Materijal nikal. Nikal i legure nikla: kemijski sastav, svojstva, primjena. Reakcija detekcije iona nikla

Nikal je duktilni srebrnobijeli metal karakterističnog sjaja. Odnosi se na teške obojene metale. Nikal je vrijedan aditiv za legiranje. Nikal se u prirodi ne nalazi u čistom obliku, obično se nalazi u rudama. Čisti nikal (Nikal/Nikal), Nikal 200 i Nikal 201, iskopavaju se posebnim tehnologijama.

U kombinaciji s drugim metalima, nikal je sposoban oblikovati čvrste i izdržljive legure nikla:

• legura nikal-bakar (Monel)– legura na bazi bakra s niklom kao dodatkom za legiranje. Sastav obično sadrži do 67% nikla i do 38% bakra. U ovu grupu legura spadaju: Monel 400, Monel 401, Monel 404, Monel R-405, Monel K-500 itd.
• legura nikal-kroma (Inconel)– austenitna legura otporna na toplinu. U ovu grupu spadaju: Inconel 600, Inconel 601, Inconel 617, Inconel 625, Inconel 690, Inconel 718, Inconel 725, Inconel X-750 itd.
• legura nikal-željezo-krom (Inconloy/Incoloy)– u leguru je moguće dodati molibden, bakar, titan. Ova grupa uključuje: Incoloy 20, Incoloy 800, Incoloy 800H, Incoloy 800HT, Incoloy 825, Incoloy 925 itd.
• legura nikal-molibden (Hastelloy/Hastelloy)– moguća prisutnost kroma, željeza i ugljika. Ova grupa uključuje: Hastelloy C-4, Hastelloy C-22, Hastelloy C-276, Hastelloy B-2 itd.

Svojstva nikla

Nikal je feromagnet, Curiejeva točka – 358°C, talište – 1455°C, vrelište – 2730-2915°C. Gustoća - 8,9 g / cm 3, koeficijent toplinske ekspanzije -13,5∙10 −6 K −1. Na zraku je kompaktni nikal stabilan, dok je visoko dispergirani nikal piroforan.

Nikal ima sljedeća svojstva:

• plastičnost i savitljivost;
• čvrstoća na visokoj temperaturni uvjeti;
• otpornost na oksidaciju u vodi i zraku;
• tvrdoća i dovoljna viskoznost;
• visoka otpornost na koroziju;
• feromagnetski;
• dobar katalizator;
• dobro polira.

Površina nikla presvučena je tankim slojem NiO oksida koji štiti metal od oksidacije.

Prednosti i nedostatci

Glavne prednosti nikla i legura su otpornost na toplinu, otpornost na toplinu i povećana mehanička čvrstoća (pritisak do 440 MPa). Prednosti također uključuju rad u vrućim koncentriranim alkalnim i kiselim otopinama. Osim toga, nikal može zadržati magnetska svojstva na niskim temperaturama.

Glavni nedostatak nikla je značajno smanjenje vrijednosti termoEMF-a tijekom brzog hlađenja nakon žarenja (do 600 ° C). Drugi nedostatak nikla je činjenica da se čisti nikal ne pojavljuje u prirodi. Dobiva se skupim tehnologijama, što utječe na njegovu cijenu.

Područje primjene

Glavno područje primjene nikla je metalurgija. U njemu se bavi proizvodnjom visokolegiranih nehrđajućih čelika. Dodavanjem nikla rastaljenom željezu metalurzi dobivaju čvrste i rastegljive legure koje imaju povećanu otpornost na koroziju i otpornost na visoke temperature. Vrijedno je napomenuti da legure nikla zadržavaju svoje kvalitete pri ponovljenom dugotrajnom zagrijavanju.

Zbog ovih svojstava koristi se nehrđajući čelik nikal otporan na toplinu:

• u prehrambenoj i kemijskoj industriji;
• u petrokemijskoj industriji i građevinarstvu;
• u medicini i farmaciji;
• u zrakoplovstvu i strojarstvu;
• u proizvodnji podmorskih kabela;
• u proizvodnji grijaćih elemenata industrijska oprema;
• u proizvodnji stalni magneti;
• u proizvodnji alatnih strojeva i posebne opreme;
• u proizvodnji elemenata interijera zgrada;
• u industriji namještaja;
• u proizvodnji Kućanski aparati i kućanski pribor;

Zbog svoje duktilnosti i lakoće kovanja, nikal se može koristiti za proizvodnju vrlo tankih proizvoda, kao što su trake, trake i listovi nikla. Nikal se također aktivno koristi u proizvodnji žice i šipki.

Položaj u periodnom sustavu:

Nikal je element desete skupine, četvrte periode periodnog sustava kemijskih elemenata D.I. Mendeljejeva, s atomskim brojem 28. Označava se simbolom Ni (lat. Niccolum).

Atomska struktura:

Konfiguracija vanjskih elektronskih ljuski atoma 3s23p63d84s2;energija ionizacije Ni0 3048-4.jpgNi+ 3048-5.jpgNi2+3048-6.jpgNi3+ 7,634, 18,153 i 35,17 eV; Paulingova elektronegativnost 1,80; atomski radijus 0,124 nm, ionski radijus (koordinacijski brojevi navedeni su u zagradama) Ni2+ 0,069 nm (4), 0,077 nm (5), 0,083 nm (6)

Oksidacijska stanja: Tvori spojeve najčešće u oksidacijskom stanju +2 (valencija II), rjeđe u oksidacijskom stanju +3 (valencija III) i vrlo rijetko u oksidacijskim stanjima +1 i +4 (valencija I, odnosno IV) .

Nikal je jednostavna tvar

Rasprostranjenost u prirodi:

Nikal je prilično čest u prirodi – njegov sadržaj je Zemljina kora je cca. 0,01% (masa). U zemljinoj kori nalazi se samo u vezani oblik, željezni meteoriti sadrže samorodni nikal (do 8%). Njegov sadržaj u ultramafičnim stijenama je oko 200 puta veći nego u kiselim stijenama (1,2 kg/t i 8 g/t). U ultramafičnim stijenama prevladavajuća količina nikla povezana je s olivinima koji sadrže 0,13 - 0,41% Ni. Izomorfno zamjenjuje željezo i magnezij. Mali dio nikla prisutan je u obliku sulfida. Nikal pokazuje siderofilna i halkofilna svojstva. S povećanim udjelom sumpora u magmi, uz bakar, kobalt, željezo i platinoide pojavljuju se nikal sulfidi. U hidrotermalnom procesu, zajedno s kobaltom, arsenom i sumporom, a ponekad i s bizmutom, uranom i srebrom, nikal stvara povećane koncentracije u obliku nikljevih arsenida i sulfida. Nikal se obično nalazi u sulfidnim i bakreno-nikalnim rudama koje sadrže arsen.

• - nikal (crveni nikl pirit, kupfernikl) NiAs,
• - kloantit (bijeli nikl pirit) (Ni, Co, Fe) As2,
• - garnierit (Mg, Ni)6(Si4O11)(OH)6*H2O i drugi silikati,
• - magnetni pirit (Fe, Ni, Cu) S,
• - arsen-nikal sjaj (gersdorffit) NiAsS,
• - pentlandit (Fe, Ni) 9S8.

