Как пишется никель в таблице менделеева

Nickel, ₂₈Ni

Nickel
Appearance	lustrous, metallic, and silver with a gold tinge
Standard atomic weight Ar°(Ni)	58.6934±0.0004 58.693±0.001 (abridged)[1]
Nickel in the periodic table
Hydrogen Helium Lithium Beryllium Boron Carbon Nitrogen Oxygen Fluorine Neon Sodium Magnesium Aluminium Silicon Phosphorus Sulfur Chlorine Argon Potassium Calcium Scandium Titanium Vanadium Chromium Manganese Iron Cobalt Nickel Copper Zinc Gallium Germanium Arsenic Selenium Bromine Krypton Rubidium Strontium Yttrium Zirconium Niobium Molybdenum Technetium Ruthenium Rhodium Palladium Silver Cadmium Indium Tin Antimony Tellurium Iodine Xenon Caesium Barium Lanthanum Cerium Praseodymium Neodymium Promethium Samarium Europium Gadolinium Terbium Dysprosium Holmium Erbium Thulium Ytterbium Lutetium Hafnium Tantalum Tungsten Rhenium Osmium Iridium Platinum Gold Mercury (element) Thallium Lead Bismuth Polonium Astatine Radon Francium Radium Actinium Thorium Protactinium Uranium Neptunium Plutonium Americium Curium Berkelium Californium Einsteinium Fermium Mendelevium Nobelium Lawrencium Rutherfordium Dubnium Seaborgium Bohrium Hassium Meitnerium Darmstadtium Roentgenium Copernicium Nihonium Flerovium Moscovium Livermorium Tennessine Oganesson – ↑ Ni ↓ Pd cobalt ← nickel → copper
Atomic number (Z)	28
Group	group 10
Period	period 4
Block	d-block
Electron configuration	[Ar] 3d8 4s2 or [Ar] 3d9 4s1
Electrons per shell	2, 8, 16, 2 or 2, 8, 17, 1
Physical properties
Phase at STP	solid
Melting point	1728 K ​(1455 °C, ​2651 °F)
Boiling point	3003 K ​(2730 °C, ​4946 °F)
Density (near r.t.)	8.908 g/cm3
when liquid (at m.p.)	7.81 g/cm3
Heat of fusion	17.48 kJ/mol
Heat of vaporization	379 kJ/mol
Molar heat capacity	26.07 J/(mol·K)
Vapor pressure P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k at T (K) 1783 1950 2154 2410 2741 3184
Atomic properties
Oxidation states	−2, −1, 0, +1,[2] +2, +3, +4[3] (a mildly basic oxide)
Electronegativity	Pauling scale: 1.91
Ionization energies	1st: 737.1 kJ/mol 2nd: 1753.0 kJ/mol 3rd: 3395 kJ/mol (more)
Atomic radius	empirical: 124 pm
Covalent radius	124±4 pm
Van der Waals radius	163 pm
Spectral lines of nickel
Other properties
Natural occurrence	primordial
Crystal structure	​face-centered cubic (fcc)
Speed of sound thin rod	4900 m/s (at r.t.)
Thermal expansion	13.4 µm/(m⋅K) (at 25 °C)
Thermal conductivity	90.9 W/(m⋅K)
Electrical resistivity	69.3 nΩ⋅m (at 20 °C)
Magnetic ordering	ferromagnetic
Young’s modulus	200 GPa
Shear modulus	76 GPa
Bulk modulus	180 GPa
Poisson ratio	0.31
Mohs hardness	4.0
Vickers hardness	638 MPa
Brinell hardness	667–1600 MPa
CAS Number	7440-02-0
History
Discovery and first isolation	Axel Fredrik Cronstedt (1751)
Main isotopes of nickel v e
Iso­tope Decay abun­dance half-life (t1/2) mode pro­duct 58Ni 68.077% stable 59Ni trace 7.6×104 y ε 59Co 60Ni 26.223% stable 61Ni 1.140% stable 62Ni 3.635% stable 63Ni syn 100 y β− 63Cu 64Ni 0.926% stable
Category: Nickel view talk edit | references

Nickel is a chemical element with symbol Ni and atomic number 28. It is a silvery-white lustrous metal with a slight golden tinge. Nickel is a hard and ductile transition metal. Pure nickel is chemically reactive but large pieces are slow to react with air under standard conditions because a passivation layer of nickel oxide forms on the surface that prevents further corrosion. Even so, pure native nickel is found in Earth’s crust only in tiny amounts, usually in ultramafic rocks,^[4][5] and in the interiors of larger nickel–iron meteorites that were not exposed to oxygen when outside Earth’s atmosphere.

Meteoric nickel is found in combination with iron, a reflection of the origin of those elements as major end products of supernova nucleosynthesis. An iron–nickel mixture is thought to compose Earth’s outer and inner cores.^[6]

Use of nickel (as natural meteoric nickel–iron alloy) has been traced as far back as 3500 BCE. Nickel was first isolated and classified as an element in 1751 by Axel Fredrik Cronstedt, who initially mistook the ore for a copper mineral, in the cobalt mines of Los, Hälsingland, Sweden. The element’s name comes from a mischievous sprite of German miner mythology, Nickel (similar to Old Nick), who personified the fact that copper-nickel ores resisted refinement into copper. An economically important source of nickel is the iron ore limonite, which is often 1–2% nickel. Other important nickel ore minerals include pentlandite and a mix of Ni-rich natural silicates known as garnierite. Major production sites include the Sudbury region, Canada (which is thought to be of meteoric origin), New Caledonia in the Pacific, and Norilsk, Russia.

Nickel is one of four elements (the others are iron, cobalt, and gadolinium)^[7] that are ferromagnetic at about room temperature. Alnico permanent magnets based partly on nickel are of intermediate strength between iron-based permanent magnets and rare-earth magnets. The metal is used chiefly in alloys and corrosion-resistant plating. About 68% of world production is used in stainless steel. A further 10% is used for nickel-based and copper-based alloys, 9% for plating, 7% for alloy steels, 3% in foundries, and 4% in other applications such as in rechargeable batteries,^[8] including those in electric vehicles (EVs).^[9] Nickel is widely used in coins, though nickel-plated objects sometimes provoke nickel allergy. As a compound, nickel has a number of niche chemical manufacturing uses, such as a catalyst for hydrogenation, cathodes for rechargeable batteries, pigments and metal surface treatments.^[10] Nickel is an essential nutrient for some microorganisms and plants that have enzymes with nickel as an active site.^[11]

Properties

Atomic and physical properties

Nickel is a silvery-white metal with a slight golden tinge that takes a high polish. It is one of only four elements that are ferromagnetic at or near room temperature; the others are iron, cobalt and gadolinium. Its Curie temperature is 355 °C (671 °F), meaning that bulk nickel is non-magnetic above this temperature.^[13][7] The unit cell of nickel is a face-centered cube with the lattice parameter of 0.352 nm, giving an atomic radius of 0.124 nm. This crystal structure is stable to pressures of at least 70 GPa. Nickel is hard, malleable and ductile, and has a relatively high electrical and thermal conductivity for transition metals.^[14] The high compressive strength of 34 GPa, predicted for ideal crystals, is never obtained in the real bulk material due to formation and movement of dislocations. However, it has been reached in Ni nanoparticles.^[15]

Electron configuration dispute

Nickel has two atomic electron configurations, [Ar] 3d⁸ 4s² and [Ar] 3d⁹ 4s¹, which are very close in energy; [Ar] denotes the complete argon core structure. There is some disagreement on which configuration has the lower energy.^[16] Chemistry textbooks quote nickel’s electron configuration as [Ar] 4s² 3d⁸,^[17] also written [Ar] 3d⁸ 4s².^[18] This configuration agrees with the Madelung energy ordering rule, which predicts that 4s is filled before 3d. It is supported by the experimental fact that the lowest energy state of the nickel atom is a 3d⁸ 4s² energy level, specifically the 3d⁸(³F) 4s^{2 3}F, J = 4 level.^[19]

However, each of these two configurations splits into several energy levels due to fine structure,^[19] and the two sets of energy levels overlap. The average energy of states with [Ar] 3d⁹ 4s¹ is actually lower than the average energy of states with [Ar] 3d⁸ 4s². Therefore, the research literature on atomic calculations quotes the ground state configuration as [Ar] 3d⁹ 4s¹.^[16]

Isotopes

The isotopes of nickel range in atomic weight from 48 u (⁴⁸
Ni) to 78 u (⁷⁸
Ni).^[20]

Natural nickel is composed of five stable isotopes, ⁵⁸
Ni, ⁶⁰
Ni, ⁶¹
Ni, ⁶²
Ni and ⁶⁴
Ni, of which ⁵⁸
Ni is the most abundant (68.077% natural abundance).^[20]

Nickel-62 has the highest binding energy per nucleon of any nuclide: 8.7946 MeV/nucleon.^[21][22] Its binding energy is greater than both ⁵⁶
Fe and ⁵⁸
Fe, more abundant nuclides often incorrectly cited as having the highest binding energy.^[23] Though this would seem to predict nickel as the most abundant heavy element in the universe, the high rate of photodisintegration of nickel in stellar interiors causes iron to be by far the most abundant.^[23]

Nickel-60 is the daughter product of the extinct radionuclide ⁶⁰
Fe (half-life 2.6 million years). Due to the long half-life of ⁶⁰
Fe, its persistence in materials in the Solar System may generate observable variations in the isotopic composition of ⁶⁰
Ni. Therefore, the abundance of ⁶⁰
Ni in extraterrestrial material may give insight into the origin of the Solar System and its early history.^[24]

At least 26 nickel radioisotopes have been characterized; the most stable are ⁵⁹
Ni with half-life 76,000 years, ⁶³
Ni (100 years), and ⁵⁶
Ni (6 days). All other radioisotopes have half-lives less than 60 hours and most these have half-lives less than 30 seconds. This element also has one meta state.^[20]

Radioactive nickel-56 is produced by the silicon burning process and later set free in large amounts in type Ia supernovae. The shape of the light curve of these supernovae at intermediate to late-times corresponds to the decay via electron capture of ⁵⁶
Ni to cobalt-56 and ultimately to iron-56.^[25] Nickel-59 is a long-lived cosmogenic radionuclide; half-life 76,000 years. ⁵⁹
Ni has found many applications in isotope geology. ⁵⁹
Ni has been used to date the terrestrial age of meteorites and to determine abundances of extraterrestrial dust in ice and sediment. The half-life of nickel-78 was recently measured at 110 milliseconds, and is believed an important isotope in supernova nucleosynthesis of elements heavier than iron.^{[26] 48}Ni, discovered in 1999, is the most proton-rich heavy element isotope known. With 28 protons and 20 neutrons, ⁴⁸Ni is «doubly magic», as is ⁷⁸Ni with 28 protons and 50 neutrons. Both are therefore unusually stable for nuclei with so large a proton–neutron imbalance.^[20][27]

Nickel-63 is a contaminant found in the support structure of nuclear reactors. It is produced through neutron capture by nickel-62. Small amounts have also been found near nuclear weapon test sites in the South Pacific.^[28]

Occurrence

On Earth, nickel occurs most often in combination with sulfur and iron in pentlandite, with sulfur in millerite, with arsenic in the mineral nickeline, and with arsenic and sulfur in nickel galena.^[29] Nickel is commonly found in iron meteorites as the alloys kamacite and taenite. Nickel in meteorites was first detected in 1799 by Joseph-Louis Proust, a French chemist who then worked in Spain. Proust analyzed samples of the meteorite from Campo del Cielo (Argentina), which had been obtained in 1783 by Miguel Rubín de Celis, discovering the presence in them of nickel (about 10%) along with iron.^[30]

The bulk of nickel is mined from two types of ore deposits. The first is laterite, where the principal ore mineral mixtures are nickeliferous limonite, (Fe,Ni)O(OH), and garnierite (a mixture of various hydrous nickel and nickel-rich silicates). The second is magmatic sulfide deposits, where the principal ore mineral is pentlandite: (Ni,Fe)₉S₈.^[31]

Indonesia and Australia have the biggest estimated reserves, at 43.6% of world total.^[32]

Identified land-based resources throughout the world averaging 1% nickel or greater comprise at least 130 million tons of nickel (about the double of known reserves). About 60% is in laterites and 40% in sulfide deposits.^[33]

On geophysical evidence, most of the nickel on Earth is believed to be in Earth’s outer and inner cores. Kamacite and taenite are naturally occurring alloys of iron and nickel. For kamacite, the alloy is usually in the proportion of 90:10 to 95:5, though impurities (such as cobalt or carbon) may be present. Taenite is 20% to 65% nickel. Kamacite and taenite are also found in nickel iron meteorites.^[34]

Compounds

The most common oxidation state of nickel is +2, but compounds of Ni⁰, Ni⁺, and Ni³⁺ are well known, and the exotic oxidation states Ni²⁻ and Ni⁻ have been produced and studied.^[35]

Nickel(0)

Nickel tetracarbonyl (Ni(CO)₄), discovered by Ludwig Mond,^[36] is a volatile, highly toxic liquid at room temperature. On heating, the complex decomposes back to nickel and carbon monoxide:

Ni(CO)₄ ⇌ Ni + 4 CO

This behavior is exploited in the Mond process for purifying nickel, as described above. The related nickel(0) complex bis(cyclooctadiene)nickel(0) is a useful catalyst in organonickel chemistry because the cyclooctadiene (or cod) ligands are easily displaced.

Nickel(I)

Nickel(I) complexes are uncommon, but one example is the tetrahedral complex NiBr(PPh₃)₃. Many nickel(I) complexes have Ni–Ni bonding, such as the dark red diamagnetic K₄[Ni₂(CN)₆] prepared by reduction of K₂[Ni₂(CN)₆] with sodium amalgam. This compound is oxidized in water, liberating H₂.^[37]

It is thought that the nickel(I) oxidation state is important to nickel-containing enzymes, such as [NiFe]-hydrogenase, which catalyzes the reversible reduction of protons to H₂.^[38]

Nickel(II)

Nickel(II) forms compounds with all common anions, including sulfide, sulfate, carbonate, hydroxide, carboxylates, and halides. Nickel(II) sulfate is produced in large amounts by dissolving nickel metal or oxides in sulfuric acid, forming both a hexa- and heptahydrate^[39] useful for electroplating nickel. Common salts of nickel, such as chloride, nitrate, and sulfate, dissolve in water to give green solutions of the metal aquo complex [Ni(H₂O)₆]²⁺.^[40]

The four halides form nickel compounds, which are solids with molecules with octahedral Ni centres. Nickel(II) chloride is most common, and its behavior is illustrative of the other halides. Nickel(II) chloride is made by dissolving nickel or its oxide in hydrochloric acid. It is usually found as the green hexahydrate, whose formula is usually written NiCl₂·6H₂O. When dissolved in water, this salt forms the metal aquo complex [Ni(H₂O)₆]²⁺. Dehydration of NiCl₂·6H₂O gives yellow anhydrous NiCl₂.^[41]

Some tetracoordinate nickel(II) complexes, e.g. bis(triphenylphosphine)nickel chloride, exist both in tetrahedral and square planar geometries. The tetrahedral complexes are paramagnetic; the square planar complexes are diamagnetic. In having properties of magnetic equilibrium and formation of octahedral complexes, they contrast with the divalent complexes of the heavier group 10 metals, palladium(II) and platinum(II), which form only square-planar geometry.^[35]

Nickelocene is known; it has an electron count of 20, making it relatively unstable.^{[citation needed][42]}

Nickel(III) and (IV)

Many Ni(III) compounds are known. The first such compounds are [Ni(PR₃)₂X₂], where X = Cl, Br, I and R = ethyl, propyl, butyl.^[43] Further, Ni(III) forms simple salts with fluoride^[44] or oxide ions. Ni(III) can be stabilized by σ-donor ligands such as thiols and organophosphines.^[37]

Ni(III) occurs in nickel oxide hydroxide, which is used as the cathode in many rechargeable batteries, including nickel-cadmium, nickel-iron, nickel hydrogen, and nickel-metal hydride, and used by certain manufacturers in Li-ion batteries.^[45]

Ni(IV) occurs in the mixed oxide BaNiO₃. Ni(IV) remains a rare oxidation state and very few compounds are known.^{[46][47][48][49]}

History

Because nickel ores are easily mistaken for ores of silver and copper, understanding of this metal and its use, is relatively recent. But unintentional use of nickel is ancient, and can be traced back as far as 3500 BCE. Bronzes from what is now Syria have been found to contain as much as 2% nickel.^[50] Some ancient Chinese manuscripts suggest that «white copper» (cupronickel, known as baitong) was used there in 1700-1400 BCE. This Paktong white copper was exported to Britain as early as the 17th century, but the nickel content of this alloy was not discovered until 1822.^[51] Coins of nickel-copper alloy were minted by Bactrian kings Agathocles, Euthydemus II, and Pantaleon in the 2nd century BCE, possibly out of the Chinese cupronickel.^[52]

In medieval Germany, a metallic yellow mineral was found in the Erzgebirge (Ore Mountains) that resembled copper ore. But when miners were unable to get any copper from it, they blamed a mischievous sprite of German mythology, Nickel (similar to Old Nick), for besetting the copper. They called this ore Kupfernickel from German Kupfer ‘copper’.^{[53][54][55][56]} This ore is now known as the mineral nickeline (formerly niccolite^[57]), a nickel arsenide. In 1751, Baron Axel Fredrik Cronstedt tried to extract copper from kupfernickel at a cobalt mine in the village of Los, Sweden, and instead produced a white metal that he named nickel after the spirit that had given its name to the mineral.^[58] In modern German, Kupfernickel or Kupfer-Nickel designates the alloy cupronickel.^[14]

Originally, the only source for nickel was the rare Kupfernickel. Beginning in 1824, nickel was obtained as a byproduct of cobalt blue production. The first large-scale smelting of nickel began in Norway in 1848 from nickel-rich pyrrhotite. The introduction of nickel in steel production in 1889 increased the demand for nickel; the nickel deposits of New Caledonia, discovered in 1865, provided most of the world’s supply between 1875 and 1915. The discovery of the large deposits in the Sudbury Basin, Canada in 1883, in Norilsk-Talnakh, Russia in 1920, and in the Merensky Reef, South Africa in 1924, made large-scale nickel production possible.^[51]

Coinage

Aside from the aforementioned Bactrian coins, nickel was not a component of coins until the mid-19th century.^{[citation needed]}

Canada

99.9% nickel five-cent coins were struck in Canada (the world’s largest nickel producer at the time) during non-war years from 1922 to 1981; the metal content made these coins magnetic.^[59] During the war years 1942–45, most or all nickel was removed from Canadian and US coins to save it for making armor.^[54][60] Canada used 99.9% nickel from 1968 in its higher-value coins until 2000.^{[citation needed]}

Switzerland

Coins of nearly pure nickel were first used in 1881 in Switzerland.^[61]

United Kingdom

Birmingham forged nickel coins in c. 1833 for trading in Malaysia.^[62]

United States

In the United States, the term «nickel» or «nick» originally applied to the copper-nickel Flying Eagle cent, which replaced copper with 12% nickel 1857–58, then the Indian Head cent of the same alloy from 1859 to 1864. Still later, in 1865, the term designated the three-cent nickel, with nickel increased to 25%. In 1866, the five-cent shield nickel (25% nickel, 75% copper) appropriated the designation, which has been used ever since for the subsequent 5-cent pieces. This alloy proportion is not ferromagnetic.

