической обработке, поэтому имеет высокие технологические свойства. Он находит применение в измерительных приборах, электронагревательных элементах и реостатах с температурой до 400 градусов.

Источник: nicespb.ru