Već se mnogo zna o niklu u organizmima. Utvrđeno je, primjerice, da se njegov sadržaj u ljudskoj krvi mijenja s godinama, da je u životinja povećana količina nikla u tijelu, i konačno, da postoje neke biljke i mikroorganizmi - "koncentratori" nikla, koji sadrže tisuće pa čak i stotine tisuća puta više nikla nego okoliš.

Povijest otkrića:

Nikal (engleski, francuski i njemački Nickel) otkriven je 1751. Međutim, davno prije toga, saksonski rudari bili su dobro upoznati s rudom koja je izgledala poput bakra i koristila se u proizvodnji stakla za bojenje stakla u zeleno. Svi pokušaji da se iz ove rude dobije bakar bili su bezuspješni, te je stoga krajem 17.st. Ruda je nazvana Kupfernickel, što otprilike znači "Bakreni vrag". Ovu rudu (crveni nikl pirit NiAs) proučavao je švedski mineralog Kronstedt 1751. godine. Uspio je dobiti zeleni oksid i, redukcijom potonjeg, novi metal nazvan nikal. Kad je Bergman dobio metal u čišćem obliku, otkrio je da su svojstva metala slična željezu; Nikal su detaljnije proučavali mnogi kemičari, počevši od Prousta. Nikkel je prljava riječ u jeziku rudara. Nastala je iz iskrivljene riječi Nicolaus, generičke riječi koja je imala nekoliko značenja. No uglavnom je riječ Nicolaus služila za karakterizaciju dvoličnih ljudi; uz to je značilo “nestašan mali duh", "varljiva lijenčina" itd. U ruskoj književnosti ranog 19.st. korištena su imena Nikolan (Scherer, 1808.), Nikolan (Zakharov, 1810.), nikol i nikal (Dvigubsky, 1824.).

Fizička svojstva:

Nikal je kovak i rastegljiv metal. Ima plošno centriranu kubičnu kristalnu rešetku (parametar = 0,35238 nm). Talište 1455°C, vrelište oko 2900°C, gustoća 8,90 kg/dm3. Nikal je feromagnetik, Curiejeva točka je oko 358°C.

Električni otpor 0,0684 μOhm m.

Koeficijent linearnog toplinskog rastezanja b=13,5?10?6 K?1 pri 0 °C.

Koeficijent volumnog toplinskog rastezanja = 38--39?10?6 K?1.

Modul elastičnosti 196--210 GPa.

Kemijska svojstva:

Atomi nikla imaju vanjsku elektronsku konfiguraciju 3d84s2. Najstabilnije oksidacijsko stanje za nikal je Ni(II).Nikal gradi spojeve s oksidacijskim stupnjem +1, +2, +3 i +4. U isto vrijeme, spojevi nikla s oksidacijskim stanjem +4 su rijetki i nestabilni. Nikalov oksid Ni2O3 jako je oksidacijsko sredstvo. Nikal se odlikuje visokom otpornošću na koroziju - stabilan je na zraku, vodi, lužinama i nizu kiselina. Otpornost na kemikalije rezultat je njegove sklonosti pasivizaciji - stvaranju gustog oksidnog filma na površini, koji ima zaštitni učinak. Nikal se aktivno otapa u razrijeđenoj dušičnoj kiselini: (3 Ni + 8 HNO_3 (30%) 3 Ni(NO_3)_2 + 2 NO + 4 H_2O) i u vrućoj koncentriranoj sumpornoj kiselini: (Ni + 2 H_2SO_4 NiSO_4 + SO_2 + 2 H_2O)

S klorovodičnom i razrijeđenom sumpornom kiselinom reakcija se odvija sporo. Koncentrirana nitratna kiselina pasivizira nikal, ali kada se zagrije, reakcija ipak dolazi (glavni produkt redukcije dušika je NO2). S ugljikovim monoksidom CO, nikal lako stvara hlapljivi i vrlo otrovni karbonil Ni(CO)4. Fini prah nikla je piroforan ( samozapaljiv na zraku) .Nikal gori samo u obliku praha. Tvori dva oksida NiO i Ni2O3 i prema tome dva hidroksida Ni(OH)2 i Ni(OH)3. Najvažnije topljive soli nikla su acetat, klorid, nitrat i sulfat. Vodene otopine soli obično su obojene zeleno, dok su bezvodne soli žute ili smeđežute. U netopljive soli spadaju oksalat i fosfat (zeleno), tri sulfida: NiS (crni), Ni3S2 (žućkasto-brončani) i Ni3S4 (srebrno-bijeli). Nikal također tvori brojne koordinacijske i kompleksne spojeve. Na primjer, nikal dimetilglioksimat Ni(C4H6N2O2)2, koji daje jasnu crvenu boju u kiseloj sredini, široko se koristi u kvalitativnoj analizi za detekciju nikla. Vodena otopina nikal sulfata je zelene boje. Vodene otopine nikal(II) soli sadrže heksaakvanikel(II) 2+ ion.

Priznanica:

Ukupne rezerve nikla u rudama početkom 1998. godine procjenjuju se na 135 milijuna tona, uključujući pouzdane rezerve od 49 milijuna tona. Glavne rude nikla - nikal (kupfernickel) NiAs, milerit NiS, pentlandit (FeNi)9S8 - sadrže i arsen, željezo i sumpor; magmatski pirotit također sadrži uključke pentlandita. Ostale rude iz kojih se također vadi Ni sadrže nečistoće Co, Cu, Fe i Mg. Nikal je ponekad glavni proizvod procesa rafiniranja, ali češće se dobiva kao nusproizvod u drugim metalnim procesima. Od pouzdanih rezervi, prema različitim izvorima, od 40 do 66% nikla nalazi se u "oksidiranim rudama nikla" (ONR), 33% u sulfidnim rudama, 0,7% u ostalima. Od 1997. godine udio nikla proizvedenog OHP preradom iznosio je oko 40% svjetske proizvodnje. U industrijskim uvjetima OHP se dijeli na dvije vrste: magnezij i željezo. Vatrostalne magnezijeve rude, u pravilu, podvrgavaju se elektrotaljenju u feronikal (5-50% Ni + Co, ovisno o sastavu sirovina i tehnološkim značajkama).Najviše željeznih - lateritnih ruda obrađuju se hidrometalurškim metodama pomoću amonijaka- karbonatno ispiranje ili autoklavno ispiranje sumpornom kiselinom. Ovisno o sastavu sirovina i korištenim materijalima tehnološke sheme Krajnji proizvodi ovih tehnologija su: nikal oksid (76-90% Ni), sinter (89% Ni), sulfidni koncentrati različitog sastava, kao i metalni elektrolitski nikal, prah nikla i kobalt. Manje željezne - nontronitne rude se tale u mat. U poduzećima punog ciklusa, shema daljnje obrade uključuje pretvorbu, pečenje matte i električno taljenje nikal oksida za proizvodnju metalnog nikla. Usput, obnovljeni kobalt se oslobađa u obliku metala i/ili soli. Drugi izvor nikla: u pepelu ugljena Južnog Walesa u Engleskoj - do 78 kg nikla po toni. Povećani sadržaj nikla u nekim ugljenima, uljima i škriljevcima ukazuje na mogućnost koncentracije nikla u fosilnoj organskoj tvari. Razlozi ove pojave još nisu razjašnjeni.