The US nickel coin contains 0.04 ounces (1.1 g) of nickel, which at the April 2007 price was worth 6.5 cents, along with 3.75 grams of copper worth about 3 cents, with a total metal value of more than 9 cents. Since the face value of a nickel is 5 cents, this made it an attractive target for melting by people wanting to sell the metals at a profit. The United States Mint, anticipating this practice, implemented new interim rules on December 14, 2006, subject to public comment for 30 days, which criminalized the melting and export of cents and nickels.^[63] Violators can be punished with a fine of up to $10,000 and/or a maximum of five years in prison.^[64] As of September 19, 2013, the melt value of a US nickel (copper and nickel included) is $0.045 (90% of the face value).^[65]

Current use

In the 21st century, the high price of nickel has led to some replacement of the metal in coins around the world. Coins still made with nickel alloys include one- and two-euro coins, 5¢, 10¢, 25¢, 50¢, and $1 U.S. coins,^[66] and 20p, 50p, £1, and £2 UK coins. From 2012 on the nickel-alloy used for 5p and 10p UK coins was replaced with nickel-plated steel. This ignited a public controversy regarding the problems of people with nickel allergy.^[61]

World production

An estimated 2.7 million tonnes (t) of nickel per year are mined worldwide; Indonesia (1,000,000 t), the Philippines (370,000 t), Russia (250,000 t), New Caledonia (France) (190,000 t), Australia (160,000 t) and Canada (130,000 t) are the largest producers as of 2021.^[68] The largest nickel deposits in non-Russian Europe are in Finland and Greece. Identified land-based sources averaging at least 1% nickel contain at least 130 million tonnes of nickel. About 60% is in laterites and 40% is in sulfide deposits. Also, extensive nickel sources are found in the depths of the Pacific Ocean, especially in an area called the Clarion Clipperton Zone in the form of polymetallic nodules peppering the seafloor at 3.5–6 km below sea level.^[69][70] These nodules are composed of numerous rare-earth metals and are estimated to be 1.7% nickel.^[71] With advances in science and engineering, regulation is currently being set in place by the International Seabed Authority to ensure that these nodules are collected in an environmentally conscientious manner while adhering to the United Nations Sustainable Development Goals.^[72]

The one place in the United States where nickel has been profitably mined is Riddle, Oregon, with several square miles of nickel-bearing garnierite surface deposits. The mine closed in 1987.^[73][74] The Eagle mine project is a new nickel mine in Michigan’s Upper Peninsula. Construction was completed in 2013, and operations began in the third quarter of 2014.^[75] In the first full year of operation, the Eagle Mine produced 18,000 t.^[75]

Production

Nickel is obtained through extractive metallurgy: it is extracted from ore by conventional roasting and reduction processes that yield metal of greater than 75% purity. In many stainless steel applications, 75% pure nickel can be used without further purification, depending on impurities.^[39]

Traditionally, most sulfide ores are processed using pyrometallurgical techniques to produce a matte for further refining. Recent advances in hydrometallurgical techniques result in significantly purer metallic nickel product. Most sulfide deposits have traditionally been processed by concentration through a froth flotation process followed by pyrometallurgical extraction. In hydrometallurgical processes, nickel sulfide ores are concentrated with flotation (differential flotation if Ni/Fe ratio is too low) and then smelted. The nickel matte is further processed with the Sherritt-Gordon process. First, copper is removed by adding hydrogen sulfide, leaving a concentrate of cobalt and nickel. Then, solvent extraction is used to separate the cobalt and nickel, with the final nickel content greater than 99%.^{[citation needed]}

Electrorefining

A second common refining process is leaching the metal matte into a nickel salt solution, followed by electrowinning the nickel from solution by plating it onto a cathode as electrolytic nickel.^[76]

Mond process

The purest metal is obtained from nickel oxide by the Mond process, which gives a purity of over 99.99%.^[77] The process was patented by Ludwig Mond and has been in industrial use since before the beginning of the 20th century. In this process, nickel is reacted with carbon monoxide in the presence of a sulfur catalyst at around 40–80 °C to form nickel carbonyl. In a similar reaction with iron, iron pentacarbonyl can form, though this reaction is slow. If necessary, the nickel may be separated by distillation. Dicobalt octacarbonyl is also formed in nickel distillation as a by-product, but it decomposes to tetracobalt dodecacarbonyl at the reaction temperature to give a non-volatile solid.^[78]

Nickel is obtained from nickel carbonyl by one of two processes. It may be passed through a large chamber at high temperatures in which tens of thousands of nickel spheres (pellets) are constantly stirred. The carbonyl decomposes and deposits pure nickel onto the spheres. In the alternate process, nickel carbonyl is decomposed in a smaller chamber at 230 °C to create a fine nickel powder. The byproduct carbon monoxide is recirculated and reused. The highly pure nickel product is known as «carbonyl nickel».^[79]

Market value

The market price of nickel surged throughout 2006 and the early months of 2007; as of April 5, 2007, the metal was trading at US$52,300/tonne or $1.47/oz.^[80] The price later fell dramatically; as of September 2017, the metal was trading at $11,000/tonne, or $0.31/oz.^[81] During the 2022 Russian invasion of Ukraine, worries about sanctions on Russian nickel exports triggered a short squeeze, causing the price of nickel to quadruple in just two days, reaching US$100,000 per tonne.^[82][83] The London Metal Exchange cancelled contracts worth $3.9 billion and suspended nickel trading for over a week.^[84] Analyst Andy Home argued that such price shocks are exacerbated by the purity requirements imposed by metal markets: only Grade I (99.8% pure) metal can be used as a commodity on the exchanges, but most of the world’s supply is either in ferro-nickel alloys or lower-grade purities.^[85]

Applications

Global use of nickel is currently 68% in stainless steel, 10% in nonferrous alloys, 9% electroplating, 7% alloy steel, 3% foundries, and 4% other (including batteries).^[8]

Nickel is used in many recognizable industrial and consumer products, including stainless steel, alnico magnets, coinage, rechargeable batteries (e.g. nickel-iron), electric guitar strings, microphone capsules, plating on plumbing fixtures,^[86] and special alloys such as permalloy, elinvar, and invar. It is used for plating and as a green tint in glass. Nickel is preeminently an alloy metal, and its chief use is in nickel steels and nickel cast irons, in which it typically increases the tensile strength, toughness, and elastic limit. It is widely used in many other alloys, including nickel brasses and bronzes and alloys with copper, chromium, aluminium, lead, cobalt, silver, and gold (Inconel, Incoloy, Monel, Nimonic).^[76]

Because nickel is resistant to corrosion, it was occasionally used as a substitute for decorative silver. Nickel was also occasionally used in some countries after 1859 as a cheap coinage metal (see above), but in the later years of the 20th century, it was replaced by cheaper stainless steel (i.e., iron) alloys, except in the United States and Canada.^{[citation needed]}

Nickel is an excellent alloying agent for certain precious metals and is used in the fire assay as a collector of platinum group elements (PGE). As such, nickel can fully collect all six PGEs from ores, and can partially collect gold. High-throughput nickel mines may also do PGE recovery (mainly platinum and palladium); examples are Norilsk, Russia and the Sudbury Basin, Canada.^[87]

Nickel foam or nickel mesh is used in gas diffusion electrodes for alkaline fuel cells.^[88][89]

Nickel and its alloys are often used as catalysts for hydrogenation reactions. Raney nickel, a finely divided nickel-aluminium alloy, is one common form, though related catalysts are also used, including Raney-type catalysts.^{[citation needed]}

Nickel is naturally magnetostrictive: in the presence of a magnetic field, the material undergoes a small change in length.^[90][91] The magnetostriction of nickel is on the order of 50 ppm and is negative, indicating that it contracts.^[92]

Nickel is used as a binder in the cemented tungsten carbide or hardmetal industry and used in proportions of 6% to 12% by weight. Nickel makes the tungsten carbide magnetic and adds corrosion-resistance to the cemented parts, though the hardness is less than those with cobalt binder.^[93]

⁶³
Ni, with half-life 100.1 years, is useful in krytron devices as a beta particle (high-speed electron) emitter to make ionization by the keep-alive electrode more reliable.^[94] It is being investigated as a power source for betavoltaic batteries.^[95][96]

Around 27% of all nickel production is used for engineering, 10% for building and construction, 14% for tubular products, 20% for metal goods, 14% for transport, 11% for electronic goods, and 5% for other uses.^[8]

Raney nickel is widely used for hydrogenation of unsaturated oils to make margarine, and substandard margarine and leftover oil may contain nickel as a contaminant. Forte et al. found that type 2 diabetic patients have 0.89 ng/mL of Ni in the blood relative to 0.77 ng/mL in control subjects.^[97]

Biological role

It was not recognized until the 1970s, but nickel is known to play an important role in the biology of some plants, bacteria, archaea, and fungi.^{[98][99][100]} Nickel enzymes such as urease are considered virulence factors in some organisms.^[101][102] Urease catalyzes hydrolysis of urea to form ammonia and carbamate.^[99][98] NiFe hydrogenases can catalyze oxidation of H₂ to form protons and electrons; and also the reverse reaction, the reduction of protons to form hydrogen gas.^[99][98] A nickel-tetrapyrrole coenzyme, cofactor F430, is present in methyl coenzyme M reductase, which can catalyze the formation of methane, or the reverse reaction, in methanogenic archaea (in +1 oxidation state).^[103] One of the carbon monoxide dehydrogenase enzymes consists of an Fe-Ni-S cluster.^[104] Other nickel-bearing enzymes include a rare bacterial class of superoxide dismutase^[105] and glyoxalase I enzymes in bacteria and several eukaryotic trypanosomal parasites^[106] (in other organisms, including yeast and mammals, this enzyme contains divalent Zn²⁺).^{[107][108][109][110][111]}

Dietary nickel may affect human health through infections by nickel-dependent bacteria, but nickel may also be an essential nutrient for bacteria living in the large intestine, in effect functioning as a prebiotic.^[112] The US Institute of Medicine has not confirmed that nickel is an essential nutrient for humans, so neither a Recommended Dietary Allowance (RDA) nor an Adequate Intake have been established. The tolerable upper intake level of dietary nickel is 1 mg/day as soluble nickel salts. Estimated dietary intake is 70 to 100 µg/day; less than 10% is absorbed. What is absorbed is excreted in urine.^[113] Relatively large amounts of nickel – comparable to the estimated average ingestion above – leach into food cooked in stainless steel. For example, the amount of nickel leached after 10 cooking cycles into one serving of tomato sauce averages 88 µg.^[114][115]

Nickel released from Siberian Traps volcanic eruptions is suspected of helping the growth of Methanosarcina, a genus of euryarchaeote archaea that produced methane in the Permian–Triassic extinction event, the biggest known mass extinction.^[116]

Toxicity

Nickel

Hazards
GHS labelling:
Pictograms
Signal word	Danger
Hazard statements	H317, H351, H372, H412
Precautionary statements	P201, P202, P260, P264, P270, P272, P273, P280, P302+P352, P308+P313, P333+P313, P363, P405, P501[117]
NFPA 704 (fire diamond)	2 0 0

The major source of nickel exposure is oral consumption, as nickel is essential to plants.^[118] Typical background concentrations of nickel do not exceed 20 ng/m³ in air, 100 mg/kg in soil, 10 mg/kg in vegetation, 10 μg/L in freshwater and 1 μg/L in seawater.^[119] Environmental concentrations may be increased by human pollution. For example, nickel-plated faucets may contaminate water and soil; mining and smelting may dump nickel into wastewater; nickel–steel alloy cookware and nickel-pigmented dishes may release nickel into food. Air may be polluted by nickel ore refining and fossil fuel combustion. Humans may absorb nickel directly from tobacco smoke and skin contact with jewelry, shampoos, detergents, and coins. A less common form of chronic exposure is through hemodialysis as traces of nickel ions may be absorbed into the plasma from the chelating action of albumin.^{[citation needed]}

The average daily exposure is not a threat to human health. Most nickel absorbed by humans is removed by the kidneys and passed out of the body through urine or is eliminated through the gastrointestinal tract without being absorbed. Nickel is not a cumulative poison, but larger doses or chronic inhalation exposure may be toxic, even carcinogenic, and constitute an occupational hazard.^[120]

Nickel compounds are classified as human carcinogens^{[121][122][123][124]} based on increased respiratory cancer risks observed in epidemiological studies of sulfidic ore refinery workers.^[125] This is supported by the positive results of the NTP bioassays with Ni sub-sulfide and Ni oxide in rats and mice.^[126][127] The human and animal data consistently indicate a lack of carcinogenicity via the oral route of exposure and limit the carcinogenicity of nickel compounds to respiratory tumours after inhalation.^[128][129] Nickel metal is classified as a suspect carcinogen;^{[121][122][123]} there is consistency between the absence of increased respiratory cancer risks in workers predominantly exposed to metallic nickel^[125] and the lack of respiratory tumours in a rat lifetime inhalation carcinogenicity study with nickel metal powder.^[130] In the rodent inhalation studies with various nickel compounds and nickel metal, increased lung inflammations with and without bronchial lymph node hyperplasia or fibrosis were observed.^{[124][126][130][131]} In rat studies, oral ingestion of water-soluble nickel salts can trigger perinatal mortality in pregnant animals.^[132] Whether these effects are relevant to humans is unclear as epidemiological studies of highly exposed female workers have not shown adverse developmental toxicity effects.^[133]

People can be exposed to nickel in the workplace by inhalation, ingestion, and contact with skin or eye. The Occupational Safety and Health Administration (OSHA) has set the legal limit (permissible exposure limit) for the workplace at 1 mg/m³ per 8-hour workday, excluding nickel carbonyl. The National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) sets the recommended exposure limit (REL) at 0.015 mg/m³ per 8-hour workday. At 10 mg/m³, nickel is immediately dangerous to life and health.^[134] Nickel carbonyl [Ni(CO)₄] is an extremely toxic gas. The toxicity of metal carbonyls is a function of both the toxicity of the metal and the off-gassing of carbon monoxide from the carbonyl functional groups; nickel carbonyl is also explosive in air.^[135][136]

Sensitized persons may show a skin contact allergy to nickel known as a contact dermatitis. Highly sensitized persons may also react to foods with high nickel content.^[137] Patients with pompholyx may also be sensitive to nickel. Nickel is the top confirmed contact allergen worldwide, partly due to its use in jewelry for pierced ears.^[138] Nickel allergies affecting pierced ears are often marked by itchy, red skin. Many earrings are now made without nickel or with low-release nickel^[139] to address this problem. The amount allowed in products that contact human skin is now regulated by the European Union. In 2002, researchers found that the nickel released by 1 and 2 euro coins, far exceeded those standards. This is believed to be due to a galvanic reaction.^[140] Nickel was voted Allergen of the Year in 2008 by the American Contact Dermatitis Society.^[141] In August 2015, the American Academy of Dermatology adopted a position statement on the safety of nickel: «Estimates suggest that contact dermatitis, which includes nickel sensitization, accounts for approximately $1.918 billion and affects nearly 72.29 million people.»^[137]

Reports show that both the nickel-induced activation of hypoxia-inducible factor (HIF-1) and the up-regulation of hypoxia-inducible genes are caused by depletion of intracellular ascorbate. The addition of ascorbate to the culture medium increased the intracellular ascorbate level and reversed both the metal-induced stabilization of HIF-1- and HIF-1α-dependent gene expression.^[142][143]

References

External links

• Nickel at The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)
• CDC – Nickel – NIOSH Workplace Safety and Health Topic
• An occupational hygiene assessment of dermal nickel exposures in primary production industries by GW Hughson. Institute of Occupational Medicine Research Report TM/04/05
• An occupational hygiene assessment of dermal nickel exposures in primary production and primary user industries. Phase 2 Report by GW Hughson. Institute of Occupational Medicine Research Report TM/05/06
• «The metal that brought you cheap flights», BBC News

Nickel, ₂₈Ni

Nickel
Appearance	lustrous, metallic, and silver with a gold tinge
Standard atomic weight Ar°(Ni)	58.6934±0.0004 58.693±0.001 (abridged)[1]
Nickel in the periodic table
Hydrogen Helium Lithium Beryllium Boron Carbon Nitrogen Oxygen Fluorine Neon Sodium Magnesium Aluminium Silicon Phosphorus Sulfur Chlorine Argon Potassium Calcium Scandium Titanium Vanadium Chromium Manganese Iron Cobalt Nickel Copper Zinc Gallium Germanium Arsenic Selenium Bromine Krypton Rubidium Strontium Yttrium Zirconium Niobium Molybdenum Technetium Ruthenium Rhodium Palladium Silver Cadmium Indium Tin Antimony Tellurium Iodine Xenon Caesium Barium Lanthanum Cerium Praseodymium Neodymium Promethium Samarium Europium Gadolinium Terbium Dysprosium Holmium Erbium Thulium Ytterbium Lutetium Hafnium Tantalum Tungsten Rhenium Osmium Iridium Platinum Gold Mercury (element) Thallium Lead Bismuth Polonium Astatine Radon Francium Radium Actinium Thorium Protactinium Uranium Neptunium Plutonium Americium Curium Berkelium Californium Einsteinium Fermium Mendelevium Nobelium Lawrencium Rutherfordium Dubnium Seaborgium Bohrium Hassium Meitnerium Darmstadtium Roentgenium Copernicium Nihonium Flerovium Moscovium Livermorium Tennessine Oganesson – ↑ Ni ↓ Pd cobalt ← nickel → copper
Atomic number (Z)	28
Group	group 10
Period	period 4
Block	d-block
Electron configuration	[Ar] 3d8 4s2 or [Ar] 3d9 4s1
Electrons per shell	2, 8, 16, 2 or 2, 8, 17, 1
Physical properties
Phase at STP	solid
Melting point	1728 K ​(1455 °C, ​2651 °F)
Boiling point	3003 K ​(2730 °C, ​4946 °F)
Density (near r.t.)	8.908 g/cm3
when liquid (at m.p.)	7.81 g/cm3
Heat of fusion	17.48 kJ/mol
Heat of vaporization	379 kJ/mol
Molar heat capacity	26.07 J/(mol·K)
Vapor pressure P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k at T (K) 1783 1950 2154 2410 2741 3184
Atomic properties
Oxidation states	−2, −1, 0, +1,[2] +2, +3, +4[3] (a mildly basic oxide)
Electronegativity	Pauling scale: 1.91
Ionization energies	1st: 737.1 kJ/mol 2nd: 1753.0 kJ/mol 3rd: 3395 kJ/mol (more)
Atomic radius	empirical: 124 pm
Covalent radius	124±4 pm
Van der Waals radius	163 pm
Spectral lines of nickel
Other properties
Natural occurrence	primordial
Crystal structure	​face-centered cubic (fcc)
Speed of sound thin rod	4900 m/s (at r.t.)
Thermal expansion	13.4 µm/(m⋅K) (at 25 °C)
Thermal conductivity	90.9 W/(m⋅K)
Electrical resistivity	69.3 nΩ⋅m (at 20 °C)
Magnetic ordering	ferromagnetic
Young’s modulus	200 GPa
Shear modulus	76 GPa
Bulk modulus	180 GPa
Poisson ratio	0.31
Mohs hardness	4.0
Vickers hardness	638 MPa
Brinell hardness	667–1600 MPa
CAS Number	7440-02-0
History
Discovery and first isolation	Axel Fredrik Cronstedt (1751)
Main isotopes of nickel v e
Iso­tope Decay abun­dance half-life (t1/2) mode pro­duct 58Ni 68.077% stable 59Ni trace 7.6×104 y ε 59Co 60Ni 26.223% stable 61Ni 1.140% stable 62Ni 3.635% stable 63Ni syn 100 y β− 63Cu 64Ni 0.926% stable
Category: Nickel view talk edit | references

Nickel is a chemical element with symbol Ni and atomic number 28. It is a silvery-white lustrous metal with a slight golden tinge. Nickel is a hard and ductile transition metal. Pure nickel is chemically reactive but large pieces are slow to react with air under standard conditions because a passivation layer of nickel oxide forms on the surface that prevents further corrosion. Even so, pure native nickel is found in Earth’s crust only in tiny amounts, usually in ultramafic rocks,^[4][5] and in the interiors of larger nickel–iron meteorites that were not exposed to oxygen when outside Earth’s atmosphere.

Meteoric nickel is found in combination with iron, a reflection of the origin of those elements as major end products of supernova nucleosynthesis. An iron–nickel mixture is thought to compose Earth’s outer and inner cores.^[6]

Use of nickel (as natural meteoric nickel–iron alloy) has been traced as far back as 3500 BCE. Nickel was first isolated and classified as an element in 1751 by Axel Fredrik Cronstedt, who initially mistook the ore for a copper mineral, in the cobalt mines of Los, Hälsingland, Sweden. The element’s name comes from a mischievous sprite of German miner mythology, Nickel (similar to Old Nick), who personified the fact that copper-nickel ores resisted refinement into copper. An economically important source of nickel is the iron ore limonite, which is often 1–2% nickel. Other important nickel ore minerals include pentlandite and a mix of Ni-rich natural silicates known as garnierite. Major production sites include the Sudbury region, Canada (which is thought to be of meteoric origin), New Caledonia in the Pacific, and Norilsk, Russia.

