Նիկել

Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից
28 ԿոբալտՆիկելՊղինձ
Ջրածին Հելիում Լիթիում Բերիլիում Բորр Ածխածին Ազոտ Թթվածին Ֆտոր Նեոն Նատրիում Մագնեզիում Ալյումին Սիլիցիում Ֆոսֆոր Ծծումբ Քլոր Արգոն Կալիում Կալցիում Սկանդիում Տիտան Վանադիում Քրոմ Մանգան Երկաթ Կոբալտ Նիկել Պղինձ Ցինկ Գալիում Գերմանիում Արսեն Սելեն Բրոմ Կրիպտոն Ռուբիդիում Ստրոնցիում Իտրիում Ցիրկոնիում Նիոբիում Մոլիբդեն Տեխնեցիում Ռութենիում Ռոդիում Պալադիում Արծաթ Կադմիում Ինդիում Անագ Ծարիր Թելուր Յոդ Քսենոն Ցեզիում Բարիում Լանթան Ցերիում Պրազեոդիում Նեոդիում Պրոմեթիում Սամարիում Եվրոպիում Գադոլինիում Տերբիում Դիսպրոզիում Հոլմիում Էրբիում Թուլիում Իտերբիում Լյուտեցիում Հաֆնիում Տանտալ Վոլֆրամ Ռենիում Օսմիում Իրիդիում Պլատին Ոսի Սնդիկ Թալիում Կապար Բիսմունտ Պոլոնիում Աստատ Ռադոն Ֆրանցիում Ռադիում Ակտինիում Թորիում Պրոտակտիում Ուրան Նեպտունիում Պլուտոնիում Ամերիցիում Կյուրիում Բերկլիում Կալիֆորնիում Էյնշտեյնիում Ֆերմիում Մենդելեևիում Նոբելիում Լոուրենցիում Ռեզերֆորդիում Դուբնիում Սիբորգիում Բորիում Հասիում Մեյտներիում Դարմշտադտիում Ռենտգենիում Կոպերնիցիում Ունունտրիում Ֆլերովիում Ունունպենտիում Լիվերմորիում Ունունսեպտիում ՈւնունօկտիումՔիմիական տարրերի պարբերական համակարգ
28Ni
Cubic-face-centered.svg
Electron shell 028 Nickel.svg
Նիկել
արծաթա-սպիտակացվուն մետաղ
Ատոմի հատկություններ
Անվանում, սիմվոլ, կարգաթիվ Նիկել/ Niccolum (Ni), 28
Խումբ, պարբերություն, բլոկ 8, 4, d
Ատոմային զանգված
(մոլային զանգված)
58,6934(4)[1] զ. ա. մ. (գ/մոլ)
Էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիա [Ar] 3d8 4s2
Ատոմի շառավիղ 124 պմ
Քիմիական հատկություններ
Կովալենտային շառավիղ 115 պմ
Իոնի շառավիղ (+2e) 69 պմ
Էլեկտրաբացասականություն 1,91 (Պոլինգի սանդղակ)
Էլեկտրոդային պոտենցիալ Fe←Fe3+ −0,04 В
Fe←Fe2+ −0,44 В
Օքսիդացման աստիճաններ +2, +3
Իոնիզացման էներգիա
(առաջին էլեկտրոն)
 758,1 (7,86) կՋ/մոլ (էՎ)
Պարզ նյութի թերմոդինամիկական հատկություններ
Խտություն (ս. պ.-ում) 8,902 գ/սմ³
Հալման ջերմաստիճան 1 726
Եռման ջերմաստիճան 3 005
Գոլորշիացման տեսակարար ջերմունակություն 6088 կՋ/կգ ~ 340 կՋ/մոլ
Մոլյար ջերմունակություն 26,1[2] Ջ/(Կ·մոլ)
Մոլային ծավալ 6,6 սմ³/մոլ
Պարզ նյութի բյուրեղացանց
Բյուրեղացանցի կառուցվածք խորանարդ
Բյուրեղացանցի տվյալներ 3,524
Դեբայի ջերմաստիճան 375 Կ
Այլ հատկություններ
Ջերմահաղորդականություն (300 Կ) 90,9 Վտ/(մ·Կ)
28
Նիկել
Ni
58,693
3d84s2