Primjena:

Nikal je osnova većine superlegura - materijala otpornih na toplinu koji se koriste u zrakoplovnoj industriji za dijelove elektrane. Monel metal (65 -- 67 % Ni + 30 -- 32 % Cu + 1 % Mn), otporan na toplinu do 500 °C, vrlo otporan na koroziju; bijelo zlato(na primjer, uzorak 585 sadrži 58,5% zlata i slitinu (ligaturu) srebra i nikla (ili paladija)); nikrom, legura nikla i kroma (60% Ni + 40% Cr); permalloy (76% Ni + 17% Fe + 5% Cu + 2% Cr), ima visoku magnetsku osjetljivost s vrlo niskim gubicima histereze; invar (65% Fe + 35% Ni), gotovo se ne širi pri zagrijavanju; Osim toga, legure nikla uključuju nikal i krom-nikal čelike, nikal srebro i razne otporne legure kao što su konstantan, nikal i manganin.Nikal je prisutan kao komponenta brojnih nehrđajućih čelika.

Kemijska tehnologija.

U mnogim kemijsko-tehnološkim procesima Raney nikal se koristi kao katalizator.

Tehnologije zračenja.

Nuklid 63Ni, koji emitira β-čestice, ima poluživot od 100,1 godina i koristi se u krytronima, kao i detektorima za hvatanje elektrona (ECD) u plinskoj kromatografiji.

Lijek.

Koristi se u proizvodnji sustava zagrada (titan niklid).

Protetika.

Kovanje novca.

Nikal se široko koristi u proizvodnji kovanica u mnogim zemljama. U Sjedinjenim Državama je kovanica od 5 centi kolokvijalno poznata kao nikal.

Upotreba nikla u legurama

Nikal je osnova većine materijala otpornih na toplinu koji se koriste u zrakoplovnoj industriji za dijelove elektrana.

• Monel metal (65 - 67% Ni + 30 - 32% Cu + 1% Mn), otporan na toplinu do 500 °C, vrlo otporan na koroziju;
• nikrom, otporna legura (60% Ni + 40% Cr);
• permalloy (76% Ni + 17% Fe + 5% Cu + 2% Cr), ima visoku magnetsku osjetljivost s vrlo niskim gubicima histereze;
• invar (65% Fe + 35% Ni), gotovo se ne izdužuje pri zagrijavanju.
• Osim toga, legure nikla uključuju nikal i krom-nikal čelike, nikl-srebro i razne otporne legure kao što su konstantan, nikal i manganin.

Svi nehrđajući čelici nužno sadrže nikal, jer... Nikal povećava kemijsku otpornost legure. Legure nikla također se odlikuju visokom žilavošću i koriste se u proizvodnji izdržljivog oklopa. U izradi najvažnijih dijelova raznih uređaja koristi se legura nikal-željezo (36-38% nikla) ​​koja ima nizak koeficijent toplinskog širenja.

U proizvodnji jezgri elektromagneta, legure se široko koriste. uobičajeno ime permalloi. Ove legure, osim željeza, sadrže od 40 do 80% nikla. Iz legure nikla kovani su novci. Ukupni broj pronađene razne legure nikla praktičnu upotrebu, doseže nekoliko tisuća.

Nikal se u svom čistom obliku uglavnom koristi kao zaštitni premazi protiv korozije u različitim kemijskim okruženjima. Zaštitne prevlake na željezu i drugim metalima dobivaju se na dva načina: poznatim metodama: pozlaćivanje i galvanoplastika. U prvoj metodi, obloženi sloj se stvara vrućim valjanjem tanke ploče od nikla zajedno s debelim željeznim limom. Omjer debljine nikla i metala koji se oblaže je približno 1:10. U procesu spojnog valjanja, zbog međusobne difuzije, ovi limovi se zavaruju, te se dobije monolitni dvoslojni ili čak troslojni metal čija površina nikla štiti ovaj materijal od korozije.

Ova vrsta vruće metode stvaranja zaštitnih prevlaka nikla naširoko se koristi za zaštitu željeza i nelegiranih čelika od korozije. To značajno smanjuje troškove mnogih proizvoda i uređaja izrađenih ne od čistog nikla, već od relativno jeftinog željeza ili čelika, ali presvučenih tankim zaštitnim slojem nikla. Veliki spremnici izrađeni su od poniklanih željeznih limova za transport i skladištenje, na primjer, kaustičnih lužina, koje se također koriste u raznim kemijskim industrijama.

Galvanska metoda stvaranja zaštitnih prevlaka s niklom jedna je od najstarijih metoda elektrokemijskih procesa. Ovaj postupak, u tehnici poznatiji kao poniklavanje, u načelu je relativno jednostavan tehnološki postupak. Uključuje neke pripremne radove u vrlo temeljitom čišćenju površine metala koji se oblaže i pripremu elektrolitičke kupke koja se sastoji od zakiseljene otopine soli nikla, obično nikal sulfata. Kod elektrolitičke presvlake, materijal koji se oblaže služi kao katoda, a ploča od nikla služi kao anoda. U galvanskom krugu, nikal se taloži na katodi s ekvivalentnim prijelazom s anode na otopinu. Metoda poniklavanja naširoko se koristi u inženjerstvu i u tu se svrhu troše velike količine nikla.

Iza U zadnje vrijeme Metoda elektrolitičkog poniklavanja koristi se za stvaranje zaštitnih premaza na aluminiju, magneziju, cinku i lijevanom željezu. U radu je opisana uporaba metode poniklavanja aluminijskih i magnezijevih legura, posebice za zaštitu duraluminijskih lopatica propelerskih zrakoplova. Drugi rad opisuje upotrebu bubnjeva za sušenje od poniklanog lijevanog željeza u proizvodnji papira; Utvrđeno je značajno povećanje otpornosti bubnjeva na koroziju i povećanje kvalitete papira na poniklanim bačvama u usporedbi s konvencionalnim bačvama od lijevanog željeza bez poniklanja.

Niklanje se izvodi galvaniziranjem pomoću elektrolita koji sadrže nikal(II) sulfat, natrijev klorid, bor hidroksid, površinski aktivne tvari i sredstva za posvjetljivanje te topljive nikalne anode. Debljina dobivenog sloja nikla je 12 - 36 mikrona. Stabilan površinski sjaj može se osigurati naknadnim kromiranjem (debljina sloja kroma 0,3 mikrona).

Bezstrujno poniklavanje provodi se u otopini smjese nikal(II) klorida i natrijevog hipofosfita u prisutnosti natrijevog citrata:

NiCl 2 + NaH 2 PO 2 + H 2 O = Ni + NaH 2 PO 3 + 2HCl

Proces se provodi pri pH 4 - 6 i 95 °C.