Nickel is one of four elements (the others are iron, cobalt, and gadolinium)^[7] that are ferromagnetic at about room temperature. Alnico permanent magnets based partly on nickel are of intermediate strength between iron-based permanent magnets and rare-earth magnets. The metal is used chiefly in alloys and corrosion-resistant plating. About 68% of world production is used in stainless steel. A further 10% is used for nickel-based and copper-based alloys, 9% for plating, 7% for alloy steels, 3% in foundries, and 4% in other applications such as in rechargeable batteries,^[8] including those in electric vehicles (EVs).^[9] Nickel is widely used in coins, though nickel-plated objects sometimes provoke nickel allergy. As a compound, nickel has a number of niche chemical manufacturing uses, such as a catalyst for hydrogenation, cathodes for rechargeable batteries, pigments and metal surface treatments.^[10] Nickel is an essential nutrient for some microorganisms and plants that have enzymes with nickel as an active site.^[11]

Properties

Atomic and physical properties

Nickel is a silvery-white metal with a slight golden tinge that takes a high polish. It is one of only four elements that are ferromagnetic at or near room temperature; the others are iron, cobalt and gadolinium. Its Curie temperature is 355 °C (671 °F), meaning that bulk nickel is non-magnetic above this temperature.^[13][7] The unit cell of nickel is a face-centered cube with the lattice parameter of 0.352 nm, giving an atomic radius of 0.124 nm. This crystal structure is stable to pressures of at least 70 GPa. Nickel is hard, malleable and ductile, and has a relatively high electrical and thermal conductivity for transition metals.^[14] The high compressive strength of 34 GPa, predicted for ideal crystals, is never obtained in the real bulk material due to formation and movement of dislocations. However, it has been reached in Ni nanoparticles.^[15]

Electron configuration dispute

Nickel has two atomic electron configurations, [Ar] 3d⁸ 4s² and [Ar] 3d⁹ 4s¹, which are very close in energy; [Ar] denotes the complete argon core structure. There is some disagreement on which configuration has the lower energy.^[16] Chemistry textbooks quote nickel’s electron configuration as [Ar] 4s² 3d⁸,^[17] also written [Ar] 3d⁸ 4s².^[18] This configuration agrees with the Madelung energy ordering rule, which predicts that 4s is filled before 3d. It is supported by the experimental fact that the lowest energy state of the nickel atom is a 3d⁸ 4s² energy level, specifically the 3d⁸(³F) 4s^{2 3}F, J = 4 level.^[19]

However, each of these two configurations splits into several energy levels due to fine structure,^[19] and the two sets of energy levels overlap. The average energy of states with [Ar] 3d⁹ 4s¹ is actually lower than the average energy of states with [Ar] 3d⁸ 4s². Therefore, the research literature on atomic calculations quotes the ground state configuration as [Ar] 3d⁹ 4s¹.^[16]

Isotopes

The isotopes of nickel range in atomic weight from 48 u (⁴⁸
Ni) to 78 u (⁷⁸
Ni).^[20]

Natural nickel is composed of five stable isotopes, ⁵⁸
Ni, ⁶⁰
Ni, ⁶¹
Ni, ⁶²
Ni and ⁶⁴
Ni, of which ⁵⁸
Ni is the most abundant (68.077% natural abundance).^[20]

Nickel-62 has the highest binding energy per nucleon of any nuclide: 8.7946 MeV/nucleon.^[21][22] Its binding energy is greater than both ⁵⁶
Fe and ⁵⁸
Fe, more abundant nuclides often incorrectly cited as having the highest binding energy.^[23] Though this would seem to predict nickel as the most abundant heavy element in the universe, the high rate of photodisintegration of nickel in stellar interiors causes iron to be by far the most abundant.^[23]

Nickel-60 is the daughter product of the extinct radionuclide ⁶⁰
Fe (half-life 2.6 million years). Due to the long half-life of ⁶⁰
Fe, its persistence in materials in the Solar System may generate observable variations in the isotopic composition of ⁶⁰
Ni. Therefore, the abundance of ⁶⁰
Ni in extraterrestrial material may give insight into the origin of the Solar System and its early history.^[24]

At least 26 nickel radioisotopes have been characterized; the most stable are ⁵⁹
Ni with half-life 76,000 years, ⁶³
Ni (100 years), and ⁵⁶
Ni (6 days). All other radioisotopes have half-lives less than 60 hours and most these have half-lives less than 30 seconds. This element also has one meta state.^[20]

Radioactive nickel-56 is produced by the silicon burning process and later set free in large amounts in type Ia supernovae. The shape of the light curve of these supernovae at intermediate to late-times corresponds to the decay via electron capture of ⁵⁶
Ni to cobalt-56 and ultimately to iron-56.^[25] Nickel-59 is a long-lived cosmogenic radionuclide; half-life 76,000 years. ⁵⁹
Ni has found many applications in isotope geology. ⁵⁹
Ni has been used to date the terrestrial age of meteorites and to determine abundances of extraterrestrial dust in ice and sediment. The half-life of nickel-78 was recently measured at 110 milliseconds, and is believed an important isotope in supernova nucleosynthesis of elements heavier than iron.^{[26] 48}Ni, discovered in 1999, is the most proton-rich heavy element isotope known. With 28 protons and 20 neutrons, ⁴⁸Ni is «doubly magic», as is ⁷⁸Ni with 28 protons and 50 neutrons. Both are therefore unusually stable for nuclei with so large a proton–neutron imbalance.^[20][27]

Nickel-63 is a contaminant found in the support structure of nuclear reactors. It is produced through neutron capture by nickel-62. Small amounts have also been found near nuclear weapon test sites in the South Pacific.^[28]

Occurrence

On Earth, nickel occurs most often in combination with sulfur and iron in pentlandite, with sulfur in millerite, with arsenic in the mineral nickeline, and with arsenic and sulfur in nickel galena.^[29] Nickel is commonly found in iron meteorites as the alloys kamacite and taenite. Nickel in meteorites was first detected in 1799 by Joseph-Louis Proust, a French chemist who then worked in Spain. Proust analyzed samples of the meteorite from Campo del Cielo (Argentina), which had been obtained in 1783 by Miguel Rubín de Celis, discovering the presence in them of nickel (about 10%) along with iron.^[30]

The bulk of nickel is mined from two types of ore deposits. The first is laterite, where the principal ore mineral mixtures are nickeliferous limonite, (Fe,Ni)O(OH), and garnierite (a mixture of various hydrous nickel and nickel-rich silicates). The second is magmatic sulfide deposits, where the principal ore mineral is pentlandite: (Ni,Fe)₉S₈.^[31]

Indonesia and Australia have the biggest estimated reserves, at 43.6% of world total.^[32]

Identified land-based resources throughout the world averaging 1% nickel or greater comprise at least 130 million tons of nickel (about the double of known reserves). About 60% is in laterites and 40% in sulfide deposits.^[33]

On geophysical evidence, most of the nickel on Earth is believed to be in Earth’s outer and inner cores. Kamacite and taenite are naturally occurring alloys of iron and nickel. For kamacite, the alloy is usually in the proportion of 90:10 to 95:5, though impurities (such as cobalt or carbon) may be present. Taenite is 20% to 65% nickel. Kamacite and taenite are also found in nickel iron meteorites.^[34]

Compounds

The most common oxidation state of nickel is +2, but compounds of Ni⁰, Ni⁺, and Ni³⁺ are well known, and the exotic oxidation states Ni²⁻ and Ni⁻ have been produced and studied.^[35]

Nickel(0)

Nickel tetracarbonyl (Ni(CO)₄), discovered by Ludwig Mond,^[36] is a volatile, highly toxic liquid at room temperature. On heating, the complex decomposes back to nickel and carbon monoxide:

Ni(CO)₄ ⇌ Ni + 4 CO

This behavior is exploited in the Mond process for purifying nickel, as described above. The related nickel(0) complex bis(cyclooctadiene)nickel(0) is a useful catalyst in organonickel chemistry because the cyclooctadiene (or cod) ligands are easily displaced.

Nickel(I)

Nickel(I) complexes are uncommon, but one example is the tetrahedral complex NiBr(PPh₃)₃. Many nickel(I) complexes have Ni–Ni bonding, such as the dark red diamagnetic K₄[Ni₂(CN)₆] prepared by reduction of K₂[Ni₂(CN)₆] with sodium amalgam. This compound is oxidized in water, liberating H₂.^[37]

It is thought that the nickel(I) oxidation state is important to nickel-containing enzymes, such as [NiFe]-hydrogenase, which catalyzes the reversible reduction of protons to H₂.^[38]

Nickel(II)

Nickel(II) forms compounds with all common anions, including sulfide, sulfate, carbonate, hydroxide, carboxylates, and halides. Nickel(II) sulfate is produced in large amounts by dissolving nickel metal or oxides in sulfuric acid, forming both a hexa- and heptahydrate^[39] useful for electroplating nickel. Common salts of nickel, such as chloride, nitrate, and sulfate, dissolve in water to give green solutions of the metal aquo complex [Ni(H₂O)₆]²⁺.^[40]

The four halides form nickel compounds, which are solids with molecules with octahedral Ni centres. Nickel(II) chloride is most common, and its behavior is illustrative of the other halides. Nickel(II) chloride is made by dissolving nickel or its oxide in hydrochloric acid. It is usually found as the green hexahydrate, whose formula is usually written NiCl₂·6H₂O. When dissolved in water, this salt forms the metal aquo complex [Ni(H₂O)₆]²⁺. Dehydration of NiCl₂·6H₂O gives yellow anhydrous NiCl₂.^[41]

Some tetracoordinate nickel(II) complexes, e.g. bis(triphenylphosphine)nickel chloride, exist both in tetrahedral and square planar geometries. The tetrahedral complexes are paramagnetic; the square planar complexes are diamagnetic. In having properties of magnetic equilibrium and formation of octahedral complexes, they contrast with the divalent complexes of the heavier group 10 metals, palladium(II) and platinum(II), which form only square-planar geometry.^[35]

Nickelocene is known; it has an electron count of 20, making it relatively unstable.^{[citation needed][42]}

Nickel(III) and (IV)

Many Ni(III) compounds are known. The first such compounds are [Ni(PR₃)₂X₂], where X = Cl, Br, I and R = ethyl, propyl, butyl.^[43] Further, Ni(III) forms simple salts with fluoride^[44] or oxide ions. Ni(III) can be stabilized by σ-donor ligands such as thiols and organophosphines.^[37]

Ni(III) occurs in nickel oxide hydroxide, which is used as the cathode in many rechargeable batteries, including nickel-cadmium, nickel-iron, nickel hydrogen, and nickel-metal hydride, and used by certain manufacturers in Li-ion batteries.^[45]

Ni(IV) occurs in the mixed oxide BaNiO₃. Ni(IV) remains a rare oxidation state and very few compounds are known.^{[46][47][48][49]}

History

Because nickel ores are easily mistaken for ores of silver and copper, understanding of this metal and its use, is relatively recent. But unintentional use of nickel is ancient, and can be traced back as far as 3500 BCE. Bronzes from what is now Syria have been found to contain as much as 2% nickel.^[50] Some ancient Chinese manuscripts suggest that «white copper» (cupronickel, known as baitong) was used there in 1700-1400 BCE. This Paktong white copper was exported to Britain as early as the 17th century, but the nickel content of this alloy was not discovered until 1822.^[51] Coins of nickel-copper alloy were minted by Bactrian kings Agathocles, Euthydemus II, and Pantaleon in the 2nd century BCE, possibly out of the Chinese cupronickel.^[52]

In medieval Germany, a metallic yellow mineral was found in the Erzgebirge (Ore Mountains) that resembled copper ore. But when miners were unable to get any copper from it, they blamed a mischievous sprite of German mythology, Nickel (similar to Old Nick), for besetting the copper. They called this ore Kupfernickel from German Kupfer ‘copper’.^{[53][54][55][56]} This ore is now known as the mineral nickeline (formerly niccolite^[57]), a nickel arsenide. In 1751, Baron Axel Fredrik Cronstedt tried to extract copper from kupfernickel at a cobalt mine in the village of Los, Sweden, and instead produced a white metal that he named nickel after the spirit that had given its name to the mineral.^[58] In modern German, Kupfernickel or Kupfer-Nickel designates the alloy cupronickel.^[14]

Originally, the only source for nickel was the rare Kupfernickel. Beginning in 1824, nickel was obtained as a byproduct of cobalt blue production. The first large-scale smelting of nickel began in Norway in 1848 from nickel-rich pyrrhotite. The introduction of nickel in steel production in 1889 increased the demand for nickel; the nickel deposits of New Caledonia, discovered in 1865, provided most of the world’s supply between 1875 and 1915. The discovery of the large deposits in the Sudbury Basin, Canada in 1883, in Norilsk-Talnakh, Russia in 1920, and in the Merensky Reef, South Africa in 1924, made large-scale nickel production possible.^[51]

Coinage

Aside from the aforementioned Bactrian coins, nickel was not a component of coins until the mid-19th century.^{[citation needed]}

Canada

99.9% nickel five-cent coins were struck in Canada (the world’s largest nickel producer at the time) during non-war years from 1922 to 1981; the metal content made these coins magnetic.^[59] During the war years 1942–45, most or all nickel was removed from Canadian and US coins to save it for making armor.^[54][60] Canada used 99.9% nickel from 1968 in its higher-value coins until 2000.^{[citation needed]}

Switzerland

Coins of nearly pure nickel were first used in 1881 in Switzerland.^[61]

United Kingdom

Birmingham forged nickel coins in c. 1833 for trading in Malaysia.^[62]

United States

In the United States, the term «nickel» or «nick» originally applied to the copper-nickel Flying Eagle cent, which replaced copper with 12% nickel 1857–58, then the Indian Head cent of the same alloy from 1859 to 1864. Still later, in 1865, the term designated the three-cent nickel, with nickel increased to 25%. In 1866, the five-cent shield nickel (25% nickel, 75% copper) appropriated the designation, which has been used ever since for the subsequent 5-cent pieces. This alloy proportion is not ferromagnetic.

The US nickel coin contains 0.04 ounces (1.1 g) of nickel, which at the April 2007 price was worth 6.5 cents, along with 3.75 grams of copper worth about 3 cents, with a total metal value of more than 9 cents. Since the face value of a nickel is 5 cents, this made it an attractive target for melting by people wanting to sell the metals at a profit. The United States Mint, anticipating this practice, implemented new interim rules on December 14, 2006, subject to public comment for 30 days, which criminalized the melting and export of cents and nickels.^[63] Violators can be punished with a fine of up to $10,000 and/or a maximum of five years in prison.^[64] As of September 19, 2013, the melt value of a US nickel (copper and nickel included) is $0.045 (90% of the face value).^[65]

Current use

In the 21st century, the high price of nickel has led to some replacement of the metal in coins around the world. Coins still made with nickel alloys include one- and two-euro coins, 5¢, 10¢, 25¢, 50¢, and $1 U.S. coins,^[66] and 20p, 50p, £1, and £2 UK coins. From 2012 on the nickel-alloy used for 5p and 10p UK coins was replaced with nickel-plated steel. This ignited a public controversy regarding the problems of people with nickel allergy.^[61]

World production

An estimated 2.7 million tonnes (t) of nickel per year are mined worldwide; Indonesia (1,000,000 t), the Philippines (370,000 t), Russia (250,000 t), New Caledonia (France) (190,000 t), Australia (160,000 t) and Canada (130,000 t) are the largest producers as of 2021.^[68] The largest nickel deposits in non-Russian Europe are in Finland and Greece. Identified land-based sources averaging at least 1% nickel contain at least 130 million tonnes of nickel. About 60% is in laterites and 40% is in sulfide deposits. Also, extensive nickel sources are found in the depths of the Pacific Ocean, especially in an area called the Clarion Clipperton Zone in the form of polymetallic nodules peppering the seafloor at 3.5–6 km below sea level.^[69][70] These nodules are composed of numerous rare-earth metals and are estimated to be 1.7% nickel.^[71] With advances in science and engineering, regulation is currently being set in place by the International Seabed Authority to ensure that these nodules are collected in an environmentally conscientious manner while adhering to the United Nations Sustainable Development Goals.^[72]

The one place in the United States where nickel has been profitably mined is Riddle, Oregon, with several square miles of nickel-bearing garnierite surface deposits. The mine closed in 1987.^[73][74] The Eagle mine project is a new nickel mine in Michigan’s Upper Peninsula. Construction was completed in 2013, and operations began in the third quarter of 2014.^[75] In the first full year of operation, the Eagle Mine produced 18,000 t.^[75]

Production

Nickel is obtained through extractive metallurgy: it is extracted from ore by conventional roasting and reduction processes that yield metal of greater than 75% purity. In many stainless steel applications, 75% pure nickel can be used without further purification, depending on impurities.^[39]

Traditionally, most sulfide ores are processed using pyrometallurgical techniques to produce a matte for further refining. Recent advances in hydrometallurgical techniques result in significantly purer metallic nickel product. Most sulfide deposits have traditionally been processed by concentration through a froth flotation process followed by pyrometallurgical extraction. In hydrometallurgical processes, nickel sulfide ores are concentrated with flotation (differential flotation if Ni/Fe ratio is too low) and then smelted. The nickel matte is further processed with the Sherritt-Gordon process. First, copper is removed by adding hydrogen sulfide, leaving a concentrate of cobalt and nickel. Then, solvent extraction is used to separate the cobalt and nickel, with the final nickel content greater than 99%.^{[citation needed]}

Electrorefining

A second common refining process is leaching the metal matte into a nickel salt solution, followed by electrowinning the nickel from solution by plating it onto a cathode as electrolytic nickel.^[76]

Mond process

The purest metal is obtained from nickel oxide by the Mond process, which gives a purity of over 99.99%.^[77] The process was patented by Ludwig Mond and has been in industrial use since before the beginning of the 20th century. In this process, nickel is reacted with carbon monoxide in the presence of a sulfur catalyst at around 40–80 °C to form nickel carbonyl. In a similar reaction with iron, iron pentacarbonyl can form, though this reaction is slow. If necessary, the nickel may be separated by distillation. Dicobalt octacarbonyl is also formed in nickel distillation as a by-product, but it decomposes to tetracobalt dodecacarbonyl at the reaction temperature to give a non-volatile solid.^[78]

Nickel is obtained from nickel carbonyl by one of two processes. It may be passed through a large chamber at high temperatures in which tens of thousands of nickel spheres (pellets) are constantly stirred. The carbonyl decomposes and deposits pure nickel onto the spheres. In the alternate process, nickel carbonyl is decomposed in a smaller chamber at 230 °C to create a fine nickel powder. The byproduct carbon monoxide is recirculated and reused. The highly pure nickel product is known as «carbonyl nickel».^[79]

Market value

The market price of nickel surged throughout 2006 and the early months of 2007; as of April 5, 2007, the metal was trading at US$52,300/tonne or $1.47/oz.^[80] The price later fell dramatically; as of September 2017, the metal was trading at $11,000/tonne, or $0.31/oz.^[81] During the 2022 Russian invasion of Ukraine, worries about sanctions on Russian nickel exports triggered a short squeeze, causing the price of nickel to quadruple in just two days, reaching US$100,000 per tonne.^[82][83] The London Metal Exchange cancelled contracts worth $3.9 billion and suspended nickel trading for over a week.^[84] Analyst Andy Home argued that such price shocks are exacerbated by the purity requirements imposed by metal markets: only Grade I (99.8% pure) metal can be used as a commodity on the exchanges, but most of the world’s supply is either in ferro-nickel alloys or lower-grade purities.^[85]

Applications

Global use of nickel is currently 68% in stainless steel, 10% in nonferrous alloys, 9% electroplating, 7% alloy steel, 3% foundries, and 4% other (including batteries).^[8]

Nickel is used in many recognizable industrial and consumer products, including stainless steel, alnico magnets, coinage, rechargeable batteries (e.g. nickel-iron), electric guitar strings, microphone capsules, plating on plumbing fixtures,^[86] and special alloys such as permalloy, elinvar, and invar. It is used for plating and as a green tint in glass. Nickel is preeminently an alloy metal, and its chief use is in nickel steels and nickel cast irons, in which it typically increases the tensile strength, toughness, and elastic limit. It is widely used in many other alloys, including nickel brasses and bronzes and alloys with copper, chromium, aluminium, lead, cobalt, silver, and gold (Inconel, Incoloy, Monel, Nimonic).^[76]

Because nickel is resistant to corrosion, it was occasionally used as a substitute for decorative silver. Nickel was also occasionally used in some countries after 1859 as a cheap coinage metal (see above), but in the later years of the 20th century, it was replaced by cheaper stainless steel (i.e., iron) alloys, except in the United States and Canada.^{[citation needed]}

Nickel is an excellent alloying agent for certain precious metals and is used in the fire assay as a collector of platinum group elements (PGE). As such, nickel can fully collect all six PGEs from ores, and can partially collect gold. High-throughput nickel mines may also do PGE recovery (mainly platinum and palladium); examples are Norilsk, Russia and the Sudbury Basin, Canada.^[87]

Nickel foam or nickel mesh is used in gas diffusion electrodes for alkaline fuel cells.^[88][89]