Նիկել (լատ.՝ Niccolum), քիմիական տարր է որի նշանն է Ni, տարրերի պարբերական համակարգի 4-րդ պարբերության 8-րդ խմբի տարր, կարգահամարը՝ 28, ատոմական զանգվածը՝ 58,70։ d տարր է, ատոմի էլեկտրոնային թաղանթների կառուցվածքն է 3s23p63d84s2, К և Լ թաղանթները լրացված են։

Բնական նիկելը բաղկացած է 58Ni (67, 76 %), 60Ni (26,16%), 61Ni (1,25%), 62Ni (3,66% )ե 64Ni (1,16% ) կայուն իզոտոպներից։ Ատացվել են 56, 59, 63, 65 և 66 զանգվածի թվերով արհեստական ռադիոակտիվ իզոտոպներ, որոնցից ավելի երկարակյաց են 59Ni (Т1/2= = 8•104 տարի) և 63Ni (T1/2=91,6 տարի)։

Պատմություն և անվանում[խմբագրել]

Նիկելը հայտնաբերել (1751), անջատելն անվանել է շվեդ, քիմիկոս Ս․ Քրոնստեդտը (1722-1765

Անվանումը ծագում է կուպֆերնիկել միներալի (NiAs) անունից։ 17-րդ դարից հայտնի այդ միներալը արտաքին տեսքի պատճառով շփոթության մեջ էր գցում պղնձահանք փնտրող լեռնագործներին, որոնք էլ նրան անվանեցին kupferni- cel (գերմ.՝ Kupfer - պղինձ և Nickel - լեռնային ոգի, չար ոգի)։

Նիկելի հարուստ հանքավայրերի (Նոր Կալեդոնիա, Կանադա) և պողպատն «ազնվացնելու» հատկության հայտնաբերումը (19-րդ դար վերջ) բերեց նիկելի արտադրության ընդլայնմանը։ Մինչ այդ նիկելը օգտագործվում էր միայն ոսկերչության մեջ՝ արծաթանման համաձուլվածքների ձևով։

Ֆիզիկական հատկություններ[խմբագրել]

Նիկելը սպիտակ արծաթափայլ, կռելի մետաղ է, հալ․ ջերմաստիճանը՝ 1453 °C, եռմանը՝ 2730 °C, խտությունը՝ 8900 կգ/մ3։ Ֆեռոմագնիսական է։ Միջին ակտիվության քիմիական տարր է։ Քիմիական հատկություններով նման է երկաթին և կոբալտին, մասամբ՝ նաև պղնձին ու ազնիվ մետաղներին։

Սովորական պայմաններում քիմիապես կայուն է։ Միացություններում ունի +1-ից +4 օքսիդացման աստիճան[3] (գերազանցապես +2)։ Լարվածության շարքում գտնվում է երկաթից աջ (ջրածնից՝ ձախ)։ Դանդաղ լուծվում է նոսր թթուներում՝ առաջացնելով Ni(II)-ի աղեր։ Չի լուծվում ջրում և ալկալիներում:

Քիմիական հատկություններ[խմբագրել]

Նիկելը կլանում է H2, СО և դառնում փխրուն։ Ստացվել և նկարագրվել են NiH2, NiH և NiH4 հիդրիդները, որոնք ջրածնի լուծույթներ են պինդ նյութերում։ Թթվածնի հետ միանում է 500 °C-ից բարձր տաքացնելիս (նուրբ փոշին օդում ինքնաբոցավառվում է)՝ առաջացնելով օքսիդներ։ Նիկելի օքսիդը՝ NiO, բաց կանաչավուն փոշի է, չի լուծվում ջրում (նախօրոք շիկացրածը՝ նաև թթուներ)։

