Никель — это элемент десятой группы, четвертого периода таблицы Менделеева, 28 — атомный номер, обозначение — Ni. Внешний вид — серебристо-белый металл, пластичный, ковкий. На воздухе при обычной температуре покрывается тонкой оксидной пленкой, но не тускнеет. У него высокая коррозийная стойкость, но активно реагирует с азотной кислотой. Может гореть, если в виде порошка, самовоспламеняется на воздухе.
- Температура плавления — 1726 К.
- Температура кипения — 3005 К.
- Структура решетки — кубическая гранецентрированная.
- Химически малоактивен.
Название элемент получил в честь злого духа из немецкой мифологии (Nickel — озорник), потому что при выплавлении руды никеля, начинали выделяться мышьяковые газы, которые незаметно вдыхались горняками.
История открытия
В 1751 году был открыт никель. До его открытия саксонские горняки добывали руду, которая внешне была похожа на медную руду, применяемую для стекловарения.
Попытки получить из этой руды медь были неудачными. Именно ее начал исследовать минералог из Швеции Кронштедт. Он получил зеленый окисел и с помощью восстановления выявил новый металл. А Бергман получил уже металл в чистом виде, а заодно выяснил, что свойства металла сродни железу. Самое интересное, что слово «никель» — это ругательное слово на жаргоне горняков, а еще оно означало — двуличный человек, озорной маленький дух, обманчивый бездельник.
Месторождения
Никелевые руды добываются в Канаде, России: самая крупная компания – «Норильский никель», на Кубе, Украине, ЮАР и Новой Каледонии. По исследованиям 1998 года запасы никеля в рудах оцениваются в количестве около 135 млн.т.
Применение
Никель используется в гальванической промышленности, в сплавах для обработки поверхности металлов, в никель-кадмиевых батареях, в качестве катализатора и пигмента. Чистый никель часто используется в качестве защитного слоя на стальных и медных предметах. Например, для монет давно используются никель-медные сплавы. Другие сплавы используются для изготовления кухонной техники, ювелирных изделий, турбин и т.д.
Помимо гальваники, ацетат никеля также используется в качестве морилки при печати по текстилю, а карбонат никеля используется в качестве катализатора для отверждения жира и для производства керамических красок, как и хлорид никеля. Тетракарбонил никеля является промежуточным продуктом при очистке никеля и используется в различных производственных процессах.
Получение
Руды, из которых вырабатывают никель: никелин или купферникель, миллерит, пентландит. Никель также может являться продуктом процесса рафинирования, но чаще всего он получается как побочный продукт в технологических разработках других металлов. Тугоплавкие магнезиальные руды подвергаются электроплавке на ферроникель. Железистые-латеритовые руды подвергают переработке гидрометаллургическими методами с применением аммиачно-карбонатного или сернокислотного автоклавного выщелачиваний.
Нонтронитовые руды (менее железистые) плавят на штейн. Полный цикл схемы переработки: конвертирование, обжиг файштейна, электроплавка закиси никеля с последующим получением металлического никеля. Также источником никеля является….зола угля! К примеру, это можно наблюдать в Англии Южного Уэльса (78 кг никеля из тонны угля). Основную массу никеля можно получить из гарниерита и магнитного колчедана.
- Во вращающихся трубчатых печах происходит восстановление угольной пылью силикатной руды, где железо-никелевые окатыши очищают от серы, прокаливают, затем раствор аммиака, подкисление раствора, электролитическая реакция и только тогда получают металл.
- Существует карбональный способ (или метод Монда).
- Медно-никелевый штейн получают из сульфидной трубы, потом пропускают СО под давлением, образовавшийся легколетучий тетракарбонилникель термически разлагают и выделяют особо чистый металл.
- Из оксидной руды алюминотермическим способом восстанавливают никель.
Осторожно! Никель может быть причиной основной аллергии, а именно контактного дерматита. В Евросоюзе введено ограничение на содержание никеля в продукции, контактной с кожей. Избыточное поступление в организм никеля может вызвать витилиго («белые пятна»).