Nickel and its alloys are often used as catalysts for hydrogenation reactions. Raney nickel, a finely divided nickel-aluminium alloy, is one common form, though related catalysts are also used, including Raney-type catalysts.^{[citation needed]}

Nickel is naturally magnetostrictive: in the presence of a magnetic field, the material undergoes a small change in length.^[90][91] The magnetostriction of nickel is on the order of 50 ppm and is negative, indicating that it contracts.^[92]

Nickel is used as a binder in the cemented tungsten carbide or hardmetal industry and used in proportions of 6% to 12% by weight. Nickel makes the tungsten carbide magnetic and adds corrosion-resistance to the cemented parts, though the hardness is less than those with cobalt binder.^[93]

⁶³
Ni, with half-life 100.1 years, is useful in krytron devices as a beta particle (high-speed electron) emitter to make ionization by the keep-alive electrode more reliable.^[94] It is being investigated as a power source for betavoltaic batteries.^[95][96]

Around 27% of all nickel production is used for engineering, 10% for building and construction, 14% for tubular products, 20% for metal goods, 14% for transport, 11% for electronic goods, and 5% for other uses.^[8]

Raney nickel is widely used for hydrogenation of unsaturated oils to make margarine, and substandard margarine and leftover oil may contain nickel as a contaminant. Forte et al. found that type 2 diabetic patients have 0.89 ng/mL of Ni in the blood relative to 0.77 ng/mL in control subjects.^[97]

Biological role

It was not recognized until the 1970s, but nickel is known to play an important role in the biology of some plants, bacteria, archaea, and fungi.^{[98][99][100]} Nickel enzymes such as urease are considered virulence factors in some organisms.^[101][102] Urease catalyzes hydrolysis of urea to form ammonia and carbamate.^[99][98] NiFe hydrogenases can catalyze oxidation of H₂ to form protons and electrons; and also the reverse reaction, the reduction of protons to form hydrogen gas.^[99][98] A nickel-tetrapyrrole coenzyme, cofactor F430, is present in methyl coenzyme M reductase, which can catalyze the formation of methane, or the reverse reaction, in methanogenic archaea (in +1 oxidation state).^[103] One of the carbon monoxide dehydrogenase enzymes consists of an Fe-Ni-S cluster.^[104] Other nickel-bearing enzymes include a rare bacterial class of superoxide dismutase^[105] and glyoxalase I enzymes in bacteria and several eukaryotic trypanosomal parasites^[106] (in other organisms, including yeast and mammals, this enzyme contains divalent Zn²⁺).^{[107][108][109][110][111]}

Dietary nickel may affect human health through infections by nickel-dependent bacteria, but nickel may also be an essential nutrient for bacteria living in the large intestine, in effect functioning as a prebiotic.^[112] The US Institute of Medicine has not confirmed that nickel is an essential nutrient for humans, so neither a Recommended Dietary Allowance (RDA) nor an Adequate Intake have been established. The tolerable upper intake level of dietary nickel is 1 mg/day as soluble nickel salts. Estimated dietary intake is 70 to 100 µg/day; less than 10% is absorbed. What is absorbed is excreted in urine.^[113] Relatively large amounts of nickel – comparable to the estimated average ingestion above – leach into food cooked in stainless steel. For example, the amount of nickel leached after 10 cooking cycles into one serving of tomato sauce averages 88 µg.^[114][115]

Nickel released from Siberian Traps volcanic eruptions is suspected of helping the growth of Methanosarcina, a genus of euryarchaeote archaea that produced methane in the Permian–Triassic extinction event, the biggest known mass extinction.^[116]

Toxicity

Nickel

Hazards
GHS labelling:
Pictograms
Signal word	Danger
Hazard statements	H317, H351, H372, H412
Precautionary statements	P201, P202, P260, P264, P270, P272, P273, P280, P302+P352, P308+P313, P333+P313, P363, P405, P501[117]
NFPA 704 (fire diamond)	2 0 0

The major source of nickel exposure is oral consumption, as nickel is essential to plants.^[118] Typical background concentrations of nickel do not exceed 20 ng/m³ in air, 100 mg/kg in soil, 10 mg/kg in vegetation, 10 μg/L in freshwater and 1 μg/L in seawater.^[119] Environmental concentrations may be increased by human pollution. For example, nickel-plated faucets may contaminate water and soil; mining and smelting may dump nickel into wastewater; nickel–steel alloy cookware and nickel-pigmented dishes may release nickel into food. Air may be polluted by nickel ore refining and fossil fuel combustion. Humans may absorb nickel directly from tobacco smoke and skin contact with jewelry, shampoos, detergents, and coins. A less common form of chronic exposure is through hemodialysis as traces of nickel ions may be absorbed into the plasma from the chelating action of albumin.^{[citation needed]}

The average daily exposure is not a threat to human health. Most nickel absorbed by humans is removed by the kidneys and passed out of the body through urine or is eliminated through the gastrointestinal tract without being absorbed. Nickel is not a cumulative poison, but larger doses or chronic inhalation exposure may be toxic, even carcinogenic, and constitute an occupational hazard.^[120]

Nickel compounds are classified as human carcinogens^{[121][122][123][124]} based on increased respiratory cancer risks observed in epidemiological studies of sulfidic ore refinery workers.^[125] This is supported by the positive results of the NTP bioassays with Ni sub-sulfide and Ni oxide in rats and mice.^[126][127] The human and animal data consistently indicate a lack of carcinogenicity via the oral route of exposure and limit the carcinogenicity of nickel compounds to respiratory tumours after inhalation.^[128][129] Nickel metal is classified as a suspect carcinogen;^{[121][122][123]} there is consistency between the absence of increased respiratory cancer risks in workers predominantly exposed to metallic nickel^[125] and the lack of respiratory tumours in a rat lifetime inhalation carcinogenicity study with nickel metal powder.^[130] In the rodent inhalation studies with various nickel compounds and nickel metal, increased lung inflammations with and without bronchial lymph node hyperplasia or fibrosis were observed.^{[124][126][130][131]} In rat studies, oral ingestion of water-soluble nickel salts can trigger perinatal mortality in pregnant animals.^[132] Whether these effects are relevant to humans is unclear as epidemiological studies of highly exposed female workers have not shown adverse developmental toxicity effects.^[133]

People can be exposed to nickel in the workplace by inhalation, ingestion, and contact with skin or eye. The Occupational Safety and Health Administration (OSHA) has set the legal limit (permissible exposure limit) for the workplace at 1 mg/m³ per 8-hour workday, excluding nickel carbonyl. The National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) sets the recommended exposure limit (REL) at 0.015 mg/m³ per 8-hour workday. At 10 mg/m³, nickel is immediately dangerous to life and health.^[134] Nickel carbonyl [Ni(CO)₄] is an extremely toxic gas. The toxicity of metal carbonyls is a function of both the toxicity of the metal and the off-gassing of carbon monoxide from the carbonyl functional groups; nickel carbonyl is also explosive in air.^[135][136]

Sensitized persons may show a skin contact allergy to nickel known as a contact dermatitis. Highly sensitized persons may also react to foods with high nickel content.^[137] Patients with pompholyx may also be sensitive to nickel. Nickel is the top confirmed contact allergen worldwide, partly due to its use in jewelry for pierced ears.^[138] Nickel allergies affecting pierced ears are often marked by itchy, red skin. Many earrings are now made without nickel or with low-release nickel^[139] to address this problem. The amount allowed in products that contact human skin is now regulated by the European Union. In 2002, researchers found that the nickel released by 1 and 2 euro coins, far exceeded those standards. This is believed to be due to a galvanic reaction.^[140] Nickel was voted Allergen of the Year in 2008 by the American Contact Dermatitis Society.^[141] In August 2015, the American Academy of Dermatology adopted a position statement on the safety of nickel: «Estimates suggest that contact dermatitis, which includes nickel sensitization, accounts for approximately $1.918 billion and affects nearly 72.29 million people.»^[137]

Reports show that both the nickel-induced activation of hypoxia-inducible factor (HIF-1) and the up-regulation of hypoxia-inducible genes are caused by depletion of intracellular ascorbate. The addition of ascorbate to the culture medium increased the intracellular ascorbate level and reversed both the metal-induced stabilization of HIF-1- and HIF-1α-dependent gene expression.^[142][143]

References

External links

• Nickel at The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)
• CDC – Nickel – NIOSH Workplace Safety and Health Topic
• An occupational hygiene assessment of dermal nickel exposures in primary production industries by GW Hughson. Institute of Occupational Medicine Research Report TM/04/05
• An occupational hygiene assessment of dermal nickel exposures in primary production and primary user industries. Phase 2 Report by GW Hughson. Institute of Occupational Medicine Research Report TM/05/06
• «The metal that brought you cheap flights», BBC News

Энергия ионизации

Чем ближе электрон к центру атома — тем больше энергии необходимо, что бы его оторвать.
Энергия, затрачиваемая на отрыв электрона от атома называется энергией ионизации и обозначается E_o.
Если не указано иное, то энергия ионизации — это энергия отрыва первого электрона, также существуют энергии
ионизации для каждого последующего электрона.

Энергия ионизации Ni:
E_o = 737 кДж/моль

— Что такое ион читайте в статье.

---

Перейти к другим элементам таблицы менделеева

Где Ni в таблице менделеева?

Скачать таблицу менделеева в хорошем качестве

Происхождение названия

Элемент получил своё название от имени злого духа гор немецкой мифологии, который подбрасывал искателям меди минерал мышьяково-никелевый блеск, похожий на медную руду (ср. нем. Nickel — озорник); при выплавлении руд никеля выделялись мышьяковые газы, из-за чего ему и приписали дурную славу.

История

Никель (англ., франц. и нем. Nickel) открыт в 1751 г. Однако задолго до этого саксонские горняки хорошо знали руду, которая внешне походила на медную и применялась в стекловарении для окраски стёкол в зелёный цвет. Все попытки получить из этой руды медь оказались неудачными, в связи с чем в конце XVII в. руда получила название купферникель (Kupfernickel), что приблизительно означает «Медный дьявол». Данную руду (красный никелевый колчедан NiAs) в 1751 г. исследовал шведский минералог Кронштедт. Ему удалось получить зелёный окисел и путём восстановления последнего — новый металл, названный никелем. Когда Бергман получил металл в более чистом виде, он установил, что по своим свойствам металл похож на железо; более подробно никель изучали многие химики, начиная с Пруста. Никкел — ругательное слово на языке горняков. Оно образовалось из искажённого Nicolaus — родового слова, имевшего несколько значений. Но главным образом слово Nicolaus служило для характеристики двуличных людей; кроме того, оно обозначало «озорной маленький дух», «обманчивый бездельник» и т. д. В русской литературе начала XIX в. употреблялись названия николан (Шерер, 1808), николан (Захаров, 1810), николь и никель (Двигубский, 1824).

Физические свойства

Никель — серебристо-белый металл, не тускнеет на воздухе. Имеет гранецентрированную кубическую решетку с периодом a = 0,35238 нм, пространственная группа Fm3m. В чистом виде весьма пластичен и поддается обработке давлением. Является ферромагнетиком с точкой Кюри 358 °C.

• Удельное электрическое сопротивление 0,0684 мкОм∙м.
• Коэффициент линейного теплового расширения α=13,5∙10⁻⁶ K⁻¹ при 0 °C
• Коэффициент объёмного теплового расширения β=38—39∙10⁻⁶ K⁻¹
• Модуль упругости 196—210 ГПа.

Химические свойства

Атомы никеля имеют внешнюю электронную конфигурацию 3d⁸4s². Наиболее устойчивым для никеля является состояние окисления Ni(II).

Никель образует соединения со степенью окисления +1, +2, +3 и +4. При этом соединения никеля со степенью окисления +4 редкие и неустойчивые. Оксид никеля Ni₂O₃ является сильным окислителем.

Никель характеризуется высокой коррозионной стойкостью — устойчив на воздухе, в воде, в щелочах, в ряде кислот. Химическая стойкость обусловлена его склонностью к пассивированию — образованию на его поверхности плотной оксидной плёнки, обладающей защитным действием. Никель активно растворяется в разбавленной азотной кислоте:

3Ni + 8HNO₃(30%) → 3Ni(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O

и в горячей концентрированной серной:

Ni + 2H₂SO₄ → NiSO₄ + SO₂ + 2H₂O

С соляной и с разбавленной серной кислотами реакция протекает медленно. Концентрированная азотная кислота пассивирует никель, однако при нагревании реакция всё же протекает (основной продукт восстановления азота — NO₂).

С оксидом углерода CO никель легко образует летучий и очень ядовитый карбонил Ni(CO)₄.

Тонкодисперсный порошок никеля пирофорный (самовоспламеняется на воздухе).

Никель горит только в виде порошка. Образует два оксида NiO и Ni₂O₃ и соответственно два гидроксида Ni(OH)₂ и Ni(OH)₃. Важнейшие растворимые соли никеля — ацетат, хлорид, нитрат и сульфат. Водные растворы солей окрашены обычно в зелёный цвет, а безводные соли — жёлтые или коричнево-жёлтые. К нерастворимым солям относятся оксалат и фосфат (зелёные), три сульфида: NiS (черный), Ni₃S₂ (желтовато-бронзовый) и Ni₃S₄ (серебристо-белый). Никель также образует многочисленные координационные и комплексные соединения. Например, диметилглиоксимат никеля Ni(C₄H₆N₂O₂)₂, дающий чёткую красную окраску в кислой среде, широко используется в качественном анализе для обнаружения никеля.

Никель сернокислый в мешках.

Водные растворы солей никеля(II) содержат ион гексаакваникеля(II) [Ni(H₂O)₆]²⁺. При добавлении к раствору, содержащему эти ионы, аммиачного раствора происходит осаждение гидроксида никеля (II), зелёного желатинообразного вещества. Этот осадок растворяется при добавлении избыточного количества аммиака вследствие образования ионов гексааминникеля(II) [Ni(NH₃)₆]²⁺.

Никель образует комплексы с тетраэдрической и с плоской квадратной структурой. Например, комплекс тетрахлороникелат (II) [NiCl₄]²⁻ имеет тетраэдрическую структуру, а комплекс тетрацианоникелат(II) [Ni(CN)₄]²⁻ имеет плоскую квадратную структуру.

В качественном и количественном анализе для обнаружения ионов никеля (II) используется щелочной раствор бутандиондиоксима, известного также под названиями диметилглиоксим и реактив Чугаева. То, что это вещество является реактивом на никель, установил в 1905 году Л. А. Чугаев. При его взаимодействии с ионами никеля (II) образуется красное координационное соединение бис(бутандиондиоксимато)никель(II). Это — хелатное соединение, и бутандиондиоксимато-лиганд является бидентатным.

Нахождение в природе

Никель довольно распространён в природе — его содержание в земной коре составляет ок. 0,01 %(масс.). В земной коре встречается только в связанном виде, в железных метеоритах содержится самородный никель (от 5 до 25 %). Содержание его в ультраосновных породах примерно в 200 раз выше, чем в кислых (1,2 кг/т и 8г/т). В ультраосновных породах преобладающее количество никеля связано с оливинами, содержащими 0,13—0,41 % Ni. Он изоморфно замещает железо и магний. Небольшая часть никеля присутствует в виде сульфидов. Никель проявляет сидерофильные и халькофильные свойства. При повышенном содержании в магме серы возникают сульфиды никеля вместе с медью, кобальтом, железом и платиноидами. В гидротермальном процессе совместно с кобальтом, мышьяком и серой и иногда с висмутом, ураном и серебром, никель образует повышенные концентрации в виде арсенидов и сульфидов никеля. Никель обычно содержится в сульфидных и мышьяк-содержащих медно-никелевых рудах.

• никелин (красный никелевый колчедан, купферникель) NiAs
• хлоантит (белый никелевый колчедан) (Ni, Co, Fe)As₂
• гарниерит (Mg, Ni)₆(Si₄O₁₁)(OH)₆·H₂O и другие силикаты
• магнитный колчедан (Fe, Ni, Cu)S
• мышьяково-никелевый блеск (герсдорфит) NiAsS,
• пентландит (Fe,Ni)₉S₈

В растениях в среднем 5⋅10⁻⁵ весовых процентов никеля, в морских животных — 1,6⋅10⁻⁴, в наземных — 1⋅10⁻⁶, в человеческом организме — 1,2⋅10⁻⁶. О никеле в организмах известно уже немало. Установлено, например, что содержание его в крови человека меняется с возрастом, что у животных количество никеля в организме повышено, наконец, что существуют некоторые растения и микроорганизмы — «концентраторы» никеля, содержащие в тысячи и даже в сотни тысяч раз больше никеля, чем окружающая среда.

Месторождения никелевых руд

Основная статья: Никелевые руды

Основные месторождения никелевых руд находятся в Канаде, России (Мурманская область, Норильский район, Урал, Воронежская область), Кубе, ЮАР, Албании, Греции, а также на Новой Каледонии и Украине.

Природные изотопы никеля

Основная статья: Изотопы никеля

Природный никель содержит 5 стабильных изотопов: ⁵⁸Ni (68,27 %), ⁶⁰Ni (26,10 %), ⁶¹Ni (1,13 %), ⁶²Ni (3,59 %), ⁶⁴Ni (0,91 %). Существуют также искусственно созданные изотопы никеля, самые стабильные из которых — ⁵⁹Ni (период полураспада 100 тысяч лет), ⁶³Ni (100 лет) и ⁵⁶Ni (6 суток).

Получение

Общие запасы никеля в рудах на начало 1998 года оцениваются в количестве 135 млн т., в том числе достоверные — 49 млн.т. Основные руды никеля — никелин (купферникель) NiAs, миллерит NiS, пентландит (FeNi)₉S₈ — содержат также мышьяк, железо и серу; в магматическом пирротине также встречаются включения пентландита. Другие руды, из которых тоже добывают Ni, содержат примеси Co, Cu, Fe и Mg. Иногда никель является основным продуктом процесса рафинирования, но чаще его получают как побочный продукт в технологиях других металлов. Из достоверных запасов, по разным данным, от 40 до 66 % никеля находится в «окисленных никелевых рудах» (ОНР), 33 % — в сульфидных, 0,7 % — в прочих. По состоянию на 1997 г. доля никеля, произведённого переработкой ОНР, составила порядка 40 % от общемирового объёма производства. В промышленных условиях ОНР делят на два типа: магнезиальные и железистые.

Тугоплавкие магнезиальные руды, как правило, подвергают электроплавке на ферроникель (5—50 % Ni+Co, в зависимости от состава сырья и технологических особенностей).

Наиболее железистые — латеритовые руды перерабатывают гидрометаллургическими методами с применением аммиачно-карбонатного выщелачивания или сернокислотного автоклавного выщелачивания. В зависимости от состава сырья и применяемых технологических схем конечными продуктами этих технологий являются: закись никеля (76-90 % Ni), синтер (89 % Ni), сульфидные концентраты различного состава, а также металлические никель электролитный, никелевые порошки и кобальт.

Менее железистые — нонтронитовые руды плавят на штейн. На предприятиях, работающих по полному циклу, дальнейшая схема переработки включает конвертирование, обжиг файнштейна, электроплавку закиси никеля с получением металлического никеля. Попутно извлекаемый кобальт выпускают в виде металла и/или солей. Ещё один источник никеля: в золе углей Южного Уэльса в Англии — до 78 кг никеля на тонну. Повышенное содержание никеля в некоторых каменных углях, пефтях, сланцах говорит о возможности концентрации никеля ископаемым органическим веществом. Причины этого явления пока не выяснены.

«Никель долгое время не могли получить в пластичном виде вследствие того, что он всегда имеет небольшую примесь серы в форме сульфида никеля, расположенного тонкими, хрупкими прослойками на границах металла. Добавление к расплавленному никелю небольшого количества магния переводит серу в форму соединения с магнием, которое выделяется в виде зерен, не нарушая пластичности металла.»

Основную массу никеля получают из гарниерита и магнитного колчедана.

1. Силикатную руду восстанавливают угольной пылью во вращающихся трубчатых печах до железо-никелевых окатышей (5—8 % Ni), которые затем очищают от серы, прокаливают и обрабатывают раствором аммиака. После подкисления раствора из него электролитически получают металл.
2. Карбонильный способ (метод Монда). Вначале из сульфидной руды получают медно-никелевый штейн, над которым пропускают СО под высоким давлением. Образуется легколетучий тетракарбонилникель [Ni(CO)4], термическим разложением которого выделяют особо чистый металл.
3. Алюминотермический способ восстановления никеля из оксидной руды: 3NiO + 2Al = 3Ni +Al₂O₃

 

Применение

В 2015 году 67 % потребления никеля пришлось на производство нержавеющей стали, 17 % на сплавы без железа, 7 % на никелирование и 9 % на прочие применения, такие как аккумуляторы, порошковая металлургия и химические реактивы.