Հիմնային օքսիդ է։ Հիդրօքսիդը՝ Ni(OH)2 լուծվում է թթուներում և ամոնիակում իոններ պարունակող լուծույթներում։ Ni2O3, NiO2 և Ni(OH)3 անկայուն են և ուժեղ օքսիդիչներ։ Տաքացնելիս նիկելը միանում է հալոգենների, հալկոգենների, ֆոսֆորի, արսենի, սիլիցիումի և բորի հետ։ Նիկելի հալոգենիդները (NiX2) ջրային լուծույթից անջատվում են բյուրեղահիղրատների ձևով։

\mathsf{3 Ni + 8 HNO_3 (30%) \rightarrow 3 Ni(NO_3)_2 + 2 NO + 4 H_2O}
Nickel kugeln.jpg

Ծծմբի, սելենի և տելուրի հետ նիկելը առաջացնում է ջրում անլուծելի, փոփոխական բաղադրության սուլֆիդներ, սելենիդներ և տելուրիդներ։ NiS-ը, Ni3S4 և NiS2-ը հանդիպում են բնության մեջ։ NiS և Ni3S2 կարևոր արդյունաբերական կատալիզատորներ են։ Ազոտի հետ նիկելը չի միանում անգամ շիկացնելիս։ Ամոնիակը նիկելի կամ NiFr-ի հետ տաքացնելիս (445 °C) ստացվում են նիկելի նիտրիդի՝ Ni3N մոխրագույն բյուրեղները։

\mathsf{Ni + 2 H_2SO_4 \rightarrow NiSO_4 + SO_2 + 2 H_2O}

Նիկելի ֆոսֆիդներից կայուն են Ni3P, Ni5P2 և Ni2P։ Հայտնի են նիկելի բնական արսենիդները՝ NiAs, Ni3As (մաուխերիտ) և Ni5As2 (ռամելաբերգիտ)։ NiAs-ի բյուրեղում As-ի ատոմներն ունեն հեքսագոնալային խիտ ծրարված դասավորություն, որոնց մեջ առաջացած օկտաէդրային դատարկություններում տեղավորված են Ni-ի ատոմները։

Նիկելի արսենիդի բյուրեղական կառուցվածքն ունեն բազմաթիվ ներմետաղական միացություններ։ Ածխածինը հեղուկ նիկելում լավ է լուծվում, պինդում՝ վատ (2,7 ատ․% )։ Նիկելի անկայուն կարբիդը՝ Ni3C, ստացվել է V-ի և CO-ի փոխազդեցությամբ՝ 300 °C-ում։ Նիկելը առաջացնում է կայուն սիլիցիդներ՝ Ni2Si, NiSi, NiSi2 և բորիդներ՝ Ni3B, Ni2B, NiB։

Չի փոխազդում ալկալիական և հողալկալիական մետաղների հետ, մյուսների հետ առաջացնում է պինդ լուծույթներ կամ ներմետաղական միացություններ։ Ni(II)-ի և ուժեղ թթուների աղերը լուծելի են ջրում։ Ամենից կիրառականը նիկելիի սուլֆատն է (NiSO4•7H2O), որը լուծույթից անջատվում է բաղադրության զմրուխտագույն բյուրեղների ձևով (անջուրը նարընջադեղին է)։

Նիկելը առաջացնում է վառ կապույտ ամոնիակատներ՝ [Ni(NH3)6]2+ և [Ni(OH)2(NH3)]4։ CO մթնոլորտում նիկելի փոշին տաքացնելիս (50 °C)՝ առաջացնում է կարբոնիլ Ni(CO)4 (անգույն հեղուկ է), որը քայքայելով ստանում են ամենամաքուր նիկել։ Նիկելի առաջացնում է նաև բազմաթիվ այլ կոմպլեքսային միացություններ՝ [Ni(H20)6]2+, [Ni(SCN)6]4-, [Ni(CN)s]3- և այլն:

Նիկելի տարբեր գույները Ni(II), [Ni(NH
3
)
6
]2+
, [Ni(C2H4(NH2)2)]2+, [NiCl
4
]2−
, [Ni(H
2
O)
6
]2+

Բնության մեջ[խմբագրել]

Nickel antimonide.jpg

Նիկելի պարունակությունը երկրակեղևում 5,8․10-3 զանգված % է։ Այն խոր շերտերի տարր է, սովորաբար ուղեկցում է երկաթին և մագնեզիումին։ Առաջացնում է 53 սեփական միներալ։ Երկրակեղեում և կենսոլորտում դանդաղ տեղաշարժվող տարր է։ Մակերևութային ջրերում և կենդանի օրգանիզմներում նիկելի պարունակությունը շատ փոքր է (բույսերում՝ 5•10-5%, կենդանի օրգանիզմներում՝ ջրային՝ 1,6•10-4%, ցամաքային 11•10—6% )։

Նրա մեծ պաշարները կուտակված են պղինձնիկելային սուլֆիդային հանքերում։ Կարեոր միներալներնtեն միլերիտը (NiS), պենալանդիտը (FeNiSe) են։ Բնածին նիկելի և երկաթի համաձուլվածքը մտնում է երկնաքարերի բաղադրության մեջ։ Նիկելը օրգանիզմի համար անհրաժեշտ միկրոտարր է։ Կուտակվում է եղջրացած հյուսվածքներում (հատկապես՝ փետուրներում)։

Հայտնաբերվել է լյարդում, մաշկում և ներզատիչ գեղձերում։ Նիկելի ֆիզիոլոգիական դերը անբավարար է ուսումնասիրված, սակայն հաստատված է, որ նիկելը ակտիվացնում է արգինազ ֆերմենտը, բույսերում՝ մասնակցում ֆերմենտային պրոցեսներին։

Արտադրություն[խմբագրել]

Հանքարդյունաբերության և պաշարներ[4] 2012 (տոննա) 2011 (տոննաs) Պաշարներ (տոննա)
Ավստրալիա 230,000 215,000 20,000,000
Բոտսվանա 26,000 26,000 490,000
Բրազիլիա 140,000 209,000 7,500,000
Կանադա 220,000 220,000 3,300,000
Չինաստան 91,000 89,800 3,000,000
Կոլումբիա 80,000 76,000 1,100,000
Կուբա 72,000 71,000 5,500,000
Դոմինիկյան Հանրապետություն 24,000 21,700 970,000
Ինդոնեզիա 320,000 290,000 3,900,000
Մադագասկար 22,000 5,900 1,600,000
Նոր Կալեդոնիա 140,000 131,000 12,000,000
Ֆիլիպիններ 330,000 270,000 1,100,000
Ռուսաստան 270,000 267,000 6,100,000
Հարավային Աֆրիկա 42,000 44,000 3,700,000
Այլ երկրներ 120,000 103,000 4,600,000
Համաշխարհային արտադրություն (տոննա) 2,100,000 1,940,000 75,000,000

Ստացում[խմբագրել]

Սովորաբար նիկելը ստանում են պղնձանիկելային սուլֆիդային հանքերից։ Կոնցենտրատը միահալում են ֆլյուսի հետ և ստանում շտևյն (սուլֆիդային համաձուլվածքը, հիմնականում Ni2S3), որը պարունակում է 10-15% նիկել, երկաթ, կոբալտ, պղինձ և ազնիվ մետաղներ։