Proizvodnja željezo-nikal, nikal-kadmij, nikal-cink, nikal-vodik baterija.

Najčešći "protiv" u kemijski izvori aktualni su cink, kadmij, željezo, a najčešći “plusovi” su oksidi srebra, olova, mangana i nikla. Spojevi nikla koriste se u proizvodnji alkalnih baterija. Inače, željezno-nikal bateriju izumio je 1900. godine Thomas Alva Edison.

Pozitivne elektrode na bazi oksida nikla imaju prilično veliki pozitivni naboj, stabilne su u elektrolitu, lako se obrađuju, relativno su jeftine, traju dugo i ne zahtijevaju posebnu njegu. Ovaj skup svojstava učinio je elektrode od nikla najčešćima. Neke baterije, posebno cink-srebrne baterije, imaju bolje specifične karakteristike od željezo-nikal ili nikal-kadmijevih baterija. Ali nikal je puno jeftiniji od srebra, a skupe baterije traju puno manje.

Nikal-oksidne elektrode za alkalne baterije izrađene su od paste koja sadrži nikal-oksid hidrat i grafitni prah. Ponekad, umjesto grafita, funkcije vodljivog aditiva obavljaju tanke latice nikla ravnomjerno raspoređene u nikal hidroksidu. Ova aktivna masa pakirana je u vodljive ploče različitih izvedbi.

U posljednjih godina Druga metoda za proizvodnju elektroda od nikla postala je široko rasprostranjena. Ploče su prešane od vrlo finog praha oksida nikla s potrebnim dodacima. Druga faza proizvodnje je sinteriranje mase u atmosferi vodika. Ova metoda proizvodi porozne elektrode s vrlo razvijenom površinom, a što je veća površina, to je veća struja. Baterije s elektrodama izrađene na ovaj način su snažnije, pouzdanije, lakše, ali i skuplje. Stoga se koriste u najkritičnijim objektima - radio-elektroničkim sklopovima, izvorima struje u svemirskim letjelicama itd.

Nikalne elektrode, izrađene od najfinijeg praha, također se koriste u gorivim ćelijama. Ovdje posebno značenje poprimaju katalitička svojstva nikla i njegovih spojeva. Nikal je izvrstan katalizator za složene procese koji se odvijaju u ovim izvorima struje. Usput, u gorivim ćelijama, nikal i njegovi spojevi mogu se koristiti za stvaranje i "plus" i "minus". Jedina razlika je u aditivima.

Nuklid 63 Ni, koji emitira β+ čestice, ima poluživot od 100,1 godina i koristi se u krytronima. Ploče od nikla su se nedavno koristile umjesto kadmijskih ploča u mehaničkim prekidačima snopa neutrona kako bi se dobili neutronski impulsi s velika vrijednost energije.

• Koristi se u proizvodnji sustava nosača.
• Protetika

Stvaranje grimiznog taloga pri dodavanju dimetilglioksima otopini amonijaka analizirane smjese najbolja je reakcija za kvalitativno i kvantitativno određivanje nikla. Ali nikal dimetilglioksimat ne treba samo analitičarima. Prekrasna duboka boja ovog složenog spoja privukla je pozornost parfimera: nikal dimetilglioksimat uvodi se u sastav ruža za usne. Neki od spojeva poput nikal dimetilglioksimata osnova su boja vrlo otpornih na svjetlost.

Postoje zanimljive indikacije o upotrebi niklovanih ploča u ultrazvučnim instalacijama, kako električnim tako i mehaničkim, kao iu modernim dizajnima telefonskih aparata.

Postoje neka područja tehnologije u kojima se čisti nikal koristi izravno u obliku praha ili u obliku raznih proizvoda dobivenih iz praha čistog nikla.

Jedno od područja primjene nikla u prahu su katalitički procesi u reakcijama hidrogenacije nezasićenih ugljikovodika, cikličkih aldehida, alkohola i aromatskih ugljikovodika.

Katalitička svojstva nikla slična su onima platine i paladija. Dakle, ovdje se odražava kemijska analogija elemenata iste skupine periodnog sustava. Nikal, kao metal jeftiniji od paladija i platine, naširoko se koristi kao katalizator u procesima hidrogenacije.

U ove svrhe preporučljivo je koristiti nikal u obliku vrlo finog praha. Dobiva se posebnim načinom redukcije niklovog oksida vodikom u temperaturnom području od 300-350°.

Metal je prvi put dobiven u nečistom obliku 1751. godine od strane švedskog kemičara A. Kronstedta, koji je također predložio naziv elementa. Mnogo čišći metal dobio je 1804. godine njemački kemičar I. Richter. Naziv "Nikal" dolazi od minerala kupfernickel (NiAs), poznatog još u 17. stoljeću i često dovodio rudare u zabludu zbog svoje vanjske sličnosti s bakrene rude(njemački: Kupfer - bakar, nikal - planinski duh, koji je rudarima navodno ubacivao otpad umjesto rude). Od sredine 18. stoljeća nikal se koristi samo kao sastavni dio legura sličnih izgledu srebru. Raširen razvoj industrije nikla krajem 19. stoljeća povezan je s otkrićem velikih nalazišta ruda nikla u Novoj Kaledoniji i Kanadi i otkrićem njegovog "oplemenjivačkog" učinka na svojstva čelika.

Rasprostranjenost nikla u prirodi. Nikal je element zemljinih dubina (u ultrabazičnim stijenama plašta ima ga 0,2% mase). Postoji hipoteza da se zemljina jezgra sastoji od nikla i željeza; Sukladno tome, procjenjuje se da je prosječni sadržaj nikla u tlu u cjelini oko 3%. U zemljinoj kori, gdje je nikal 5,8·10 -3%, također gravitira prema dubljoj, takozvanoj bazaltnoj ljusci. Ni u zemljinoj kori je satelit Fe i Mg, što se objašnjava sličnošću njihove valencije (II) i ionskih radijusa; Nikal je uključen u minerale dvovalentnog željeza i magnezija kao izomorfna nečistoća. Poznato je da su niklovi vlastiti minerali 53; većina ih je nastala pri visokim temperaturama i tlakovima, tijekom skrućivanja magme ili iz vrućih vodenih otopina. Naslage nikla povezane su s procesima u magmi i kori trošenja. Industrijska nalazišta Nikal (sulfidne rude) obično se sastoji od minerala nikla i bakra. Na zemljinoj površini, u biosferi, nikl je relativno slab migrant. U površinskim vodama i živoj tvari ima ga relativno malo. U područjima gdje prevladavaju ultramafične stijene, tlo i biljke su obogaćene niklom.