Сплавы

Никель является основой большинства суперсплавов — жаропрочных материалов, применяемых в аэрокосмической промышленности для деталей силовых установок.

• монель-металл (65—67 % Ni + 30—32 % Cu + 1 % Mn), жаростойкий до 500 °C, очень коррозионно-устойчив;
• белое золото (например, 585 пробы содержит 58,5 % золота и сплав (лигатуру) из серебра и никеля (или палладия));
• нихром, сплав никеля и хрома (60 % Ni + 40 % Cr);
• пермаллой (76 % Ni + 17 %Fe + 5 % Cu + 2 % Cr), обладает высокой магнитной восприимчивостью при очень малых потерях на гистерезис;
• инвар (65 % Fe + 35 % Ni), почти не удлиняется при нагревании;
• Кроме того, к сплавам никеля относятся никелевые и хромоникелевые стали, нейзильбер и различные сплавы сопротивления типа константана, никелина и манганина.
• Никель присутствует в качестве компонента ряда нержавеющих сталей.

Никелирование

Никелирование — создание никелевого покрытия на поверхности другого металла с целью предохранения его от коррозии. Проводится гальваническим способом с использованием электролитов, содержащих сульфат никеля(II), хлорид натрия, гидроксид бора, поверхностно-активные и глянцующие вещества, и растворимых никелевых анодов. Толщина получаемого никелевого слоя составляет 12—36 мкм. Устойчивость блеска поверхности может быть обеспечена последующим хромированием (толщина слоя хрома — 0,3 мкм).

Бестоковое никелирование проводится в растворе смеси хлорида никеля(II) и гипофосфита натрия в присутствии цитрата натрия:

NiCl₂ + NaH₂PO₂ + H₂O → Ni + NaH₂PO₃ + 2HCl

Процесс проводят при рН 4—6 и 95 °C.

Производство аккумуляторов

Производство железо-никелевых, никель-кадмиевых, никель-цинковых, никель-водородных аккумуляторов.

Химическая технология

Во многих химико-технологических процессах в качестве катализатора используется никель Ренея.

Радиационные технологии

Нуклид ⁶³Ni, излучающий β^—-частицы, имеет период полураспада 100,1 года и применяется в крайтронах, а также детекторах электронного захвата (ЭЗД) в газовой хроматографии.

Медицина

• Применяется при изготовлении брекет-систем (никелид титана).
• Протезирование.

Монетное дело

Никель широко применяется при производстве монет во многих странах. В США монета достоинством в 5 центов носит разговорное название «никель».

Музыкальная промышленность

Также никель используется для производства обмотки струн музыкальных инструментов.

Цены на никель

В течение 2012 года цены на никель колебались в пределах от $15 500 до $17 600 за тонну.

Биологическая роль

Никель относится к числу микроэлементов, необходимых для нормального развития живых организмов. Однако о его роли в живых организмах известно немного. Известно, что никель принимает участие в ферментативных реакциях у животных и растений. В организме животных он накапливается в ороговевших тканях, особенно в перьях. Повышенное содержание никеля в почвах приводят к эндемическим заболеваниям — у растений появляются уродливые формы, у животных — заболевания глаз, связанные с накоплением никеля в роговице. Токсическая доза (для крыс) — 50 мг. Особенно вредны летучие соединения никеля, в частности, его тетракарбонил Ni(CO)₄. ПДК соединений никеля в воздухе составляет от 0,0002 до 0,001 мг/м³ (для различных соединений).

Физиологическое действие

Никель и его соединения токсичны и канцерогены.

Никель — основная причина аллергии (контактного дерматита) на металлы, контактирующие с кожей (украшения, часы, джинсовые заклепки). В 2008 году Американским обществом контактного дерматита никель был признан «Аллергеном года». В Евросоюзе ограничено содержание никеля в продукции, контактирующей с кожей человека.

В XX веке было установлено, что поджелудочная железа очень богата никелем. При введении вслед за инсулином никеля продлевается действие инсулина и тем самым повышается гипогликемическая активность. Никель оказывает влияние на ферментативные процессы, окисление аскорбиновой кислоты, ускоряет переход сульфгидрильных групп в дисульфидные. Никель может угнетать действие адреналина и снижать артериальное давление. Избыточное поступление никеля в организм вызывает витилиго. Депонируется никель в поджелудочной и околощитовидной железах.

химический элемент с атомным номером 28 Химический элемент с атомным номером 28

Никель, 28Ni

Никель
Внешний вид	блестящий, металлический и серебристый с золотым оттенком
Стандартный атомный вес A r, std (Ni)	58,6934 ( 4)
Никель в таблице Менделеева
Водород Гелий Литий Бериллий Бор Углерод Азот Кислород Фтор Неон Натрий Магний Алюминий Кремний Фосфор Сера Хлор Аргон Калий Кальций Скандий Титан Ванадий Хром Марганец Железо Кобальт Никель Медь Цинк Галлий Германий Мышьяк Селен Бром Криптон Рубидий Стронций Иттрий Цирконий Ниобий Молибден Технеций Рутений Родий Палладий Серебро Кадмий Индий Олово Сурьма Теллур Йод Ксенон Цезий Барий Лантан Церий Празеодим Неодим Прометий Самарий Европий Гадолиний Тербий Диспрозий Гольмий Эрбий Тулий Иттербий Лютеций Гафний Тантал Вольфрам Рений Осмий Иридий Платина Золото Ртуть (элемент) Таллий Свинец Висмут Полоний Астатин Радон Франций Радий Актиний Торий Протактиний Уран Нептуний Плутоний Америций Кюрий Берклий Калифорний Эйнштейний Фермий Менделевий Нобелий Лоуренсий Резерфордий Дубний Сиборгий Борий Калий Мейтнерий Дармштадций Рентгений Коперниций Nihonium Флеровий Московий Ливерморий Теннессин Оганессон –. ↑. Ni. ↓. Pd кобальт ← никель → медь
Атомный номер (Z)	28
Группа	группа 10
Период	пери od 4
Блок	d-блок
Категория элемента	Переходный металл
Электронная конфигурация	[Ar ] 3d 4s или [Ar] 3d 4s
Электронов на оболочку	2, 8, 16, 2 или 2, 8, 17, 1
Физические свойства
Фаза при STP	твердое тело
Точка плавления	1728 K (1455 ° C, 2651 ° F)
Точка кипения	3003 K (2730 ° C, 4946 ° F)
Плотность (около rt )	8,908 г / см
в жидком состоянии (при т.пл. )	7,81 г / см
Теплота плавления	17,48 кДж / моль
Теплота испарения	379 кДж / моль
Молярная теплоемкость	26,07 Дж / (моль · К)
Давление пара P(Па) 1 10 100 1 k 10 k 100 k при T (K) 1783 1950 2154 2410 2741 3184
Атомные свойства
Степени окисления	−2, −1, 0, +1, +2, +3, +4 (умеренно основной оксид)
Электроотрицательность	Шкала Полинга: 1,91
Энергии ионизации	1-я: 737,1 кДж / моль 2-й: 1753,0 кДж / моль 3-й: 3395 кДж / моль (больше )
Атомный радиус	эмпирический: 124 pm
Ковалентный радиус	124 ± 4 пм
Радиус Ван-дер-Ваальса	163 мкм
Спектральные линии никеля
Другие свойства
Естественное происхождение	изначальное
Кристаллическая структура	​гранецентрированная кубическая (fcc)
Скорость звука тонкий стержень	4900 м / с (при rt )
Тепловое расширение	13,4 мкм / (м · К) (при 25 ° C)
Теплопроводность	90,9 Вт / (м · К)
Удельное электрическое сопротивление	69,3 нОм · м (при 20 ° C)
Магнитное упорядочение	ферромагнетик
Юнга модуль	200 ГПа
Модуль сдвига	76 ГПа
Объемный модуль	180 ГПа
Коэффициент Пуассона	0,31
Твердость по Моосу	4,0
Твердость по Виккерсу	638 МПа
Твердость по Бринеллю	667–1600 МПа
Номер CAS	7440-02-0
История
Открытие и первая изоляция	Axel Fredrik Cronstedt (1751)
Основные изотопы никеля
Изотоп Содержание Пол-ли fe (t1/2) Режим распада Продукт Ni 68,077% стабильный Ni след 7,6 × 10 y ε Co Ni 26,223% стабильный Ni 1,140% стабильный Ni 3,635% стабильный Ni syn 100 y β Cu Ni 0,926% стабильный
Категория: никель. вид обсуждение | ссылки

Никель — это химический элемент с символом Niи атомным номером 28. Это серебристо-белый блестящий металл с легким золотистым оттенком. Никель относится к переходным металлам и является твердым и пластичным. Чистый никель, порошкообразный для максимизации реактивной площади поверхности, проявляет значительную химическую активность, но более крупные куски медленно реагируют с воздухом в стандартных условиях, потому что оксид слой образуется на поверхности и предотвращает дальнейшую коррозию (пассивация ). Даже в этом случае чистый самородный никель содержится в земной коре лишь в незначительных количествах, обычно в ультраосновных породах и в недрах более крупных никель-железных метеоритов, которые не подвергались воздействию кислорода вне атмосферы Земли.

Метеоритный никель обнаружен в комбинации с железом, что отражает происхождение этих элементов как основных конечных продуктов нуклеосинтеза сверхновых. Считается, что смесь железа и никеля составляет внешнее и внутреннее ядро ​​Земли.

Использование никеля (в качестве природного метеоритного сплава никель-железо) прослеживалось до сих пор. еще в 3500 г. до н.э. Никель был впервые выделен и классифицирован как химический элемент в 1751 году Акселем Фредриком Кронштедтом, который первоначально принял руду за медь минерал, в кобальтовых рудниках Лос, Хельсингланд, Швеция. Название элемента происходит от озорного спрайта немецкой шахтерской мифологии, Никеля (похожего на Старый Ник ), который олицетворял тот факт, что медно-никелевые руды сопротивляются переработке в медь. Экономически важным источником никеля является железная руда лимонит, которая часто содержит 1–2% никеля. Другие важные рудные минералы никеля включают пентландит и смесь богатых никелем природных силикатов, известных как гарниерит. Основные производственные площадки включают регион Садбери в Канаде (который предположительно имеет метеоритное происхождение), Новая Каледония в Тихий океан и Норильск в России.

Никель медленно окисляется воздухом при комнатной температуре и считается коррозионно-стойким. Исторически он использовался для металлизации железа и латуни, нанесения покрытий на химическое оборудование и для производства некоторых сплавов , которые сохраняют высокий уровень серебристого блеска, например, немецкое серебро. Около 9% мирового производства никеля по-прежнему используется для антикоррозийного никелирования. Никелированные предметы иногда вызывают аллергию на никель. Никель широко использовался в монетах, хотя его растущая цена привела к некоторой замене его более дешевыми металлами в последние годы.

Никель является одним из четырех элементов (другие — железо, кобальт и гадолиний ), которые являются ферромагнитными примерно при комнатной температуре. Альнико постоянные магниты , частично на основе никеля, имеют промежуточную прочность между постоянными магнитами на основе железа и редкоземельными магнитами. Металл ценен в наше время главным образом сплавами ; Около 68% мирового производства используется в производстве нержавеющей стали. Еще 10% используется для сплавов на основе никеля и меди, 7% для легированных сталей, 3% в литейных цехах, 9% в гальванических покрытиях и 4% в других приложениях, включая быстрорастущий сектор аккумуляторов, в том числе в электромобили (электромобили). В качестве соединения никель имеет ряд нишевых применений в химической промышленности, таких как катализатор гидрирования, катоды для батарей, пигменты и обработка металлических поверхностей. Никель является важным питательным веществом для некоторых микроорганизмов и растений, которые имеют ферменты с никелем в качестве активного центра.

Содержание

• 1 Свойства
  • 1.1 Атомные и физические свойства
    • 1.1. 1 Спор о конфигурации электронов
  • 1.2 Изотопы
  • 1.3 Встречаемость
• 2 Соединения
  • 2.1 Никель (0)
  • 2.2 Никель (I)
  • 2.3 Никель (II)
  • 2.4 Никель (III) и (IV)
• 3 История
• 4 Чеканка
  • 4,1 Канада
  • 4,2 Швейцария
  • 4,3 Соединенное Королевство
  • 4,4 США
  • 4,5 Текущее использование
• 5 Мировое производство
• 6 Экстракция и очистка
  • 6.1 Электрорафинирование
  • 6.2 Процесс Mond
  • 6.3 Значение металла
• 7 Области применения
• 8 Биологическая роль
• 9 Токсичность
• 10 Ссылки
• 11 Внешние ссылки

Свойства

Атомные и физические свойства

Электронная микрофотография нанокристалла Ni внутри одностенной углеродной нанотрубки ; шкала 5 нм.

Никель — это серебристо-белый металл с легким золотистым оттенком, который требует полировки. Это один из четырех элементов, которые обладают магнитным полем при комнатной температуре или близкой к ней, другие — это железо, кобальт и гадолиний. Его температура Кюри составляет 355 ° C (671 ° F), что означает, что объемный никель немагнитен выше этой температуры. Элементарная ячейка никеля представляет собой гранецентрированный куб с параметром решетки 0,352 нм, что дает атомный радиус 0,124 нм. Эта кристаллическая структура устойчива к давлению не менее 70 ГПа. Никель относится к переходным металлам. Он твердый, податливый и пластичный и имеет относительно высокую электрическую и теплопроводность для переходных металлов. Высокая прочность на сжатие , равная 34 ГПа, предсказанная для идеальных кристаллов, никогда не достигается в реальном массивном материале из-за образования и движения дислокаций . Однако она была достигнута в Ni наночастицы.

Электронная конфигурация спор

Атом никеля имеет две электронные конфигурации, [Ar] 3d 4s и [Ar] 3d 4s, которые очень близки по энергии — символ [Ar] относится к аргоноподобной -подобной структуре ядра. Есть некоторые разногласия по поводу того, какая конфигурация имеет наименьшую энергию. В учебниках химии электронная конфигурация никеля цитируется как [Ar] 4s 3d, что также может быть записано как [Ar] 3d 4s. Эта конфигурация согласуется с правилом упорядочения энергии Маделунга, которое предсказывает, что 4s заполняются раньше 3d. Это подтверждается экспериментальным фактом, что самое низкоэнергетическое состояние атома никеля представляет собой энергетический уровень 3d 4s, в частности уровень 3d (F) 4sF, J = 4.

Однако каждая из этих двух конфигураций расщепляется на несколько энергетических уровней из-за тонкой структуры, и два набора энергетических уровней перекрываются. Средняя энергия состояний с конфигурацией [Ar] 3d 4s фактически ниже, чем средняя энергия состояний с конфигурацией [Ar] 3d 4s. По этой причине в исследовательской литературе по атомным расчетам конфигурация основного состояния никеля цитируется как [Ar] 3d 4s.

Изотопы

Изотопы никеля находятся в диапазоне атомной массы с 48 u (. Ni) до 78 u (. Ni).

Природный никель состоит из пяти стабильных изотопов ;. Ni,. Ni,. Ni,. Ni и. Ni, причем. Ni является самая многочисленная (68,077% естественная численность ). Изотопы тяжелее. Ni не могут быть образованы ядерным синтезом без потери энергии.

Никель-62 имеет самую высокую среднюю энергию связи ядра на нуклон из всех нуклид, при 8,7946 МэВ / нуклон. Его энергия связи больше, чем у . Fe и . Fe, более распространенные элементы, которые часто ошибочно упоминаются как имеющие наиболее прочно связанные нуклиды. Хотя это, казалось бы, предсказывает, что никель-62 является самым распространенным тяжелым элементом во Вселенной, относительно высокая скорость фотораспада никеля в недрах звезд делает железо самым распространенным.

Стабильный изотоп никель-60 является дочерним продуктом потухшего радионуклида . Fe, который распадается с периодом полураспада 2,6 миллиона лет. Поскольку. Fe имеет такой длительный период полураспада, его стойкость в материалах в солнечной системе может вызывать наблюдаемые вариации изотопного состава. Ni. Следовательно, обилие. Ni, присутствующего во внеземном материале, может дать представление о происхождении Солнечной системы и ее ранней истории.

Было охарактеризовано не менее 26 радиоизотопов никеля , наиболее стабильным является. Ni с периодом полураспада 76000 лет,. Ni со 100 годами и. Ni с 6 днями. Все оставшиеся радиоактивные изотопы имеют период полураспада менее 60 часов, а у большинства из них период полураспада менее 30 секунд. Этот элемент также имеет одно мета-состояние ..

Радиоактивный никель-56 образуется в процессе сжигания кремния, а затем высвобождается в больших количествах во время сверхновых типа Ia .. Форма кривой блеска этих сверхновых на промежуточных и поздних временах соответствует распаду никеля-56 через захват электронов на кобальт -56 и в конечном итоге к утюгу-56. Никель-59 — долгоживущий космогенный радионуклид с периодом полураспада 76000 лет.. Ni нашел множество применений в изотопной геологии.. Ni использовался для определения земного возраста метеоритов и для определения содержания внеземной пыли во льду и отложениях. Период полураспада никеля-78 был недавно измерен в 110 миллисекунд, и он считается важным изотопом в нуклеосинтезе сверхновых элементов, более тяжелых, чем железо. Нуклид Ni, открытый в 1999 году, является наиболее богатым протонами изотопом тяжелых элементов из известных. С 28 протонами и 20 нейтронами Ni является «дважды магическим », как и. Ni с 28 протонами и 50 нейтронами. Поэтому оба они необычайно стабильны для нуклидов с таким большим протон-нейтронным дисбалансом.

Возникновение

Образец Видманштеттена, показывающий две формы никель-железо, камасит и тэнит, в октаэдритовом метеорите

На Земле никель чаще всего встречается в сочетании с серой и железом в пентландите, с серой в миллерите, с мышьяком. в минерале никелин и с мышьяком и серой в никеле галенит. Никель обычно содержится в железных метеоритах в виде сплавов камасита и тэнита. Присутствие никеля в метеоритах было впервые обнаружено в 1799 году Жозефом-Луи Прустом, французским химиком, который тогда работал в Испании. Пруст проанализировал образцы метеорита из Кампо-дель-Сьело (Аргентина), которые были получены в 1783 году Мигелем Рубином де Селисом, и обнаружил в них присутствие никеля (около 10%) наряду с железом.

Основная часть никеля добывается из месторождений руды двух типов. Первый — это латерит, где основными рудными минеральными смесями являются никелевый лимонит, (Fe, Ni) O (OH) и гарниерит (смесь различных водный никель и силикаты, богатые никелем). Второе — это магматические месторождения сульфидов, где основным рудным минералом является пентландит : (Ni, Fe). 9S. 8.

Индонезия и Австралия имеют самые большие оценочные запасы, составляющие 46% от мировых.

Выявленные наземные ресурсы во всем мире, содержащие в среднем 1% никеля или больше, содержат не менее 130 миллионов тонн никеля (примерно вдвое больше известных запасов). Около 60% находится в латеритах и 40% в сульфидных месторождениях.

Согласно геофизическим данным, большая часть никеля на Земле, как полагают, находится в внешние и внутренние сердечники. Камасит и тенит представляют собой встречающиеся в природе сплавы железа и никеля. Для камасита соотношение сплава обычно составляет от 90:10 до 95: 5, хотя могут присутствовать примеси (такие как кобальт или углерод ), в то время как для тэнита содержание никеля составляет от 20% до 65%. Камасит и тэнит также встречаются в железо-никелевых метеоритах.

Соединения

Наиболее распространенная степень окисления никеля +2, но соединения Ni, Ni и Ni являются хорошо известны, и экзотические степени окисления Ni, Ni и Ni были получены и изучены.

Никель (0)

Тетракарбонил никель

Тетракарбонил никеля (Ni (CO). 4), обнаруженный Людвигом Мондом, представляет собой летучую, высокотоксичную жидкость при комнатной температуре. При нагревании комплекс снова разлагается на никель и окись углерода:

Ni (CO). 4⇌ Ni + 4 CO

Это поведение используется в процессе Монда для очистки никеля, поскольку описано выше. Родственный комплекс никеля (0) бис (циклооктадиен) никель (0) является полезным катализатором в никелевой химии, поскольку лиганды циклооктадиена (или трески) легко образуются

Никель (I)

Структура [Ni. 2(CN). 6]. ион

Комплексы никеля (I) встречаются редко, но одним из примеров является тетраэдрический комплекс NiBr (PPh 3)3Многие комплексы никеля (I) имеют связи Ni-Ni, такие как темно-красный диамагнитный K. 4[Ni. 2(CN). 6], полученный восстановлением K. 2[Ni. 2(CN). 6] с амальгамой натрия. Это соединение окисляется в воде с выделением H. 2.

