خواص عنصر

ثابت های مادی و فراوانی وقوع در طبیعت

پین سیم نیکل

ایزوتوپ های عنصر

در طبیعت، نیکل در پنج ایزوتوپ پایدار مختلف وجود دارد. 24 رادیو ایزوتوپ مصنوعی دیگر نیز شناخته شده است که همه آنها در جدول زیر فهرست نشده اند.

طرح سطح انرژی

خواص بیشتر

نیکل یک فلز سنگین نقره ای-سفید، براق، سخت و به راحتی انعطاف پذیر است. مانند آهن، می توان آن را به راحتی آهنگری، نورد، سیم کشی، جوش داده و صیقل داد. این به اصطلاح به گروه آهن تعلق دارد. نیکل در نزدیکترین بسته بندی مکعبی (β-نیکل) و در یک اصلاح نیکل شش ضلعی کمتر، یعنی α-نیکل، متبلور می شود. نیکل رسانای خوبی برای الکتریسیته و گرما است و نقطه ذوب و جوش متوسطی دارد (مشابه آهن و کبالت). این فلز در ترکیبات خود همه حالت های اکسیداسیون از -I تا VI را تشکیل می دهد که حالت II فراوان ترین و پایدارترین آنهاست. نیکل دارای پتانسیل استاندارد منفی است، بنابراین به عنوان فلز پایه و ضعیف الکتروپوزیتیو طبقه بندی می شود. رفتار شیمیایی آن شبیه کبالت و آهن است. نیکل خالص و فشرده در برابر هوا، اکسیژن، آب و بسیاری از مواد آلی در دمای اتاق بسیار مقاوم است. با توجه به این ویژگی ها، به عنوان محافظ در برابر خوردگی برای قطعات آهنی که به صورت گالوانیکی نیکل اندود شده یا به ورق نیکل جوش داده می شوند، استفاده می شود. نیکل به آرامی توسط اسیدهای غیر اکسید کننده مورد حمله قرار می گیرد. حتی اسید نیتریک نیز حمله نمی کند، زیرا یک لایه نازک اکسید روی سطح در نتیجه غیرفعال شدن تشکیل می شود. اسید نیتریک رقیق شده بلافاصله با تشکیل هیدروژن و نیترات به نیکل حمله می کند. در محیط اکسیژن، نیکل می سوزد و اکسید نیکل (II) را با تشکیل جرقه تشکیل می دهد. در دماهای بالاتر، نیکل با هالوژن ها واکنش می دهد. نیکل ترکیبات و مجتمع های متعددی را تشکیل می دهد که عمدتاً به رنگ آبی، سبز و زرد است. اکثر کمپلکس ها فقط کمی در آب حل می شوند یا در آب حل نمی شوند.

کشف

در سال 1751، شیمی‌دان و کانی‌شناس سوئدی AXEL FRIEDERIC CRONSTEDT (1722-1756) نیکل را هنگام بررسی شن نیکل قرمز در استکهلم کشف کرد و با کاهش اکسید آن را به شکل ناخالص تولید کرد. CRONSTEDT فلز را «نیکل» نامید، نماد شیمیایی « Ni » توسط برزلیوس در سال 1814 پیشنهاد شد. نام این فلز از معدنچیان ساکسونی گرفته شده است که سنگ معدنی را که بسیار شبیه به مس است، در اواخر قرون وسطی در کوه‌های سنگ کشف کردند. از آنجایی که نمی‌توانستند مسی از آن استخراج کنند، آن را با تحقیر کوپرونیکل می‌نامند که به معنای چیزی شبیه مس شیطان یا مس بابانوئل است. کلمه نیکل یک جن، روح، شخص سرسخت یا مشابه را توصیف می کند. این فلز خالص اولین بار در سال 1755 توسط TORBERN OLOF BERGMAN (1735-1784) تولید شد.

وقوع/تولید

نیکل یکی از عناصر نسبتاً رایج روی زمین است و از نظر فراوانی عنصر در رتبه 21 قرار دارد. میزان نیکل زمین با افزایش عمق افزایش می یابد. این ماده هرگز به طور طبیعی در طبیعت وجود ندارد، فقط به صورت ترکیباتی، عمدتاً به صورت سولفید، سیلیکات و آرسنید. ذخایر شناخته شده نیکل 125 میلیون تن تخمین زده می شود که در سراسر جهان پراکنده شده است، اما ذخایر اصلی در کوبا، کالدونیای جدید، کانادا، اندونزی، آفریقای جنوبی، نروژ و غیره است. نیکل در مقیاس بزرگ عمدتاً از سنگ معدن سولفید با پیروتیت یا شن مغناطیسی مهمترین سنگ معدن است. این عمدتا از سولفید نیکل، سولفید مس، سولفید آهن (II) و اکسید آهن (III) تشکیل شده است. سنگ معدن دارای حداکثر 2 درصد نیکل به شکل سولفید است. در تولید فنی، سنگ معدن ابتدا تا 5 درصد نیکل غنی می شود، سپس با سنگدانه های سیلیسی و کک از قبل برشته شده و ذوب می شود. اکسید آهن به طور کلی به سیلیکات آهن تبدیل شده و از کوره خارج می شود. مخلوط باقیمانده از NiS، Cu2S و FeS، مواد خام مس-نیکل، جمع آوری شده و به صورت دوره ای ضربه زده می شود. FeS در یک مبدل اکسید می شود و با SiO2 سرباره می شود و مخلوطی از NiS و Cu2S و ریزدانه های مس-نیکل را به جا می گذارد. سولفیدها با ذوب Na2S، جمع آوری NiS و تفت دادن آن به NiO و تبدیل آن به نیکل خام با کک جدا می شوند. نیکل با خلوص بالا با تجزیه حرارتی Ni (CO)4 با استفاده از فرآیند MOND به دست می آید.

استفاده کنید

نیکل عمدتاً برای پالایش فولاد استفاده می شود، حتی افزودن کمی نیکل کیفیت فولاد را به طور قابل توجهی بهبود می بخشد، به عنوان مثال. ب. مقاومت در برابر خوردگی، سختی و چقرمگی. بخشی دیگر برای آبکاری فلزات یا به عنوان ماده آند در آبکاری نیکل گالوانیکی، عمدتاً سطوح آهنی استفاده می شود. بسیاری از اشیاء روزمره مانند بوته ها، کاسه ها، وسایل آزمایشگاهی و پزشکی نیز از نیکل خام ساخته می شوند. در مهندسی برق، از نیکل برای ساخت انباشته های نیکل-کادمیم، ترموکوپل هایی مانند Ni/Cr-Ni استفاده می شود. نیکل همچنین به عنوان یک کاتالیزور هیدروژناسیون و هیدروژن زدایی مناسب است زیرا ظرفیت جذب خوبی برای هیدروژن مولکولی دارد.

اتصالات مهم

اکسیدهای با ترکیبات مختلف (NiO1-x)، هالیدها (NiX2 و NiF3) و اکسونیکلات‌های متعدد (MNiO2) ترکیبات مهمی هستند. تعداد ترکیبات پیچیده به ویژه گسترده است، اما در اینجا به تفصیل مورد بحث قرار نخواهد گرفت.

ساختمان

نیکل در یک شبکه فلزی متراکم مکعبی متبلور می شود.