Fizička svojstva nikla. U normalnim uvjetima, nikal postoji u obliku β-modifikacije, koja ima kubičnu rešetku usmjerenu na lice (a = 3,5236Å). Ali nikal, podvrgnut katodnom raspršivanju u atmosferi H 2, formira α-modifikaciju koja ima heksagonalnu rešetku tijesnog pakiranja (a = 2,65 Å, c = 4,32 Å), koja se pretvara u kubičnu rešetku kada se zagrije iznad 200 °C. Kompaktni kubni nikal ima gustoću od 8,9 g/cm 3 (20 °C), atomski radijus 1,24 Å, ionski radijus: Ni 2+ 0,79 Å, Ni 3+ 0,72 Å; tpl 1453 °C; temperatura vrenja oko 3000 °C; specifični toplinski kapacitet pri 20°C 0,440 kJ/(kg K); temperaturni koeficijent linearne ekspanzije 13,3·10 -6 (0-100 °C); toplinska vodljivost na 25°C 90,1 W/(m K); također na 500 °C 60,01 W/(m K). Specifični električni otpor pri 20°C 68,4 nom m, t.j. 6,84 μΩ cm; temperaturni koeficijent električnog otpora 6,8·10 -3 (0-100 °C). Nikal je kovak i kovak metal, od njega se mogu izraditi vrlo tanki limovi i cijevi. Vlačna čvrstoća 400-500 MN/m2 (tj. 40-50 kgf/mm2); granica elastičnosti 80 Mn/m2, granica razvlačenja 120 Mn/m2; relativno istezanje 40%; modul normalne elastičnosti 205 Gn/m2; Tvrdoća po Brinellu 600-800 Mn/m2. U temperaturnom području od 0 do 631 K (gornja granica odgovara Curievoj točki) nikal je feromagnetičan. Feromagnetizam nikla posljedica je strukturnih značajki vanjskih elektronskih ljuski (3d 8 4s 2) njegovih atoma. Nikal, zajedno s Fe (3d 6 4s 2) i Co (3d 7 4s 2), također feromagnetima, pripada elementima s nedovršenom 3d elektronskom ljuskom (prijelazni 3d metali). Elektroni nedovršene ljuske stvaraju nekompenzirani spinski magnetski moment, čija je efektivna vrijednost za atome nikla 6 μ B, gdje je μ B Bohrov magneton. Pozitivna vrijednost izmjenska interakcija u kristalima nikla dovodi do paralelne orijentacije atomskih magnetskih momenata, odnosno do feromagnetizma. Iz istog razloga, legure i brojni spojevi nikla (oksidi, halogenidi i drugi) su magnetski uređeni (imaju fero- ili rjeđe ferimagnetsku strukturu). Nikal je dio najvažnijih magnetskih materijala i legura s minimalnim koeficijentom toplinskog rastezanja (permalloy, monel metal, invar i dr.).

Kemijska svojstva nikla. Kemijski je Ni sličan Fe i Co, ali također i Cu i plemenitim metalima. U spojevima pokazuje promjenjivu valenciju (najčešće 2-valenten). Nikal je metal srednje aktivnosti. Apsorbira (osobito u fino usitnjenom stanju) velike količine plinova (H 2, CO i drugi); Zasićenost nikla plinovima pogoršava njegova mehanička svojstva. Reakcija s kisikom počinje na 500 °C; U fino raspršenom stanju nikal je piroforan i spontano se zapali na zraku. Od oksida najvažniji je NiO - zelenkasti kristali, praktički netopivi u vodi (mineral bunsenit). Hidroksid se taloži iz otopina soli nikla kada se dodaju lužine u obliku voluminoznog jabučnozelenog taloga. Kada se zagrije, nikl se spaja s halogenima u NiX 2 . Izgarajući u parama sumpora, proizvodi sulfid, po sastavu sličan Ni 3 S 2. NiS monosulfid se može dobiti zagrijavanjem NiO sa sumporom.

Nikal ne reagira s dušikom ni pri visokim temperaturama (do 1400 °C). Topivost dušika u krutom niklu je približno 0,07% mase (na 445 °C). Ni3N nitrid može se pripremiti propuštanjem NH3 preko NiF2, NiBr2 ili metalnog praha na 445 °C. Pod utjecajem fosfornih para na visoka temperatura fosfid Ni 3 P 2 nastaje u obliku sive mase. U sustavu Ni-As utvrđeno je postojanje tri arsenida: Ni 5 As 2, Ni 3 As (mineral maučerit) i NiAs. Mnogi metalidi imaju strukturu tipa nikal-arsenid (u kojoj atomi As tvore gusto heksagonalno pakiranje, čije su sve oktaedarske šupljine zauzete atomima Ni). Nestabilni Ni 3 C karbid može se dobiti sporim (stotinama sati) karburizacijom (cementacijom) praha nikla u atmosferi CO na 300 °C. Nikal u tekućem stanju otapa značajnu količinu C, koji se hlađenjem taloži u obliku grafita. Kada se grafit oslobodi, nikal gubi svoju savitljivost i sposobnost obrade pod pritiskom.

U nizu napona, Ni je desno od Fe (njihovi normalni potencijali su -0,44 V, odnosno -0,24 V) i stoga se otapa sporije od Fe u razrijeđenim kiselinama. Nikal je otporan na vodu. Organske kiseline djeluju na nikal tek nakon duljeg kontakta s njim. Sumporna i klorovodična kiselina polako otopiti nikl; razrijeđeni dušik - vrlo lako; koncentrirana HNO 3 pasivizira nikl, ali u manjoj mjeri nego željezo.

U interakciji s kiselinama nastaju soli 2-valentnog Ni. Gotovo sve Ni(II) soli i jake kiseline dobro su topljive u vodi; njihove otopine imaju kiselu reakciju zbog hidrolize. Soli relativno slabih kiselina kao što su ugljična i fosforna kiselina slabo su topljive. Većina soli nikla se zagrijavanjem (600-800 °C) raspada. Jedna od najčešće korištenih soli, NiSO 4 sulfat, kristalizira iz otopina u obliku smaragdnozelenih kristala NiSO 4 ·7H 2 O - nikal sulfata. Jake lužine ne utječu na nikal, ali se on otapa u otopinama amonijaka u prisutnosti (NH 4) 2 CO 3 uz stvaranje topljivog amonijaka, intenzivno plave boje; Većinu njih karakterizira prisutnost kompleksa 2+ i . Hidrometalurške metode ekstrakcije nikla iz ruda temelje se na selektivnom stvaranju amonijaka. NaOCl i NaOBr talože se iz otopina Ni (II) soli, Ni(OH) hidroksid 3 je crn. U kompleksnim spojevima Ni je, za razliku od Co, obično 2-valentan. Za analitičko određivanje Ni koristi se kompleksni spoj Ni s dimetilglioksimom (C 4 H 7 O 2 N) 2 Ni.

Na povišenim temperaturama nikal stupa u interakciju s dušikovim oksidima, SO 2 i NH 3. Kad CO pri zagrijavanju djeluje na njegov fino mljeveni prah, nastaje karbonil Ni(CO) 4 . Toplinska disocijacija karbonila proizvodi najčišći nikl.