Считается, что степень окисления никеля (I) важна для никельсодержащих ферментов, таких как [NiFe] -гидрогеназа, которая катализирует обратимое восстановление протонов до H. 2.

Никель (II)

Цвет различных комплексов Ni (II) в водном растворе. слева направо, [Ni (NH. 3). 6]., [Ni (C2H4(NH 2)2 ))], [NiCl. 4]., [Ni (H. 2O). 6]. Кристаллы гидратированного сульфат никеля (II).

Никель (II) образует соединения со всеми распространенными анионами, включая сульфид, сульфат, карбонат, гидроксид, карбоксилаты и галогениды. Сульфат никеля (II) получают в больших количествах путем растворения металлического никеля или его оксидов в серной кислоте с образованием как гекса-, так и гептагидратов, полезных для гальваники никеля. Обычные соли никеля, такие как хлорид, нитрат и сульфат, растворяются в воде с образованием зеленых растворов аквокомплекса металла [Ni (H. 2O). 6]..

Четыре галогенида образуют соединения никеля, которые являются твердыми веществами с молекулы с октаэдрическими центрами Ni. Хлорид никеля (II) является наиболее распространенным, и его поведение иллюстрирует поведение других галогенидов. Хлорид никеля (II) получают растворением никеля или его оксида в соляной кислота. Обычно встречается в виде зеленого гексагидрата, формула которого обычно записывается как NiCl 2 • 6H 2 O. При растворении в воде эта соль образует водный комплекс металла [Ni (H. 2O). 6].. Дегидратация NiCl 2 • 6H 2 O дает желтый безводный NiCl. 2.

Некоторое количество тетракоординированного никеля (II) Комплексы, например, бис (трифенилфосфин) хлорид никеля, существуют как в тетраэдрической, так и в плоской квадратной геометрии. Тетраэдрические комплексы парамагнитны, тогда как квадратные плоские комплексы диамагнитный. Обладая свойствами магнитного равновесия и образования октаэдрических комплексов, они контрастируют с двухвалентными комплексами более тяжелых металлов 10 группы, палладия (II) и платины (II), которые образуют только плоско-квадратную геометрию.

Никелоцен известен; он имеет количество электронов, равное 20, что делает его относительно нестабильным.

Никель (III) и (IV)

Антимонид никеля (III)

Известно множество соединений Ni (III), первыми такими примерами являются тригалофосфины никеля (III) (Ni III (PPh 3)X3). Кроме того, Ni (III) образует простые соли с ионами фторида или оксида. Ni (III) может быть стабилизирован σ-донорными лигандами, такими как тиолы и фосфины.

Ni (IV) присутствует в смешанном оксиде BaNiO. 3, тогда как Ni (III) присутствует в гидроксиде оксида никеля, который используется в качестве катода. во многих аккумуляторных батареях, включая никель-кадмиевые, никель-железные, никель-водородные и никель- металлогидрид, и используется некоторыми производителями в литий-ионных батареях. Ni (IV) остается редкой степенью окисления никеля, и на сегодняшний день известно очень мало соединений.

История

Поскольку никелевые руды легко ошибочно принять за руды серебра, понимание этого металла и его использования датируется относительно недавним временем. Преднамеренное использование никеля является древним, и его можно проследить еще с 3500 г. до н. э. В бронзе из современной Сирии обнаружено до 2% никеля. Некоторые древние китайские рукописи предполагают, что «белая медь» (мельхиор, известный как байтонг) использовалась там между 1700 и 1400 годами до нашей эры. Эта белая медь из пактонга экспортировалась в Великобританию еще в 17 веке, но содержание никеля в этом сплаве не было обнаружено до 1822 года. Монеты из медно-никелевого сплава чеканили бактрийские короли Агафокл, Евтидем II и Панталеон во II веке до нашей эры, возможно, из китайского мельхиора.

Никелин / никколит

В средневековой Германии красный минерал был найден в Рудные горы (Рудные горы), напоминавшие медную руду. Однако, когда горняки не смогли извлечь из него медь, они обвинили озорного спрайта немецкой мифологии Никель (похожего на Старый Ник ) в том, что он окружал медь. Они назвали эту руду Купферникель от немецкого Kupfer для меди. В настоящее время известно, что эта руда представляет собой никелин, арсенид никеля . В 1751 году барон Аксель Фредрик Кронштедт пытался добыть медь из купферникеля на кобальтовой шахте в шведской деревне Лос, и вместо этого произвел белый металл, который он назвал в честь духа, давшего название минералу никель. В современном немецком языке «купферникель» или «купферникель» обозначает сплав мельхиор.

. Первоначально единственным источником никеля был редкий купферникель. Начиная с 1824 года никель получали как побочный продукт производства кобальтового синего. Первая крупномасштабная выплавка никеля началась в Норвегии в 1848 году из богатого никелем пирротина. Введение никеля в производство стали в 1889 году увеличило спрос на никель, и месторождения никеля Новой Каледонии, открытые в 1865 году, обеспечивали большую часть мирового предложения в период с 1875 по 1915 год. Открытие крупных месторождений. в бассейне Садбери, Канада в 1883 г., в Норильске-Талнахе, Россия в 1920 г., и в рифе Меренского, Южная Африка в 1924 г. Возможно масштабное производство никеля.

Чеканка

голландских монет из чистого никеля

Помимо вышеупомянутых бактрийских монет, никель не входил в состав монет до середины 19 века.

Канада

монеты достоинством в пять центов с содержанием никеля 99,9% были отчеканены в Канаде (крупнейшем в мире производителе никеля в то время) в невоенные годы с 1922 по 1981 год; содержание металла сделало эти монеты магнитными. В период военного времени 1942–45 никель был удален из канадских и американских монет, чтобы сохранить его для производства брони. Канада использовала 99,9% никеля с 1968 года в своих более дорогих монетах до 2000 года.

Швейцария

Монеты из почти чистого никеля были впервые использованы в 1881 году в Швейцарии.

Соединенное Королевство.

Бирмингем подделал никелевые монеты в ок. 1833 г. для торговли в Малайе.

США

В Соединенных Штатах термин «никель» или «ник» первоначально относился к медно-никелевому центу Flying Eagle, который заменил медь на 12% никель 1857–58, затем центу Indian Head из того же сплава с 1859 по 1864 год. Еще позже, в 1865 году, термин, обозначаемый трехцентовым никелем, повысился до 25%. В 1866 году это обозначение было присвоено пятицентовому никелю (25% никеля, 75% меди). Наряду с пропорцией сплава этот термин используется до сих пор в Соединенных Штатах.

Текущее использование

В 21 веке высокая цена на никель привела к некоторой замене металла в монетах по всему миру. Монеты, все еще изготовленные из никелевых сплавов, включают монеты в одну и две евро, 5 ¢, 10, 25 ¢ и 50 ¢ США. монеты и монеты Великобритании 20p, 50p, £ 1 и £ 2 . Никелевый сплав в британских монетах номиналом 5 и 10 пенсов был заменен на никелированную сталь, начатую в 2012 году, что вызвало у некоторых людей проблемы с аллергией и вызвало общественные споры.

Мировое производство

Временная динамика производства никеля Никель Изменение содержания в рудах в некоторых ведущих странах-производителях никеля.

По оценкам, во всем мире добывается более 2,7 миллионов тонн (т) никеля в год, в том числе Индонезия (800000 т), Филиппины (420,000 т), Россия (270,000 т), Новая Каледония (220,000 т), Австралия (180,000 т) и Канада (180 000 т), являющиеся крупнейшими производителями на 2019 год. Крупнейшие месторождения никеля за пределами России находятся в Финляндии и Греции. Выявленные наземные ресурсы, содержащие в среднем 1% никеля или более, содержат не менее 130 миллионов тонн никеля. Примерно 60% находится в латеритах и ​​40% — в сульфидных месторождениях. Кроме того, обширные глубоководные ресурсы никеля находятся в марганцевых корках и конкрециях, покрывающих большие площади океанского дна, особенно в Тихом океане.

Единственным местом в Соединенных Штатах, где добыча никеля была прибыльной, является Риддл, Орегон, где находится несколько квадратных миль никельсодержащих гарниеритов поверхностных отложений. Рудник закрылся в 1987 году. Проект рудника Игл — это новый никелевый рудник в Мичигане на верхнем полуострове. Строительство было завершено в 2013 году, а эксплуатация началась в третьем квартале 2014 года. За первый полный год эксплуатации рудник Игл произвел 18 000 т.

Добыча и очистка

Развитие годовой добычи никеля, в соответствии с рудами.

Никель получают с помощью экстрактивной металлургии : его извлекают из руды обычными процессами обжига и восстановления, которые дают металл с чистотой более 75%. Во многих случаях применения нержавеющей стали никель чистотой 75% может использоваться без дополнительной очистки, в зависимости от примесей.

Традиционно большая часть сульфидных руд перерабатывалась с использованием пирометаллургических технологий для получения штейна для дальнейшей переработки. Последние достижения в гидрометаллургических технологиях привели к получению значительно более чистого продукта из металлического никеля. Большинство сульфидных месторождений традиционно обрабатывались путем концентрирования посредством процесса пенной флотации с последующей пирометаллургической экстракцией. В гидрометаллургических процессах сульфидные никелевые руды концентрируются путем флотации (дифференциальная флотация, если соотношение Ni / Fe слишком низкое), а затем плавятся. Никелевый штейн дополнительно обрабатывается с помощью процесса Шерритта-Гордона. Сначала удаляют медь путем добавления сероводорода, в результате чего остается концентрат кобальта и никеля. Затем для разделения кобальта и никеля используется экстракция растворителем, при этом конечное содержание никеля превышает 99%.

Электролитически очищенный никелевый узелок, в порах видны зеленые кристаллизованные соли никеля с электролитом.

Электрорафинирование

Второй распространенный процесс рафинирования — выщелачивание металлического штейна в раствор соли никеля, с последующим электролитическим выделением никеля из раствора путем нанесения его на катод в качестве электролитического никеля.

процесс Монда

Высокоочищенные никелевые сферы, полученные с помощью процесса Монда.

Самый чистый металл получают из оксида никеля с помощью процесса Монда, который обеспечивает чистоту более 99,99%. Процесс был запатентован Людвигом Мондом и использовался в промышленности еще до начала 20-го века. В этом процессе никель реагирует с монооксидом углерода в присутствии серного катализатора при температуре около 40–80 ° C с образованием карбонила никеля. Железо дает также пентакарбонил железа, но эта реакция протекает медленно. При необходимости никель можно отделить перегонкой. Дикобальт октакарбонил также образуется при перегонке никеля в качестве побочного продукта, но он разлагается до тетракобальтдодекакарбонил при температуре реакции с образованием нелетучего твердого вещества.

Никель получают из карбонила никеля одним из двух способов. Его можно пропускать через большую камеру при высоких температурах, в которой постоянно перемешиваются десятки тысяч никелевых сфер, называемых гранулами. Карбонил разлагается и осаждает чистый никель на никелевых сферах. В альтернативном процессе карбонил никеля разлагается в меньшей камере при 230 ° C с образованием мелкодисперсного никелевого порошка. Окись углерода как побочный продукт рециркулируется и используется повторно. Продукт из высокочистого никеля известен как «карбонильный никель».

Стоимость металла

Рыночная цена никеля росла в течение 2006 года и в первые месяцы 2007 года; по состоянию на 5 апреля 2007 г. металл торговался по долл. США / тонна или 1,47 долл. США за унцию. Цена впоследствии резко упала, и по состоянию на сентябрь 2017 года металл торговался по цене 11000 долларов за тонну, или 0,31 доллара за унцию.

никелевая монета США содержит 0,04 унции (1,1 г) никель, который по цене апреля 2007 года стоил 6,5 цента, а также 3,75 грамма меди стоимостью около 3 центов, при общей стоимости металла более 9 центов. Поскольку номинальная стоимость никеля составляет 5 центов, это сделало его привлекательной целью для плавки для людей, желающих продать металлы с прибылью. Однако Монетный двор США, предвидя эту практику, 14 декабря 2006 г. ввел новые временные правила, подлежащие общественному обсуждению в течение 30 дней, которые криминализировали плавку и экспорт центов и никелей. Нарушители могут быть наказаны штрафом до 10 000 долларов и / или лишены свободы на срок до пяти лет.

По состоянию на 19 сентября 2013 г. стоимость плавления американского никеля (включая медь и никель) составляет 0,045 доллара США, что составляет 90% от номинальной стоимости.

Применения

Пеноникелевый пенопласт (вверху) и его внутренняя структура (внизу)

В настоящее время мировое производство никеля составляет: 68% из нержавеющей стали; 10% в сплавах цветных металлов ; 9% в гальванике ; 7% в легированной стали; 3% в литейных цехах; и 4% других применений (включая батареи).

Никель используется во многих конкретных и узнаваемых промышленных и потребительских товарах, включая нержавеющую сталь, алнико магниты, монеты и т. д. аккумуляторные батареи, струны электрогитары, капсюли микрофонов, покрытие сантехники и специальные сплавы, такие как пермаллой, элинвар и инвар. Используется для гальваники и как зеленый оттенок в стекле. Никель в первую очередь является легирующим 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, включая никелевые латуни и бронзы, а также сплавы с медью, хромом, алюминием, свинцом, кобальтом, серебром и золотом (Inconel, Incoloy, Монель, Нимоник ).

«Подковообразный магнит» из никелевого сплава альнико.

Поскольку он устойчив к коррозии, никель иногда использовался вместо декоративного серебра.. Никель также иногда использовался в некоторых странах после 1859 года в качестве дешевого металла для чеканки монет (см. Выше), но в последние годы 20-го века его заменили более дешевыми сплавами из нержавеющей стали (т.е. железа), за исключением США и Канады.

Никель является отличным легирующим агентом для некоторых драгоценных металлов и используется в пробирных пробах в качестве сборщика элементов платиновой группы (PGE). Таким образом, никель способен полностью собирать все шесть элементов PGE из руд и частично собирать золото. Высокопроизводительные никелевые рудники также могут участвовать в извлечении PGE (стр. обычно платина и палладий ); примерами являются Норильск в России и бассейн Садбери в Канаде.

Никелевая пена или никелевая сетка используется в газодиффузионных электродах для щелочных топливных элементов.

Никель и его сплавы часто используются в качестве катализаторов для гидрогенизации реакции. Никель Ренея, тонкодисперсный никель-алюминиевый сплав, является одной из распространенных форм, хотя также используются родственные катализаторы, включая катализаторы типа Ренея.

Никель является природным магнитострикционным материалом, что означает, что в присутствии магнитного поля материал претерпевает небольшое изменение длины. Магнитострикция никеля порядка 50 ppm и является отрицательной, что указывает на его сжатие.

Никель используется в качестве связующего в производстве цементированного карбида вольфрама или твердых металлов и используется в пропорциях от 6% до 12% по весу. Никель делает карбид вольфрама магнитным и повышает коррозионную стойкость склеенных деталей, хотя твердость меньше, чем у деталей с кобальтовым связующим.

. Ni с его периодом полураспада 100,1 лет полезен в устройствах krytron в качестве эмиттера бета-частиц (высокоскоростных электронов ), чтобы сделать ионизацию с помощью поддерживающего электрода более надежной.

Около 27% всего производства никеля предназначено для машиностроения, 10% — для строительства, 14% — для трубных изделий, 20% — для металлических изделий, 14% — для транспорта, 11% — для электронных товаров и 5 % для других целей.

Никель Ренея широко используется для гидрогенизации ненасыщенных масел с целью получения маргарина, а некондиционный маргарин и остатки масла могут содержат никель в качестве загрязнителя. Forte et al. обнаружили, что пациенты с диабетом 2 типа имеют 0,89 нг / мл Ni в крови по сравнению с 0,77 нг / мл у контрольных субъектов.

Биологическая роль

Хотя это не было признано до 1970-х годов, Известно, что никель играет важную роль в биологии некоторых растений, эубактерий, архебактерий и грибов. Никелевые ферменты, такие как уреаза, считаются факторами вирулентности у некоторых организмов. Уреаза катализирует гидролиз мочевины с образованием аммиака и карбамата. Гидрогеназы NiFe могут катализировать окисление H. 2с образованием протонов и электронов, а также могут катализировать обратную реакцию, восстановление протонов с образованием газообразного водорода. Кофермент никель-тетрапиррол, кофактор F430, присутствует в метил коферменте M редуктазе, который может катализировать образование метана или обратную реакцию в метаногенном архей (в степени окисления +1 ). Один из ферментов дегидрогеназы монооксида углерода состоит из кластера Fe-Ni-S. Другие никельсодержащие ферменты включают редкий бактериальный класс супероксиддисмутазы и глиоксалазы I у бактерий и несколько паразитических эукариотических трипаносомальных паразитов (у высших организмов, в т.ч. У дрожжей и млекопитающих этот фермент содержит двухвалентный Zn).

Никель, получаемый с пищей, может повлиять на здоровье человека из-за заражения никельсодержащими бактериями, но также возможно, что никель является важным питательным веществом для бактерий, проживающих в толстом кишечнике., фактически действующий как пребиотик . Институт медицины США не подтвердил, что никель является важным питательным веществом для человека, поэтому ни Рекомендуемая диета (RDA), ни Адекватное потребление не установлены. Верхний допустимый уровень потребления диетического никеля составляет 1000 мкг / день в виде растворимых солей никеля. Потребление с пищей оценивается от 70 до 100 мкг / день, при этом всасывается менее 10%. То, что всасывается, выводится с мочой. Относительно большие количества никеля — сравнимые с приведенным выше расчетным средним уровнем потребления — выщелачивают в пищу, приготовленную из нержавеющей стали. Например, количество никеля, выщелоченного после 10 циклов варки в одной порции томатного соуса, составляет в среднем 88 мкг.

Никель, выделяющийся в результате вулканических извержений сибирских ловушек, предположительно способствует росту Methanosarcina, род эвриархеотических архей, которые производили метан во время пермско-триасового вымирания, самого большого вымирания в истории наблюдений.

Токсичность

Никель

Опасности
Пиктограммы GHS
Сигнальное слово GHS	Опасно
Краткая характеристика опасности GHS	H317, H351, H372, H402, H412
Меры предосторожности GHS	P201, P202, P260, P264, P270, P272, P273, P280, P302 + 352, P308 + 313, P333 + 313, P363, P405, P501
NFPA 704 (огненный алмаз)	0 2 0

Основной источник никеля Воздействие — это пероральное употребление, поскольку никель необходим для растений. Никель естественным образом содержится как в пище, так и в воде, и его содержание может повышаться в результате загрязнения человеком . Например, никелированные смесители могут загрязнять воду и почву; горнодобывающая промышленность и плавка могут сбрасывать никель в сточные воды ; Никель – сталь сплав посуда и посуда с никелевым пигментом могут выделять никель в пищу. Атмосфера может быть загрязнена переработкой никелевой руды и сжиганием ископаемого топлива. Люди могут поглощать никель непосредственно из табачного дыма и контакта кожи с драгоценностями, шампунями, моющими средствами и монетами. Менее распространенной формой хронического воздействия является гемодиализ, поскольку следы ионов никеля могут абсорбироваться в плазму в результате хелатирующего действия альбумина.

Среднесуточное воздействие не представляет угрозы для здоровья человека. Большая часть никеля, ежедневно всасываемого людьми, удаляется почками и выводится из организма с мочой или выводится через желудочно-кишечный тракт, не всасываясь. Никель не является кумулятивным ядом, но большие дозы или хроническое ингаляционное воздействие могут быть токсичными, даже канцерогенными и представлять профессиональную опасность.

Соединения никеля классифицируются как канцерогены для человека в связи с повышенной частотой рака дыхательных путей риски, наблюдаемые при эпидемиологических исследованиях у рабочих завода по переработке сульфидных руд. Это подтверждается положительными результатами биотестов NTP с субсульфидом никеля и оксидом никеля на крысах и мышах. Данные о людях и животных неизменно указывают на отсутствие канцерогенности при пероральном пути воздействия и ограничивают канцерогенность соединений никеля для респираторных опухолей после вдыхания. Металлический никель классифицируется как подозреваемый канцероген; существует согласованность между отсутствием повышенного риска рака дыхательных путей у рабочих, преимущественно подвергающихся воздействию металлического никеля, и отсутствием респираторных опухолей в исследовании канцерогенности при вдыхании порошка металлического никеля на крысах в течение всей жизни. В исследованиях ингаляций на грызунах с различными соединениями никеля и металлическим никелем наблюдалось усиление воспалений легких с гиперплазией или фиброзом бронхиальных лимфатических узлов и без них. В исследованиях на крысах пероральный прием водорастворимых солей никеля может вызвать эффекты перинатальной смертности у беременных животных. Неясно, имеют ли эти эффекты отношение к людям, поскольку эпидемиологические исследования высоконадежных работающих женщин не показали неблагоприятных эффектов токсичности для развития.