Влияние никеля на здоровье
Содержание никеля в организме человека составляет около 10 мг. Поскольку никель необходим для некоторых организмов, это, возможно, применимо и к людям. Никель плохо всасывается в желудочно-кишечном тракте. В продуктах питания обычно мало никеля, за исключением шоколада и жиров. Употребление в пищу овощей, которые растут на загрязненной почве, также может быть опасным, поскольку никель легко накапливается в растениях. В небольших количествах никель не только безвреден, но и очень важен для организма. Однако, если концентрации становятся слишком высокими, могут возникнуть следующие симптомы:
- Повышенный риск развития рака легких, носа, гортани и простаты;
- Тошнота и головокружение;
- Тромбоэмболия легочной артерии;
- Заболевания дыхательных путей;
- Астма и хронический бронхит;
- Аллергические реакции, такие как кожная сыпь от ювелирных изделий, содержащих никель;
- Сердечная недостаточность.
Канцерогенные эффекты никеля могут быть связаны с тем, что он занимает место атомов цинка и магния в ДНК-полимеразе. Однако наблюдения в основном проводились за рабочими, занятыми в переработке никеля. Обычно люди сталкиваются с этой проблемой из-за курения. При проглатывании большого количества никеля организм обычно реагирует тошнотой, которая выводит вещество из организма.
Воздействие никеля на окружающую среду
Никель выбрасывается в атмосферу электростанциями и мусоросжигательными заводами, откуда он попадает в почву и воду в результате процессов осаждения. Сточные воды, сбрасываемые неочищенными в поверхностные воды, также являются источником никеля. Большинство частиц поглощаются отложениями и частицами почвы.
К сожалению, информации о влиянии никеля на флору и фауну мало. Известно, что высокие концентрации никеля на песчаных почвах повреждают растущие там растения и сводят к минимуму скорость роста водорослей в водоемах. То же самое может происходить с различными микроорганизмами, если они не развивают устойчивость к никелю.
Никель и вода
Содержание никеля в морской воде составляет около 0,5–2 частей на миллиард, в то время как в реках содержится всего около 0,3 частей на миллиард этого элемента. Концентрация никеля в фитопланктоне составляет 1-10 частей на миллион (в пересчете на сухое вещество). Никель встречается в воде в основном в виде Ni 2+ (водн.) И, возможно, в виде NiCO3.
Как и в каких соединениях никель реагирует с водой?
Никель не реагирует с водой при нормальных условиях.
Растворимость никеля и / или его соединений в воде
Элементарный никель нерастворим в воде при 20 C и давлении 1 бар. С другой стороны, соединения никеля могут быть растворимы в воде. Наибольшую растворимость имеет в первую очередь хлорид никеля, растворимость которого составляет 553 г / л при 20 C, которая увеличивается до 880 г / л при 99,9 C. Карбонат никеля растворим до 90 мг на литр воды, тогда как другие соединения никеля, такие как оксид никеля, сульфид никеля и тетракарбонил никеля нерастворимы в воде.
Как никель может попасть в воду?
Никель в природе встречается, например, в сланце, песчанике, глинистых минералах и базальте. Однако основным источником производства никеля является пентландит. Он накапливается в отложениях и может быть обнаружен в различных биологических циклах.
Никель может попадать в водоемы как из диффузных, так и из точечных источников. Например, диффузные выбросы никеля происходят от крупных установок сжигания, мусоросжигательных заводов и металлургической промышленности. Никель также может сбрасываться непосредственно через канализационную сеть из различных производств.
Соединения никеля также можно найти в сельском хозяйстве. Их следы присутствуют в фосфорных удобрениях и могут быть обнаружены на сельскохозяйственных территориях вблизи угольных и нефтедобывающих предприятий. Органические вещества хорошо поглощают никель, поэтому уголь и нефть также содержат определенное количество этого элемента. С
Какие экологические проблемы может вызвать загрязнение воды никелем?
Никель необходим для некоторых организмов, но в высоких концентрациях он токсичен. Металлический никель и некоторые соединения никеля обладают тератогенным и канцерогенным действием на млекопитающих. Концентрация никеля в растениях обычно составляет около 1 мкг / г, более 50 мкг / г считаются токсичными. Чай имеет исключительно высокое содержание никеля, сушеные листья содержат 7,6 мг / кг.
Однако известкование почвы может резко снизить поглощение никеля. С другой стороны, высокие концентрации никеля также могут вытеснять другие тяжелые металлы. Осадок сточных вод, содержащий более 200 ppm никеля в сухом веществе, больше не следует вносить в сельскохозяйственные почвы.