Primanje nikla. Oko 80% nikla od ukupne proizvodnje dobiva se iz sulfidnih ruda bakra i nikla. Nakon selektivnog obogaćivanja flotacijom iz rude se izdvajaju koncentrati bakra, nikla i pirotita. Koncentrat rude nikla pomiješan s topiocima tali se u električnim oknima ili reverberacijskim pećima za odvajanje otpadne stijene i izdvajanje nikla u sulfidnu talinu (mat) koja sadrži 10-15% Ni. Tipično, električnom taljenju prethodi djelomično oksidativno prženje i aglomeracija koncentrata. Uz Ni, dio Fe, Co i gotovo sav Cu i dragocjeni metali. Nakon odvajanja Fe oksidacijom (upuhivanjem tekućeg kamena u konvertorima) dobiva se legura Cu i Ni sulfida - kamena, koja se polako hladi, fino melje i šalje u flotaciju za odvajanje Cu i Ni. Koncentrat nikla spaljuje se u fluidiziranom sloju do NiO. Metal se dobiva redukcijom NiO u elektrolučnim pećima. Anode se lijevaju od grubog nikla i rafiniraju elektrolitički. Sadržaj nečistoća u elektrolitičkom niklu (stupanj 110) je 0,01%.

Za odvajanje Cu i Ni također se koristi tzv. karbonilni proces koji se temelji na reverzibilnosti reakcije: Ni + 4CO = Ni(CO) 4. Proizvodnja karbonila odvija se na 100-200 atm i na 200-250 °C, a njegova razgradnja se odvija bez pristupa zraka na atm. tlaka i oko 200 °C. Razgradnja Ni(CO) 4 također se koristi za izradu prevlaka nikla i izradu raznih proizvoda (razgradnja na zagrijanoj matrici).

U modernim "autogenim" procesima taljenje se provodi pomoću topline koja se oslobađa tijekom oksidacije sulfida zrakom obogaćenim kisikom. Time je moguće eliminirati goriva koja sadrže ugljik, dobiti plinove bogate SO 2 prikladne za proizvodnju sumporne kiseline ili elementarnog sumpora, a također dramatično povećati učinkovitost procesa. Najpotpunija i najperspektivnija je oksidacija tekućih sulfida. Postupci koji se temelje na obradi koncentrata nikla otopinama kiselina ili amonijaka u prisutnosti kisika pri povišenim temperaturama i tlaku (autoklavni procesi) postaju sve češći. Tipično, nikal se prenosi u otopinu, iz koje se izolira u obliku bogatog sulfidnog koncentrata ili metalnog praha (redukcijom vodikom pod pritiskom).

Iz silikatnih (oksidiranih) ruda, nikal se također može koncentrirati u kamen uvođenjem topitelja - gipsa ili pirita - u punjenje za taljenje. Redukcijsko-sulfidacijsko taljenje obično se provodi u šahtnim pećima; dobiveni mat sadrži 16-20% Ni, 16-18% S, ostatak je Fe. Tehnologija ekstrakcije nikla iz kamina slična je gore opisanoj, osim što se operacija odvajanja Cu često izostavlja. Ako je sadržaj Co u oksidiranim rudama nizak, preporučljivo je podvrgnuti ih redukcijskom taljenju za proizvodnju feronikla, koji se koristi za proizvodnju čelika. Za ekstrakciju nikla iz oksidiranih ruda također se koriste hidrometalurške metode - ispiranje amonijakom prethodno reducirane rude, ispiranje sumpornom kiselinom u autoklavu i druge.

Upotreba nikla. Ogromna većina Ni koristi se za proizvodnju legura s drugim metalima (Fe, Cr, Cu i drugi), koje karakteriziraju visoka mehanička, antikorozivna, magnetska ili električna i termoelektrična svojstva. U vezi s razvojem mlaznih tehnologija i stvaranjem plinskih turbinskih jedinica posebno su važne legure kroma i nikla otporne na toplinu i toplinu. Legure nikla koriste se u strukturama nuklearnih reaktora.

To znači da se količina nikla troši za proizvodnju alkalnih baterija i antikorozivnih premaza. Kovni nikal u svom čistom obliku koristi se za proizvodnju limova, cijevi itd. Također se koristi u kemijskoj industriji za proizvodnju posebne kemijske opreme i kao katalizator za mnoge kemijske procese. Nikal je vrlo rijedak metal i, ako je moguće, treba ga zamijeniti drugim, jeftinijim i češćim materijalima.

Preradu rude nikla prati oslobađanje otrovnih plinova koji sadrže SO 2 i često As 2 O 3. CO koji se koristi u rafiniranju nikla karbonilnom metodom vrlo je toksičan; Ni(CO)4 je vrlo toksičan i vrlo hlapljiv. Njegova smjesa sa zrakom eksplodira na 60 °C. Kontrolne mjere: nepropusnost opreme, pojačana ventilacija.

Nikal u tijelu je esencijalni mikroelement. Njegov prosječni sadržaj u biljkama je 5,0·10 -5% sirove tvari, u tijelu kopnenih životinja 1,0·10 -6%, u morskim životinjama - 1,6·10 -4%. U životinjskom tijelu, nikal se nalazi u jetri, koži i endokrinim žlijezdama; nakuplja se u orožnjelim tkivima (osobito perju). Utvrđeno je da nikal aktivira enzim arginazu i utječe na oksidativne procese; u biljkama sudjeluje u nizu enzimskih reakcija (karboksilacija, hidroliza peptidnih veza i dr.). Na tlima obogaćenim niklom, njegov sadržaj u biljkama može se povećati 30 puta ili više, što dovodi do endemskih bolesti (kod biljaka - ružni oblici, kod životinja - očne bolesti povezane s povećanim nakupljanjem nikla u rožnici: keratitis, keratokonjunktivitis).

Nikal (kemijski element) nikal(lat. Niccolum), Ni, kemijski element prve trijade VIII grupa periodni sustav Mendeljejeva, atomski broj 28, atomska masa 58.70; srebrno-bijeli metal, savitljiv i rastegljiv. Prirodni dušik sastoji se od mješavine pet stabilnih izotopa: 58 Ni (67,76%), 60 Ni (26,16%), 61 Ni (1,25%), 63 Ni (3,66%), 64 Ni (1,16%).

Povijesna referenca. Metal je u nečistom obliku prvi put dobio 1751. godine švedski kemičar A. Kronstedt, predlagač i naziv elementa. Mnogo čišći metal dobio je 1804. godine njemački kemičar I. Richter. Naslov "N." dolazi od minerala kupfernickel (NiAs), poznatog već u 17. stoljeću. i često dovodio rudare u zabludu svojom vanjskom sličnošću s bakrenim rudama (njem. Kupfer - bakar, nikl - planinski duh, navodno je rudarima umjesto rude klizio otpadni kamen). Od sredine 18.st. N. se koristio samo kao sastavni dio legura sličnih izgledu srebru. Široki razvoj industrije nikla krajem 19. stoljeća. povezan s otkrićem velikih nalazišta ruda nikla u Novoj Kaledoniji i Kanadi i otkrićem njegovog "oplemenjivačkog" učinka na svojstva čelika.