Люди могут подвергаться воздействию никеля на рабочем месте при вдыхании, проглатывании и контакте с кожей или глаз. Управление по охране труда (OSHA) установило юридический предел (допустимый предел воздействия ) для рабочего места на уровне 1 мг / м3 за 8-часовой рабочий день, за исключением карбонила никеля. Национальный институт охраны труда (NIOSH) определяет рекомендуемый предел воздействия (REL) 0,015 мг / м3 на 8-часовой рабочий день. При концентрации 10 мг / м3 никель немедленно опасен для жизни и здоровья. Карбонил никеля [Ni (CO). 4] является чрезвычайно токсичным газом. Токсичность карбонилов металлов зависит как от токсичности металла, так и от выделения газа монооксида углерода из карбонильных функциональных групп; Карбонил никеля также взрывоопасен на воздухе.

Сенсибилизированные люди могут проявлять контактную аллергию на никель, известную как контактный дерматит. Сильно сенсибилизированные люди также могут реагировать на продукты с высоким содержанием никеля. Чувствительность к никелю также может быть у пациентов с помфоликсом. Никель является наиболее подтвержденным контактным аллергеном во всем мире, отчасти из-за его использования в украшениях для проколотых ушей. Аллергия на никель, поражающая проколотые уши, часто проявляется зудом и покраснением кожи. Многие серьги теперь изготавливаются без никеля или с никелем с низким уровнем высвобождения, чтобы решить эту проблему. Допустимое количество продуктов, контактирующих с кожей человека, теперь регулируется Европейским Союзом. В 2002 году исследователи обнаружили, что никель, выпускаемый монетами достоинством 1 и 2 евро, намного превышает эти стандарты. Считается, что это результат гальванической реакции. Никель был признан аллергеном года в 2008 году Американским обществом контактного дерматита. В августе 2015 года Американская академия дерматологии приняла заявление о безопасности никеля: «По оценкам, контактный дерматит, включающий сенсибилизацию никелем, составляет примерно 1,918 миллиарда долларов и затрагивает почти 72,29 миллиона человек».

Отчеты показывают, что как индуцированная никелем активация фактора, индуцируемого гипоксией (HIF-1), так и повышающая регуляция индуцируемых гипоксией генов вызываются истощением внутриклеточного аскорбата. Добавление аскорбата в культуральную среду увеличивало внутриклеточный уровень аскорбата и обращало вспять как индуцированную металлами стабилизацию HIF-1- и HIF-1α-зависимой экспрессии гена.

Ссылки

Внешние ссылки

На Викискладе есть материалы, связанные с никелем.

Найдите никель в Викисловаре, бесплатном словаре.

• Никель на Периодическая таблица видео (Университет Ноттингема)
• CDC — Никель — Тема безопасности и здоровья NIOSH на рабочем месте
• Гигиеническая оценка воздействия никеля на кожу в отраслях первичного производства, выполненная GW Hughson. Институт медицины труда Отчет об исследовании TM / 04/05
• Гигиеническая оценка воздействия никеля на кожу в первичном производстве и отраслях первичного потребления. Отчет по фазе 2, автор — Г.В. Хьюсон. Институт медицины труда Отчет об исследовании TM / 05/06
• «Металл, который принес вам дешевые авиабилеты», BBC

Химические элементы: названия, символы и произношение символов

В таблице содержатся русские и латинские названия химических элементов, символы химических элементов и произношение символов. Для правильного произношения названий и символов в русских названиях и произношениях проставлены ударения.

Русское название элемента	Латинское название элемента	Символ элемента	Произношение символа
Азо́т	Nitrogenium	N	эн
Акти́ний	Actinium	Ac	акти́ний
Алюми́ний	Aluminium	Al	алюми́ний
Амери́ций	Americium	Am	амери́ций
Арго́н	Argon	Ar	арго́н
Аста́т	Astatum	At	аста́т
Ба́рий	Barium	Ba	ба́рий
Бери́ллий	Beryllium	Be	бери́ллий
Бе́рклий	Berkelium	Bk	бе́рклий
Бор	Borum	B	бор
Бо́рий	Bohrium	Bh	бо́рий
Бром	Bromium	Br	бром
Вана́дий	Vanadium	V	вана́дий
Ви́смут	Bismuthum	Bi	ви́смут
Водоро́д	Hydrogenium	H	аш
Вольфра́м	Wolframium	W	вольфра́м
Гадоли́ний	Gadolinium	Gd	гадоли́ний
Га́ллий	Gallium	Ga	га́ллий
Га́фний	Hafnium	Hf	га́фний
Ге́лий	Helium	He	ге́лий
Герма́ний	Germanium	Ge	герма́ний
Го́льмий	Holmium	Ho	го́льмий
Дармшта́дтий	Darmstadtium	Ds	дармшта́дтий
Диспро́зий	Dysprosium	Dy	диспро́зий
Ду́бний	Dubnium	Db	ду́бний
Евро́пий	Europium	Eu	евро́пий
Желе́зо	Ferrum	Fe	фе́ррум
Зо́лото	Aurum	Au	а́урум
И́ндий	Indium	In	и́ндий
Йод	Iodium	I	йод
Ири́дий	Iridium	Ir	ири́дий
Итте́рбий	Ytterbium	Yb	итте́рбий
И́ттрий	Yttrium	Y	и́ттрий
Ка́дмий	Cadmium	Cd	ка́дмий
Ка́лий	Kalium	K	ка́лий
Калифо́рний	Californium	Cf	калифо́рний
Ка́льций	Calcium	Ca	ка́льций
Кислоро́д	Oxygenium	O	о
Ко́бальт	Cobaltum	Co	ко́бальт
Коперни́ций	Copernicium	Cn	коперни́ций
Кре́мний	Silicium	Si	сили́циум
Крипто́н	Krypton	Kr	крипто́н
Ксено́н	Xenon	Xe	ксено́н
Кю́рий	Curium	Cm	кю́рий
Ланта́н	Lanthanum	La	ланта́н
Ливермо́рий	Livermorium	Lv	ливермо́рий
Ли́тий	Lithium	Li	ли́тий
Лоуре́нсий	Lawrencium	Lr	лоуре́нсий
Люте́ций	Lutetium	Lu	люте́ций
Ма́гний	Magnesium	Mg	ма́гний
Ма́рганец	Manganum	Mn	ма́рганец
Медь	Cuprum	Cu	ку́прум
Мейтне́рий	Meitnerium	Mt	мейтне́рий
Менделе́вий	Mendelevium	Md	менделе́вий
Молибде́н	Molybdaenum	Mo	молибде́н
Моско́вий	Moscovium	Mc	моско́вий
Мышья́к	Arsenicum	As	арсе́никум
На́трий	Natrium	Na	на́трий
Неоди́м	Neodymium	Nd	неоди́м
Нео́н	Neon	Ne	нео́н
Непту́ний	Neptunium	Np	непту́ний
Ни́кель	Niccolum	Ni	ни́кель
Нио́бий	Niobium	Nb	нио́бий
Нихо́ний	Nihonium	Nh	нихо́ний
Нобе́лий	Nobelium	No	нобе́лий
Оганесо́н	Oganesson	Og	оганесо́н
О́лово	Stannum	Sn	ста́ннум
О́смий	Osmium	Os	о́смий
Палла́дий	Palladium	Pd	палла́дий
Пла́тина	Platinum	Pt	пла́тина
Плуто́ний	Plutonium	Pu	плуто́ний
Поло́ний	Polonium	Po	поло́ний
Празеоди́м	Praseodymium	Pr	празеоди́м
Проме́тий	Promethium	Pm	проме́тий
Протакти́ний	Protactinium	Pa	протакти́ний
Ра́дий	Radium	Ra	ра́дий
Радо́н	Radon	Rn	радо́н
Резерфо́рдий	Rutherfordium	Rf	резерфо́рдий
Ре́ний	Rhenium	Re	ре́ний
Рентге́ний	Roentgenium	Rg	рентге́ний
Ро́дий	Rhodium	Rh	ро́дий
Ртуть	Hydrargyrum	Hg	гидра́ргирум
Руби́дий	Rubidium	Rb	руби́дий
Руте́ний	Ruthenium	Ru	руте́ний
Сама́рий	Samarium	Sm	сама́рий
Свине́ц	Plumbum	Pb	плю́мбум
Селе́н	Selenium	Se	селе́н
Се́ра	Sulfur	S	эс
Серебро́	Argentum	Ag	арге́нтум
Сибо́ргий	Seaborgium	Sg	сибо́ргий
Ска́ндий	Scandium	Sc	ска́ндий
Стро́нций	Strontium	Sr	стро́нций
Сурьма́	Stibium	Sb	сти́биум
Та́ллий	Thallium	Tl	та́ллий
Танта́л	Tantalum	Ta	танта́л
Теллу́р	Tellurium	Te	теллу́р
Теннесси́н	Tennessium	Ts	теннесси́н
Те́рбий	Terbium	Tb	те́рбий
Техне́ций	Technetium	Tc	техне́ций
Тита́н	Titanium	Ti	тита́н
То́рий	Thorium	Th	то́рий
Ту́лий	Thulium	Tm	ту́лий
Углеро́д	Carboneum	C	цэ
Ура́н	Uranium	U	ура́н
Фе́рмий	Fermium	Fm	фе́рмий
Флеро́вий	Flerovium	Fl	флеро́вий
Фо́сфор	Phosphorus	P	пэ
Фра́нций	Francium	Fr	фра́нций
Фтор	Fluorum	F	фтор
Ха́ссий	Hassium	Hs	га́ссий
Хлор	Chlorum	Cl	хлор
Хром	Chromium	Cr	хром
Це́зий	Caesium	Cs	це́зий
Це́рий	Cerium	Ce	це́рий
Цинк	Zincum	Zn	цинк
Цирко́ний	Zirconium	Zr	цирко́ний
Эйнште́йний	Einsteinium	Es	эйнште́йний
Э́рбий	Erbium	Er	э́рбий

28 Кобальт ← Никель → Медь 28Ni
Внешний вид простого вещества
Серебристо-белый металл
Свойства атома
Имя, символ, номер	Ни́кель / Niccolum (Ni), 28
Атомная масса (молярная масса)	58,6934 а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация	[Ar] 3d8 4s2
Радиус атома	124 пм
Химические свойства
Ковалентный радиус	115 пм
Радиус иона	(+2e) 69 пм
Электроотрицательность	1,91 (шкала Полинга)
Электродный потенциал	-0,25 В
Степени окисления	3, 2, 0
Энергия ионизации (первый электрон)	736,2 (7,63) кДж/моль (эВ)
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)	8,902 г/см³
Температура плавления	1 726 K
Температура кипения	3 005 K
Теплота плавления	17,61 кДж/моль
Теплота испарения	378,6 кДж/моль
Молярная теплоёмкость	26,1[1] Дж/(K·моль)
Молярный объём	6,6 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки	кубическая гранецентрированая
Параметры решётки	3,524 Å
Температура Дебая	375 K
Прочие характеристики
Теплопроводность	(300 K) 90,9 Вт/(м·К)

Ни́кель — элемент побочной подгруппы восьмой группы, четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 28. Обозначается символом Ni (лат. Niccolum). Простое вещество никель (CAS-номер: 7440-02-0) — это пластичный ковкий переходный металл серебристо-белого цвета, при обычных температурах на воздухе покрывается тонкой плёнкой оксида. Химически малоактивен. Название своё этот элемент получил от имени злого духа гор немецкой мифологии, который подбрасывал искателям меди минерал мышьяково-никелевый блеск, похожий на медную руду (ср. нем. Nickel — озорник); при выплавлении руд никеля выделялись мышьяковые газы, из-за чего ему и приписали дурную славу.

История

Никель (англ., франц. и нем. Nickel) открыт в 1751 г. Однако задолго до этого саксонские горняки хорошо знали руду, которая внешне походила на медную руду и применялась в стекловарении для окраски стёкол в зелёный цвет. Все попытки получить из этой руды медь оказались неудачными, в связи с чем в конце XVII в. руда получила название купферникель (Kupfernickel), что приблизительно означает «Медный дьявол». Руду эту (красный никелевый колчедан NiAs) в 1751 г. исследовал шведский минералог Кронштедт. Ему удалось получить зелёный окисел и путём восстановления последнего — новый металл, названный никелем. Когда Бергман получил металл в более чистом виде, он установил, что по своим свойствам металл похож на железо; более подробно никель изучали многие химики, начиная с Пруста. Никкел — ругательное слово на языке горняков. Оно образовалось из искажённого Nicolaus — родового слова, имевшего несколько значений. Но главным образом слово Nicolaus служило для характеристики двуличных людей; кроме того, оно обозначало «озорной маленький дух», «обманчивый бездельник» и т. д. В русской литературе начала XIX в. употреблялись названия николан (Шерер, 1808), николан (Захаров, 1810), николь и никель (Двигубский, 1824).

Физические свойства

Никель — серебристо-белый металл, не тускнеет на воздухе. Имеет гранецентрированную кубическую решетку с периодом a = 0,35238 нм, пространственная группа Fm3m. В чистом виде весьма пластичен и поддается обработке давлением. Является ферромагнетиком с точкой Кюри 358 °C.

• Удельное электрическое сопротивление 0,0684 мкОм∙м.
• Коэффициент линейного теплового расширения α=13,5∙10⁻⁶ K⁻¹ при 0 °C
• Коэффициент объёмного теплового расширения β=38—39∙10⁻⁶ K⁻¹
• Модуль упругости 196—210 ГПа.^[2]

Химические свойства

Атомы никеля имеют внешнюю электронную конфигурацию 3d⁸4s². Наиболее устойчивым для никеля является состояние окисления Ni(II).

Никель образует соединения со степенью окисления +2 и +3. При этом никель со степенью окисления +3 только в виде комплексных солей. Для соединений никеля +2 известно большое количество обычных и комплексных соединений. Оксид никеля Ni₂O₃ является сильным окислителем.

Никель характеризуется высокой коррозионной стойкостью — устойчив на воздухе, в воде, в щелочах, в ряде кислот. Химическая стойкость обусловлена его склонностью к пассивированию — образованию на его поверхности плотной оксидной плёнки, обладающей защитным действием. Никель активно растворяется в азотной кислоте.

С оксидом углерода CO никель легко образует летучий и весьма ядовитый карбонил Ni(CO)₄.

Тонкодисперсный порошок никеля пирофорный (самовоспламеняется на воздухе).

Никель горит только в виде порошка. Образует два оксида NiO и Ni₂O₃ и соответственно два гидроксида Ni(OH)₂ и Ni(OH)₃. Важнейшие растворимые соли никеля — ацетат, хлорид, нитрат и сульфат. Растворы окрашены обычно в зелёный цвет, а безводные соли — жёлтые или коричнево-жёлтые. К нерастворимым солям относятся оксалат и фосфат (зелёные), три сульфида: NiS (черный), Ni₃S₂ (желтовато-бронзовый) и Ni₃S₄ (серебристо-белый). Никель также образует многочисленные координационные и комплексные соединения. Например, диметилглиоксимат никеля Ni(C₄H₆N₂O₂)₂, дающий чёткую красную окраску в кислой среде, широко используется в качественном анализе для обнаружения никеля

Водные растворы солей никеля(II) содержат ион гексаакваникеля(II) [Ni(H₂O)₆]²⁺. При добавлении к раствору, содержащему эти ионы, аммиачного раствора происходит осаждение гидроксида никеля (II), зелёного желатинообразного вещества. Этот осадок растворяется при добавлении избыточного количества аммиака вследствие образования ионов гексамминникеля(II) [Ni(NH₃)₆]²⁺.

Никель образует комплексы с тетраэдрической и с плоской квадратной структурой. Например, комплекс тетрахлороникелат (II) [NiCl₄]²⁻ имеет тетраэдрическую структуру, а комплекс тетрацианоникелат(II) [Ni(CN)₄]²⁻ имеет плоскую квадратную структуру.

В качественном и количественном анализе для обнаружения ионов никеля (II) используется щелочной раствор бутандиондиоксима, известного также под названием диметилглиоксима. При его взаимодействии с ионами никеля (II) образуется красное координационное соединение бис(бутандиондиоксимато)никель(II). Это — хелатное соединение и бутандиондиоксимато-лиганд является бидентатным.

Нахождение в природе

Никель довольно распространён в природе — его содержание в земной коре составляет ок. 0,01 %(масс.). В земной коре встречается только в связанном виде, в железных метеоритах содержится самородный никель (до 8 %). Содержание его в ультраосновных породах примерно в 200 раз выше, чем в кислых (1,2 кг/т и 8г/т). В ультраосновных породах преобладающее количество никеля связано с оливинами, содержащими 0,13 — 0,41 % Ni. Он изоморфно замещает железо и магний. Небольшая часть никеля присутствует в виде сульфидов. Никель проявляет сидерофильные и халькофильные свойства. При повышенном содержании в магме серы возникают сульфиды никеля вместе с медью, кобальтом, железом и платиноидами. В гидротермальном процессе совместно с кобальтом, мышьяком и серой и иногда с висмутом, ураном и серебром, никель образует повышенные концентрации в виде арсенидов и сульфидов никеля. Никель обычно содержится в сульфидных и мышьяк-содержащих медно-никелевых рудах.

• никелин (красный никелевый колчедан, купферникель) NiAs
• хлоантит (белый никелевый колчедан) (Ni, Co, Fe)As₂
• гарниерит (Mg, Ni)₆(Si₄O₁₁)(OH)₆*H₂O и другие силикаты
• магнитный колчедан (Fe, Ni, Cu)S
• мышьяково-никелевый блеск (герсдорфит) NiAsS,
• пентландит (Fe,Ni)₉S₈

В растениях в среднем 5·10⁻⁵ весовых процентов никеля, в морских животных — 1,6·10⁻⁴, в наземных — 1·10⁻⁶, в человеческом организме — 1…2·10⁻⁶. О никеле в организмах известно уже немало. Установлено, например, что содержание его в крови человека меняется с возрастом, что у животных количество никеля в организме повышено, наконец, что существуют некоторые растения и микроорганизмы — «концентраторы» никеля, содержащие в тысячи и даже в сотни тысяч раз больше никеля, чем окружающая среда.

Месторождения никелевых руд

Основные месторождения никелевых руд находятся в Канаде, России (Мурманская область, Норильский район, Урал, Воронежская область^[3]), Кубе, ЮАР, Новой Каледонии и на Украине^[4].

Природные изотопы никеля

Природный никель содержит 5 стабильных изотопов: ⁵⁸Ni (68.27 %), ⁶⁰Ni (26.10 %), ⁶¹Ni (1.13 %), ⁶²Ni (3.59 %), ⁶⁴Ni (0.91 %). Существуют также искусственно созданные изотопы никеля, самые стабильные из которых — ⁵⁹Ni (период полураспада 100 тысяч лет), ⁶³Ni (100 лет) и ⁵⁶Ni (6 суток).

Получение

Общие запасы никеля в рудах на начало 1998 г. оцениваются в количестве 135 млн т., в том числе достоверные — 49 млн.т. Основные руды никеля — никелин (купферникель) NiAs, миллерит NiS, пентландит (FeNi)₉S₈ — содержат также мышьяк, железо и серу; в магматическом пирротине также встречаются включения пентландита. Другие руды, из которых тоже добывают Ni, содержат примеси Co, Cu, Fe и Mg. Иногда никель является основным продуктом процесса рафинирования, но чаще его получают как побочный продукт в технологиях других металлов. Из достоверных запасов, по разным данным, от 40 до 66 % никеля находится в «окисленных никелевых рудах» (ОНР), 33 % — в сульфидных, 0,7 % — в прочих. По состоянию на 1997 г. доля никеля, произведённого переработкой ОНР, составила порядка 40 % от общемирового объёма производства. В промышленных условиях ОНР делят на два типа: магнезиальные и железистые.

Тугоплавкие магнезиальные руды, как правило, подвергают электроплавке на ферроникель (5-50 % Ni+Co, в зависимости от состава сырья и технологических особенностей).