Երկաթը հեռացնում են օքսիդացնելով (հեղուկ շտեյնի միջով օդ են փչում)։ Սառեցնելուց և մանրելուց հետո նիկելը անջատում են ֆլոտացման եղանակով, ստացված սուլֆիդային կոնցենտրատը բովում են և ստանում NiO, որն այնուհետե վերականգնում են էլեկտրական աղեղային վառարաններում։ Նիկելը մաքրում են էլեկտրոլիզի եղանակով։ Սիլիկատային հանքանյութերը վերամշակում են պիրա- կամ հիդրոմետալուրգիական եղանակներով։ Վերջին դեպքում նիկելը լուծահանում են ամոնիակի և ամոնիումի աղերի օգնությամբ, ապա ստանում են կարբոնատը և հետո օքսիդը, որը վերականգնում են։ Օքսիդացված հանքանյութերը երբեմն վերականգնում են պինդ վիճակում և ստանում են ֆեռոնիկել կամ նիկելային թուջ։

Կիկրառություն[խմբագրել]

Turbinenschaufel RB199.jpg

Արտադրվող նիկելի մեծ մասը օգտագործվում է բարձր մեխանիկական, մագնիսական, ջերմաէլեկտրական և այլ հատկություններ ունեցող, կոռոզիակայուն համաձուլվածքներ ստանալու համար։ Ջերմակայուն քրոմնիկելային համաձուլվածքներն օգտագործվում են հրթիռային տեխնիկայում, գազատուրբինային սարքերում և որպես ջեռուցիչներ։ Նիկելը օգտագործվում է նաև էլեկտրականության հիմնային կուտակիչներ պատրաստելու, մետաղների պահպանիչ և դեկորատիվ ծածկույթներ ստանալու համար։ Նիկելից պատրաստում են քիմիական արդյունաբերության համար անհրաժեշտ սարքեր, թիթեղներ, խողովակներ։ Նիկելը կարևոր արդյունաբերական կատալիզատոր է։ Նիկելի կոմպլեքսային միացությունը երկմեթիլգլիօքսիմի հետ՝ (C4H7O2N)2Ni, օգտագործվում է նիկելի վերլուծական որոշման համար։

Նիկելարջասպը՝ NiSO4•7H2O և ամոնիումային կրկնակի սուլֆատը՝ (NH4)2Ni(SO4)2•6H2O, օգտագործվում են մաքուր նիկել ստանալու և մետաղները նիկելապատելու համար։

Տես նաև[խմբագրել]

Ծանոթագրություններ[խմբագրել]

  1. Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg, Glenda O’Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang‑Kun Zhu. Atomic weights of the elements 2011 (IUPAC Technical Report) (en) // Pure and Applied Chemistry. — 2013. — Т. 85. — № 5. — С. 1047-1078. — doi:10.1351/PAC-REP-13-03-02
  2. Редкол.:Кнунянц И. Л. (гл. ред.) Химическая энциклопедия: в 5 т. — Москва: Большая Российская энциклопедия, 1992. — Т. 3. — С. 240. — 639 с. — 50 000 экз. — ISBN 5-85270-039-8
  3. Рипан Р., Четяну И. Неорганическая химия. Химия металлов. — М.: Мир, 1972. — Т. 2. — 871 с.
  4. «Nickel»։ U.S. Geological Survey, Mineral Commodity Summaries։ January 2013։ http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/nickel/mcs-2013-nicke.pdf։ 

Գրականություն[խմբագրել]

  • Eberhard Auer, Siegfried Müller, Rainer Slotta: 250 Jahre Nickel. Vom "nickel" zum "EURO". Verlag Deutsches Bergbau-Museum, Reihe Veröffentlichungen aus dem Deutschen Bergbau-Museum Bochum Bd. 95, Bochum 2001, ISBN 3-921533-81-3.
  • Harry H. Binder: Lexikon der chemischen Elemente - das Periodensystem in Fakten, Zahlen und Daten. Hirzel, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3.

Արտաքին հղումներ[խմբագրել]


Այս հոդվածի կամ նրա բաժնի որոշակի հատվածի սկզբնական կամ ներկայիս տարբերակը վերցված է Քրիեյթիվ Քոմմոնս Նշում–Համանման տարածում 3.0 (Creative Commons BY-SA 3.0) ազատ թույլատրագրով թողարկված Հայկական սովետական հանրագիտարանից։ CC-BY-SA-icon-80x15.png