Rasprostranjenost u prirodi. N. je element zemljinih dubina (u ultrabazičnim stijenama plašta ima ga 0,2% mase). Postoji hipoteza da se zemljina jezgra sastoji od nikla i željeza; U skladu s tim, prosječni sadržaj N u tlu u cjelini procjenjuje se na oko 3%. U zemljinoj kori, gdje je H. 5,8×10-3%, također gravitira prema dubljoj, tzv. bazaltnoj ljusci. Ni u zemljinoj kori je pratilac Fe i Mg, što se objašnjava sličnošću njihove valencije (II) i ionskih radijusa; N je uključen u minerale dvovalentnog željeza i magnezija kao izomorfna nečistoća. Postoje 53 poznata minerala N.; većina ih je nastala pri visokim temperaturama i tlakovima, tijekom skrućivanja magme ili iz vrućih vodenih otopina. Naslage N. povezane su s procesima u magmi i kori trošenja. Industrijska nalazišta nitrata (sulfidne rude) obično se sastoje od dušikovih i bakrenih minerala (vidi. Rude nikla). Na površini zemlje, u biosferi, N. je relativno slaba selica. U površinskim vodama i živoj tvari ima ga relativno malo. U područjima gdje prevladavaju ultramafične stijene, tlo i biljke su obogaćene niklom.

Tjelesni i Kemijska svojstva. U normalnim uvjetima, vodik postoji u obliku b-modifikacije, koja ima čelično centriranu kubičnu rešetku (a = 3,5236). Ali N., podvrgnut katodnom raspršivanju u atmosferi H2, tvori a-modifikaciju, koja ima heksagonalnu rešetku tijesnog pakiranja (a = 2,65, c = 4,32), koja se, kada se zagrije iznad 200 °C, pretvara u kubičnu. jedan. Kompaktni kubični N. ima gustoću od 8,9 g/cm 3 (20 °C), atomski radijus 1,24, ionski radijus: Ni2+ 0,79, Ni3+ 0,72; t pl 1453 °C; t kip oko 3000 °C; specifični toplinski kapacitet pri 20 °C 0,440 kJ/ (kg K); temperaturni koeficijent linearne ekspanzije 13.310-6 (0‒100 °C); toplinska vodljivost na 25 °C 90,1 vml (m K); isto na 500 °C 60,01 vm/ (m K). Specifični električni otpor na 20 °C 68,4 nom m, tj. 6,84 μm cm; temperaturni koeficijent električnog otpora 6,8×10-3 (0‒100 °C).

N. je kovak i kovak metal, od njega se mogu izraditi najtanji limovi i cijevi. Vlačna čvrstoća 400 – 500 MN/m 2 (tj. 40-50 kgf/mm 2 ), granica elastičnosti 80 MN/m 2 , granica razvlačenja 120 MN/m 2 ; relativno istezanje 40%; normalni modul elastičnosti 205 Gn/m 2 ; Brinellova tvrdoća 600 – 800 Mn/m 2 . U temperaturnom području od 0 do 631 K (gornja granica odgovara Curiejeva točka) N. feromagnetski. Feromagnetizam N. je zbog strukturnih značajki vanjskih elektronskih ljuski (3d8 4s2) njegovih atoma. N, zajedno s Fe (3d6 4s2) i Co (3d7 4s2), također feromagnetima, pripada elementima s nedovršenom 3d elektronskom ljuskom (prijelazni 3d metali). Elektroni nedovršene ljuske stvaraju nekompenzirani spinski magnetski moment, čija je efektivna vrijednost za N atoma 6 mB, gdje je mB Bor magneton. Pozitivna vrijednost razmjena interakcije u kristalima dušik dovodi do paralelne orijentacije atomskih magnetskih momenata, odnosno do feromagnetizma. Iz istog su razloga legure i brojni dušikovi spojevi (oksidi, halogenidi itd.) magnetski uređeni (imaju fero- ili rjeđe ferimagnetsku strukturu, vidi Magnetska struktura). N. jedan je od najvažnijih magnetski materijali i legure s minimalnim koeficijentom toplinskog rastezanja ( permaloj, monel metal, invar i tako dalje.).

Kemijski je Ni sličan Fe i Co, ali također i Cu i plemenitim metalima. U spojevima pokazuje promjenjivu valenciju (najčešće 2-valenten). N. je metal srednje aktivnosti.Upija (osobito u sitno usitnjenom stanju) velike količine plinova (H2, CO i dr.); zasićenje N. plinovima pogoršava njegova mehanička svojstva. Interakcija s kisikom počinje na 500 °C; u fino raspršenom stanju, N. je piroforan - spontano se zapali na zraku. Od oksida najvažniji je oksid NiO - zelenkasti kristali, praktički netopivi u vodi (mineral bunsenit). Hidroksid se taloži iz otopina soli nikla kada se dodaju lužine u obliku voluminoznog jabučnozelenog taloga. Kada se zagrijava, N se spaja s halogenima, tvoreći NiX2. Izgarajući u parama sumpora, proizvodi sulfid, sličan po sastavu Ni3S2. NiS monosulfid se može dobiti zagrijavanjem NiO sa sumporom.

Dušik ne reagira s dušikom ni pri visokim temperaturama (do 1400 °C). Topivost dušika u krutom dušiku je približno 0,07 % mase (pri 445 °C). Ni3N nitrid može se pripremiti propuštanjem NH3 preko NiF2, NiBr2 ili metalnog praha na 445 °C. Pod utjecajem para fosfora pri visokim temperaturama nastaje fosfid Ni3 P2 u obliku sive mase. U sustavu Ni ‒ As utvrđeno je postojanje tri arsenida: Ni5 As2, Ni3 As (mineral maučerit) i NiAs. Mnogi ljudi imaju strukturu tipa nikal-arsenid (u kojoj atomi As tvore gusto heksagonalno pakiranje, čije su sve oktaedarske šupljine zauzete atomima Ni). metalidi. Nestabilni karbid Ni3C može se dobiti sporim (stotinama sati) pougljičenjem (cementacijom) N praha u atmosferi CO na 300 °C. U tekućem stanju N. otapa zamjetnu količinu C, koji se hlađenjem taloži u obliku grafita. Kada se grafit oslobodi, N. gubi svoju savitljivost i sposobnost obrade pod pritiskom.

U nizu napona, Ni je desno od Fe (njihovi normalni potencijali su –0,44 V odnosno –0,24 V) i stoga se otapa sporije od Fe u razrijeđenim kiselinama. N. postojan je u odnosu na vodu. Organske kiseline djeluju na N. tek nakon dužeg kontakta s njim. Sumporna i solna kiselina polako otapaju N.; razrijeđeni dušik - vrlo lako; koncentrirana HNO3 pasivizira dušik, ali u manjoj mjeri nego željezo.

U interakciji s kiselinama nastaju soli 2-valentnog Ni. Gotovo sve Ni(II) soli i jake kiseline dobro su topljive u vodi; njihove otopine imaju kiselu reakciju zbog hidrolize. Soli relativno slabih kiselina kao što su ugljična i fosforna kiselina slabo su topljive. Većina dušikovih soli se raspada kalcinacijom (600 – 800 °C). Jedna od najčešće korištenih soli, NiSO4 sulfat, kristalizira iz otopina u obliku smaragdno zelenih kristala NiSO4 × 7H2 O - nikal sulfat. Jake lužine ne utječu na N., ali se otapa u otopinama amonijaka u prisutnosti (NH4)2 CO3 stvarajući topljivi amonijak, obojen intenzivno plavom bojom; Većinu njih karakterizira prisutnost kompleksa 2+ i . Hidrometalurške metode ekstrakcije amonijaka iz ruda temelje se na selektivnom stvaranju amonijaka. NaOCI i NaOBr talože se iz otopina Ni (II) soli, Ni (OH)3 hidroksid je crn. U kompleksni spojevi Ni je, za razliku od Co, obično 2-valentan. Kompleksni spoj Ni sa dimetilglioksim(C4 H7 O2 N)2 Ni koristi se za analitičko određivanje Ni.