Наиболее железистые — латеритовые руды перерабатывают гидрометаллургическими методами с применением аммиачно-карбонатного выщелачивания или сернокислотного автоклавного выщелачивания. В зависимости от состава сырья и применяемых технологических схем конечными продуктами этих технологий являются: закись никеля (76-90 % Ni), синтер (89 % Ni), сульфидные концентраты различного состава, а также металлические никель электролитный, никелевые порошки и кобальт.

Менее железистые — нонтронитовые руды плавят на штейн. На предприятиях, работающих по полному циклу, дальнейшая схема переработки включает конвертирование, обжиг файнштейна, электроплавку закиси никеля с получением металлического никеля. Попутно извлекаемый кобальт выпускают в виде металла и/или солей.^[5] Ещё один источник никеля: в золе углей Южного Уэльса в Англии — до 78 кг никеля на тонну. Повышенное содержание никеля в некоторых каменных углях, пефтях, сланцах говорит о возможности концентрации никеля ископаемым органическим веществом. Причины этого явления пока не выяснены.

«Никель долгое время не могли получить в пластичном виде вследствие того, что он всегда имеет небольшую примесь серы в форме сульфида никеля, расположенного тонкими, хрупкими прослойками на границах металла. Добавление к расплавленному никелю небольшого количества магния переводит серу в форму соединения с магнием, которое выделяется в виде зерен, не нарушая пластичности металла.»^[6]

Основную массу никеля получают из гарниерита и магнитного колчедана.

1. Силикатную руду восстанавливают угольной пылью во вращающихся трубчатых печах до железо-никелевых окатышей (5—8 % Ni), которые затем очищают от серы, прокаливают и обрабатывают раствором аммиака. После подкисления раствора из него электролитически получают металл.
2. Карбонильный способ (метод Монда). Вначале из сульфидной руды получают медно-никелевый штейн, над которым пропускают СО под высоким давлением. Образуется легколетучий тетракарбонилникель [Ni(CO)4], термическим разложением которого выделяют особо чистый металл.
3. Алюминотермический способ восстановления никеля из оксидной руды: 3NiO + 2Al = 3Ni +Al₂O₃

Применение

Сплавы

Никель является основой большинства суперсплавов — жаропрочных материалов, применяемых в аэрокосмической промышленности для деталей силовых установок.

• монель-металл (65 — 67 % Ni + 30 — 32 % Cu + 1 % Mn), жаростойкий до 500 °C, очень коррозионно-устойчив;
• белое золото (например 585 пробы содержит 58,5 % золота и сплав (лигатуру) из серебра и никеля (или палладия));
• нихром, сплав сопротивления (60 % Ni + 40 % Cr);
• пермаллой (76 % Ni + 17 %Fe + 5 % Cu + 2 % Cr), обладает высокой магнитной восприимчивостью при очень малых потерях на гистерезис;
• инвар (65 % Fe + 35 % Ni), почти не удлиняется при нагревании;
• Кроме того, к сплавам никеля относятся никелевые и хромоникелевые стали, нейзильбер и различные сплавы сопротивления типа константана, никелина и манганина.^[7]

Никелирование

Никелирование — создание никелевого покрытия на поверхности другого металла с целью предохранения его от коррозии. Проводится гальваническим способом с использованием электролитов, содержащих сульфат никеля(II), хлорид натрия, гидроксид бора, поверхностно-активные и глянцующие вещества, и растворимых никелевых анодов. Толщина получаемого никелевого слоя составляет 12 — 36 мкм. Устойчивость блеска поверхности может быть обеспечена последующим хромированием (толщина слоя хрома 0,3 мкм).

Бестоковое никелирование проводится в растворе смеси хлорида никеля(II) и гипофосфита натрия в присутствии цитрата натрия:

NiCl₂ + NaH₂PO₂ + H₂O = Ni + NaH₂PO₃ + 2HCl

Процесс проводят при рН 4 — 6 и 95 °C.^[7]

Производство аккумуляторов

Производство железо-никелевых, никель-кадмиевых, никель-цинковых, никель-водородных аккумуляторов.

Радиационные технологии

Нуклид полураспада 100,1 года и применяется в крайтронах, а также детекторах электронного захвата (ЭЗД) в газовой хроматографии.

Медицина

• Применяется при изготовлении брекет-систем (никелид титана).
• Протезирование

Монетное дело

Никель широко применяется при производстве монет во многих странах^[8]. В США монета достоинством в 5 центов носит разговорное название «никель»^[9].

Теплоизоляторы

Чистый никель ввиду очень низкой теплопроводности^{[источник не указан 246 дней]} иногда применяется для изготовления разного рода держателей нагретых предметов, сочетая хорошую теплоизоляцию с высокой прочностью и достаточной электропроводностью. В частности, из никеля делаются держатели и проводники для кварцевых горелок дуговых ртутных ламп.

Музыкальная промышленность

Также никель используется для производства обмотки струн музыкальных инструментов.

Цены на никель

В течение 2012 года цены на никель колебались в пределах от $15 500 до $17 600 за тонну.

Биологическая роль

Никель относится к числу микроэлементов, необходимых для нормального развития живых организмов. Однако о его роли в живых организмах известно немного. Известно, что никель принимает участие в ферментативных реакциях у животных и растений. В организме животных он накапливается в ороговевших тканях, особенно в перьях. Повышенное содержание никеля в почвах приводят к эндемическим заболеваниям — у растений появляются уродливые формы, у животных — заболевания глаз, связанные с накоплением никеля в роговице. Токсическая доза (для крыс) — 50 мг. Особенно вредны летучие соединения никеля, в частности, его тетракарбонил Ni(CO)₄. ПДК соединений никеля в воздухе составляет от 0,0002 до 0,001 мг/м³ (для различных соединений).

Физиологическое действие

Никель — основная причина аллергии (контактного дерматита) на металлы, контактирующие с кожей (украшения, часы, джинсовые заклепки). В Евросоюзе ограничено содержание никеля в продукции, контактирующей с кожей человека^[10].

Карбонил никеля [Ni(CO)₄] — очень ядовит. Предельно допустимая концентрация его паров в воздухе производственных помещений 0,0005 мг/м³.

В XX веке было установлено, что поджелудочная железа очень богата никелем. При введении вслед за инсулином никеля продлевается действие инсулина и тем самым повышается гипогликемическая активность. Никель оказывает влияние на ферментативные процессы, окисление аскорбиновой кислоты, ускоряет переход сульфгидрильных групп в дисульфидные. Никель может угнетать действие адреналина и снижать артериальное давление. Избыточное поступление никеля в организм вызывает витилиго. Депонируется никель в поджелудочной и околощитовидной железах.

См. также

• Руды Ni

Примечания

Ссылки

	Никель в Викисловаре?
	Никель на Викискладе?

• И. Д. Резник, Г. П. Ермаков, Я. М. Шнеерсон. Все о металлургии никеля.
• Никель на Webelements
• Никель в Популярной библиотеке химических элементов
• Никель в месторождениях
• Сведения об элементе никеле
• Никель и его соединения

Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева
	1	2															3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18
1	H		He
2	Li	Be		B	C	N	O	F	Ne
3	Na	Mg		Al	Si	P	S	Cl	Ar
4	K	Ca		Sc	Ti	V	Cr	Mn	Fe	Co	Ni	Cu	Zn	Ga	Ge	As	Se	Br	Kr
5	Rb	Sr		Y	Zr	Nb	Mo	Tc	Ru	Rh	Pd	Ag	Cd	In	Sn	Sb	Te	I	Xe
6	Cs	Ba	La	Ce	Pr	Nd	Pm	Sm	Eu	Gd	Tb	Dy	Ho	Er	Tm	Yb	Lu	Hf	Ta	W	Re	Os	Ir	Pt	Au	Hg	Tl	Pb	Bi	Po	At	Rn
7	Fr	Ra	Ac	Th	Pa	U	Np	Pu	Am	Cm	Bk	Cf	Es	Fm	Md	No	Lr	Rf	Db	Sg	Bh	Hs	Mt	Ds	Rg	Cn	Uut	Fl	Uup	Lv	Uus	Uuo
Щелочные металлы  Щёлочноземельные металлы  Лантаноиды Актиноиды Переходные металлы Другие металлы Металлоиды Другие неметаллы Галогены Инертные газы

Электрохимический ряд активности металлов
Eu, Sm, Li, Cs, Rb, K, Ra, Ba, Sr, Ca, Na, Ac, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Gd, Tb, Mg, Y, Dy, Am, Ho, Er, Tm, Lu, Sc, Pu, Th, Np, U, Hf, Be, Al, Ti, Zr, Yb, Mn, V, Nb, Pa, Cr, Zn, Ga, Fe, Cd, In, Tl, Co, Ni, Te, Mo, Sn, Pb, H2, W, Sb, Bi, Ge, Re, Cu, Tc, Te, Rh, Po, Hg, Ag, Pd, Os, Ir, Pt, Au Элементы расположены в порядке возрастания стандартного электродного потенциала.

Монетные металлы
Металлы	Алюминий (Al) | Железо (Fe) | Золото (Au) | Медь (Cu) | Никель (Ni) | Олово (Sn) | Палладий (Pd) | Платина (Pt) | Серебро (Ag) | Свинец (Pb) | Хром (Cr) | Цинк (Zn)
Сплавы	Акмонитал | Алюминиевая бронза (CuAl) | Биллон (CuAg) | Бронза (CuSn) | Колыванская медь (CuAuAg) | Латунь (CuZn) | Медно-никелевый сплав (CuNi) | Мельхиор (CuNiFeMn) | Нейзильбер, нойзильбер (CuZnNi) | Нержавеющая сталь (FeCrNi) | Никелевая бронза (CuSnNi) | Никелево-железный сплав (NiFe) | Никелево-цинковый сплав (NiZn) | Потин | Северное золото (CuAlZnSn) | Сталь (Fe) | Стерлинг (AgCu) | Томпак (CuZn) | Хромированная сталь (FeCr) | Чугун (Fe) | Электр, электрон, электрум (AuAg)
Группы монет	Биметаллические монеты | Бронзовые монеты | Медные монеты | Железные монеты | Золотые монеты | Палладиевые монеты | Платиновые монеты | Серебряные монеты | Сибирская монета
Группы металлов	Монетная группа (подгруппа меди) | Благородные металлы | Платиновая группа
См. также	Безмонетный период | Бумажные деньги | Денежная бумага | Кожаные рубли | Марки-деньги | Монетное дело | Нотгельд | Символы благородных металлов

Никель, свойства атома, химические и физические свойства.

Ni 28  Никель

58,6934(4)      1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁸ 4s²

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.

Атом и молекула никеля. Формула никеля. Строение атома никеля

Цена на никель

Изотопы и модификации никеля

Свойства никеля (таблица): температура, плотность, давление и пр.

Физические свойства никеля

Химические свойства никеля. Взаимодействие никеля. Химические реакции с никелем

Получение никеля

Применение никеля

Таблица химических элементов Д.И. Менделеева

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 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁸ 4s². 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.

Изотопы и модификации никеля:

Свойства никеля (таблица): температура, плотность, давление и пр.:

Подробные сведения на сайте ChemicalStudy.ru

100	Общие сведения
101	Название	Никель
102	Прежнее название
103	Латинское название	Niccolum
104	Английское название	Nickel
105	Символ	Ni
106	Атомный номер (номер в таблице)	28
107	Тип	Металл
108	Группа	Переходный, тяжёлый, цветной металл
109	Открыт	Аксель Фредрик Кронстедт, Швеция, 1751 г.
110	Год открытия	1751 г.
111	Внешний вид и пр.	Ковкий, пластичный металл серебристо-белого цвета
112	Происхождение	Природный материал
113	Модификации
114	Аллотропные модификации
115	Температура и иные условия перехода аллотропных модификаций друг в друга
116	Конденсат Бозе-Эйнштейна
117	Двумерные материалы
118	Содержание в атмосфере и воздухе (по массе)	0 %
119	Содержание в земной коре (по массе)	0,0089 %
120	Содержание в морях и океанах (по массе)	2,0·10-7 %
121	Содержание во Вселенной и космосе (по массе)	0,006 %
122	Содержание в Солнце (по массе)	0,008 %
123	Содержание в метеоритах (по массе)	1,3 %
124	Содержание в организме человека (по массе)	0,00001 %
200	Свойства атома
201	Атомная масса (молярная масса)	58,6934(4) а. е. м. (г/моль)
202	Электронная конфигурация	1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d8 4s2
203	Электронная оболочка	K2 L8 M16 N2 O0 P0 Q0 R0
204	Радиус атома (вычисленный)	149 пм
205	Эмпирический радиус атома*	135 пм
206	Ковалентный радиус*	124 пм
207	Радиус иона (кристаллический)	Ni2+ low spin 83 (6) пм, Ni3+ low spin 70 (6) пм, Ni4+ low spin 62 (6) пм, Ni3+ high spin 74 (6) пм (в скобках указано координационное число – характеристика, которая определяет число ближайших частиц (ионов или атомов) в молекуле или кристалле)
208	Радиус Ван-дер-Ваальса	163 пм
209	Электроны, Протоны, Нейтроны	28 электронов, 28 протонов, 31 нейтрон
210	Семейство (блок)	элемент d-семейства
211	Период в периодической таблице	4
212	Группа в периодической таблице	10-ая группа (по старой классификации – побочная подгруппа 8-ой группы)
213	Эмиссионный спектр излучения
300	Химические свойства
301	Степени окисления	-2, -1, 0, +1, +2 , +3, +4
302	Валентность	II, III
303	Электроотрицательность	1,91 (шкала Полинга)
304	Энергия ионизации (первый электрон)	737,14 кДж/моль (7,639878(17) эВ)
305	Электродный потенциал	Ni2+ + 2e– → Ni, Eo = -0,250 В
306	Энергия сродства атома к электрону	111,65(2) кДж/моль (1,15716(12) эВ)
400	Физические свойства
401	Плотность*	8,908 г/см3 (при 20 °C и иных стандартных условиях, состояние вещества – твердое тело), 7,81 г/см3 (при температуре плавления 1455 °C и иных стандартных условиях, состояние вещества – жидкость)
402	Температура плавления*	1455 °C (1728 K, 2651 °F)
403	Температура кипения*	2730 °C (3003 K, 4946 °F)
404	Температура сублимации
405	Температура разложения
406	Температура самовоспламенения смеси газа с воздухом
407	Удельная теплота плавления (энтальпия плавления ΔHпл)*	17,48 кДж/моль
408	Удельная теплота испарения (энтальпия кипения ΔHкип)*	379  кДж/моль
409	Удельная теплоемкость при постоянном давлении	0,439 Дж/г·K (при 20°C)
410	Молярная теплоёмкость*	26,07 Дж/(K·моль)
411	Молярный объём	6,58884 см³/моль
412	Теплопроводность	90,9 Вт/(м·К) (при стандартных условиях), 90,9 Вт/(м·К) (при 300 K)
500	Кристаллическая решётка
511	Кристаллическая решётка #1
512	Структура решётки	Кубическая гранецентрированная
513	Параметры решётки	3,524 Å
514	Отношение c/a
515	Температура Дебая	375 K
516	Название пространственной группы симметрии	Fm_ 3m
517	Номер пространственной группы симметрии	225
900	Дополнительные сведения
901	Номер CAS	7440-02-0

Примечание:

205* Эмпирический радиус атома никеля согласно [1] и [3] составляет 124 пм.

206* Ковалентный радиус никеля согласно [1] и [3] составляет 124±4 пм и 115 пм соответственно.

401* Плотность никеля согласно [3] и [4] составляет 8,902 г/см³ (при 0 °C и иных стандартных условиях, состояние вещества – твердое тело) и 8,91 г/см³ (при 20 °C и иных стандартных условиях, состояние вещества – твердое тело) соответственно.

402* Температура плавления никеля согласно [3]  составляет 1453 °C (1726 K, 2647 °F).

403* Температура кипения никеля согласно [3] и [4] составляет 2732 °C (3005 K, 4949 °F) и 3173,15 °C (2900 K, 5252 °F) соответственно.

407* Удельная теплота плавления (энтальпия плавления ΔH_пл) никеля согласно [3] и [4] составляет 17,61 кДж/моль и 17,5 кДж/моль соответственно.

408* Удельная теплота испарения (энтальпия кипения ΔH_кип) никеля согласно [3] и [4] составляет 378,6 кДж/моль и 369,9 кДж/моль соответственно.

410* Молярная теплоемкость никеля согласно [3] составляет 26,1 Дж/(K·моль).

Физические свойства никеля:

Химические свойства никеля. Взаимодействие никеля. Химические реакции с никелем:

Получение никеля:

Применение никеля:

Таблица химических элементов Д.И. Менделеева

1. 1. Водород
2. 2. Гелий
3. 3. Литий
4. 4. Бериллий
5. 5. Бор
6. 6. Углерод
7. 7. Азот
8. 8. Кислород
9. 9. Фтор
10. 10. Неон
11. 11. Натрий
12. 12. Магний
13. 13. Алюминий
14. 14. Кремний
15. 15. Фосфор
16. 16. Сера
17. 17. Хлор
18. 18. Аргон
19. 19. Калий
20. 20. Кальций
21. 21. Скандий
22. 22. Титан
23. 23. Ванадий
24. 24. Хром
25. 25. Марганец
26. 26. Железо
27. 27. Кобальт
28. 28. Никель
29. 29. Медь
30. 30. Цинк
31. 31. Галлий
32. 32. Германий
33. 33. Мышьяк
34. 34. Селен
35. 35. Бром
36. 36. Криптон
37. 37. Рубидий
38. 38. Стронций
39. 39. Иттрий
40. 40. Цирконий
41. 41. Ниобий
42. 42. Молибден
43. 43. Технеций
44. 44. Рутений
45. 45. Родий
46. 46. Палладий
47. 47. Серебро
48. 48. Кадмий
49. 49. Индий
50. 50. Олово
51. 51. Сурьма
52. 52. Теллур
53. 53. Йод
54. 54. Ксенон
55. 55. Цезий
56. 56. Барий
57. 57. Лантан
58. 58. Церий
59. 59. Празеодим
60. 60. Неодим
61. 61. Прометий
62. 62. Самарий
63. 63. Европий
64. 64. Гадолиний
65. 65. Тербий
66. 66. Диспрозий
67. 67. Гольмий
68. 68. Эрбий
69. 69. Тулий
70. 70. Иттербий
71. 71. Лютеций
72. 72. Гафний
73. 73. Тантал
74. 74. Вольфрам
75. 75. Рений
76. 76. Осмий
77. 77. Иридий
78. 78. Платина
79. 79. Золото
80. 80. Ртуть
81. 81. Таллий
82. 82. Свинец
83. 83. Висмут
84. 84. Полоний
85. 85. Астат
86. 86. Радон
87. 87. Франций
88. 88. Радий
89. 89. Актиний
90. 90. Торий
91. 91. Протактиний
92. 92. Уран
93. 93. Нептуний
94. 94. Плутоний
95. 95. Америций
96. 96. Кюрий
97. 97. Берклий
98. 98. Калифорний
99. 99. Эйнштейний
100. 100. Фермий
101. 101. Менделеевий
102. 102. Нобелий
103. 103. Лоуренсий
104. 104. Резерфордий
105. 105. Дубний
106. 106. Сиборгий
107. 107. Борий
108. 108. Хассий
109. 109. Мейтнерий
110. 110. Дармштадтий
111. 111. Рентгений
112. 112. Коперниций
113. 113. Нихоний
114. 114. Флеровий
115. 115. Московий
116. 116. Ливерморий
117. 117. Теннессин
118. 118. Оганесон

Таблица химических элементов Д.И. Менделеева

Источники:

1. https://en.wikipedia.org/wiki/Nickel
2. https://de.wikipedia.org/wiki/Nickel
3. https://ru.wikipedia.org/wiki/Никель
4. http://chemister.ru/Database/properties.php?dbid=1&id=237
5. https://chemicalstudy.ru/nikel-svoystva-atoma-himicheskie-i-fizicheskie-svoystva/

Примечание: © Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com

никель атомная масса степень окисления валентность плотность температура кипения плавления физические химические свойства структура теплопроводность электропроводность кристаллическая решетка
атом нарисовать строение число протонов в ядре строение электронных оболочек электронная формула конфигурация схема строения электронной оболочки заряд ядра состав масса орбита уровни модель радиус энергия электрона переход скорость спектр длина волны молекулярная масса объем атома
электронные формулы сколько атомов в молекуле никеля
сколько электронов в атоме свойства металлические неметаллические термодинамические 

Коэффициент востребованности
2 480