Na povišenim temperaturama dušik stupa u interakciju s dušikovim oksidima, SO2 i NH3. Kada CO djeluje na njegov fino mljeveni prah pri zagrijavanju, nastaje karbonil Ni (CO)4 (vidi sl. Metalni karbonili). Toplinska disocijacija karbonila proizvodi najčišći N.

Priznanica. Oko 80% ukupne proizvodnje (bez SSSR-a) dobiva se iz sulfidnih ruda bakra i nikla. Nakon selektivnog obogaćivanja flotacijom iz rude se izdvajaju koncentrati bakra, nikla i pirotita. Koncentrat rude nikla pomiješan s topilima tali se u električnim oknima ili reverberacijskim pećima za odvajanje otpadnih stijena i izdvajanje nikla u sulfidnu talinu (mat) koja sadrži 10-15% Ni. Obično električnom taljenju (glavnoj metodi taljenja u SSSR-u) prethodi djelomično oksidativno prženje i aglomeracija koncentrata. Uz Ni, dio Fe, Co i gotovo svi Cu i plemeniti metali prelaze u mat. Nakon odvajanja Fe oksidacijom (upuhivanjem tekućeg kamenca u konvertorima) dobiva se legura Cu i Ni sulfida - kamenac, koji se polagano hladi, fino melje i šalje u flotaciju za odvajanje Cu i Ni. Koncentrat nikla spaljuje se u fluidiziranom sloju do NiO. Metal se dobiva redukcijom NiO u elektrolučnim pećima. Anode se lijevaju od grubog metala i pročišćavaju elektrolitički. Sadržaj nečistoća u elektrolitu N. (gradacija 110) je 0,01%.

Za odvajanje Cu i Ni, tzv. karbonilni proces koji se temelji na reverzibilnosti reakcije:

Proizvodnja karbonila se odvija na 100-200 atm i na 200-250 °C, a njegova razgradnja se odvija bez pristupa zraka na atmosferski pritisak i oko 200 °C. Razgradnja Ni (CO)4 također se koristi za dobivanje prevlaka nikla i izradu raznih proizvoda (razgradnja na zagrijanoj matrici).

U modernim "autogenim" procesima taljenje se provodi pomoću topline koja se oslobađa tijekom oksidacije sulfida zrakom obogaćenim kisikom. To omogućuje eliminaciju goriva koja sadrže ugljik, proizvodnju plinova bogatih SO2 pogodnih za proizvodnju sumporne kiseline ili elementarnog sumpora, a također dramatično povećava učinkovitost procesa. Najpotpunija i najperspektivnija je oksidacija tekućih sulfida. Postupci koji se temelje na obradi koncentrata nikla otopinama kiselina ili amonijaka u prisutnosti kisika pri povišenim temperaturama i tlaku (autoklavni procesi) postaju sve češći. Obično se N. prenosi u otopinu, iz koje se izolira u obliku bogatog sulfidnog koncentrata ili metalnog praha (redukcija vodikom pod tlakom).

Iz silikatnih (oksidiranih) ruda, dušik se također može koncentrirati u kamen uvođenjem fluksa kao što je gips ili pirit u punjenje za taljenje. Redukcijsko-sulfidacijsko taljenje obično se provodi u šahtnim pećima; dobiveni mat sadrži 16‒20% Ni, 16‒18% S, ostatak je Fe. Tehnologija izdvajanja metala iz kamina slična je gore opisanoj, osim što se operacija odvajanja Cu često izostavlja. Ako je sadržaj Co u oksidiranim rudama nizak, preporučljivo je podvrgnuti ih redukcijskom taljenju za proizvodnju feronikla, koji se koristi za proizvodnju čelika. Hidrometalurške metode također se koriste za ekstrakciju dušika iz oksidiranih ruda - luženje amonijakom prethodno reducirane rude, luženje sumpornom kiselinom u autoklavu, itd.

Primjena. Ogromna većina Ni koristi se za proizvodnju legura s drugim metalima (Fe, Cr, Cu, itd.), koje karakteriziraju visoka mehanička, antikorozivna, magnetska ili električna i termoelektrična svojstva. U vezi s razvojem mlazne tehnologije i stvaranjem plinskih turbinskih jedinica posebno su važne legure kroma i nikla otporne na toplinu i toplinu (vidi. Legure nikla). Dušikove legure koriste se u konstrukciji nuklearnih reaktora.

Značajna količina N koristi se za proizvodnju alkalnih baterija i antikorozivnih premaza. Savitljivi N. u svom čistom obliku koristi se za proizvodnju limova, cijevi itd. Također se koristi u kemijskoj industriji za proizvodnju posebne kemijske opreme i kao katalizator za mnoge kemijske procese. N. je vrlo rijedak metal i, ako je moguće, treba ga zamijeniti drugim, jeftinijim i češćim materijalima.

Prerada N. ruda popraćena je ispuštanjem otrovnih plinova koji sadrže SO2 i često As2 O3. CO koji se koristi u rafiniranju dušika karbonilnom metodom vrlo je toksičan; vrlo otrovan i vrlo hlapljiv Ni (CO)4. Njegova smjesa sa zrakom eksplodira na 60 °C. Kontrolne mjere: nepropusnost opreme, pojačana ventilacija.

A. V. Vanjukov.

Nikal je neophodan u tijelu mikroelement. Njegov prosječni sadržaj u biljkama je 5,0 × 10-5% u sirovoj tvari, u tijelu kopnenih životinja 1,0 × 10-5%, u morskim životinjama - 1,6 × 10-5%. U životinjskom tijelu N. se nalazi u jetri, koži i endokrinim žlijezdama; nakuplja se u orožnjelim tkivima (osobito perju). Fiziološka uloga N. nije dovoljno proučena. Utvrđeno je da N. aktivira enzim arginazu i utječe na oksidativne procese; u biljkama sudjeluje u nizu enzimskih reakcija (karboksilacija, hidroliza peptidnih veza i dr.). Na tlima obogaćenim N., njegov sadržaj u biljkama može se povećati 30 puta ili više, što dovodi do endemskih bolesti (kod biljaka - ružni oblici, kod životinja - očne bolesti povezane s povećanim nakupljanjem N. u rožnici: keratitis, keratokonjunktivitis) .

I. F. Gribovskaja.

Ripan R., Ceteanu I., Anorganska kemija, vol. 2 - Metali, trans. iz rum., M., 1972, str. 581‒614; Metalurški vodič za obojene metale, sv. 2 ‒