nichel Este un metal de tranziție alb, al cărui simbol chimic este Ni. Duritatea sa este mai mare decât cea a fierului, pe lângă faptul că este un bun conductor de căldură și electricitate și, în general, este considerat un metal care nu este foarte reactiv și este foarte rezistent la coroziune. În stare pură, este argintiu, cu subtonuri aurii.
În 1751, Axel Fredrik Cronsted, chimist suedez, a reușit să-l izoleze de un mineral cunoscut sub numele de Kupfernickel (cuprul diavolului), extras dintr-o mină de cobalt dintr-un sat suedez. La început, Cronsted a crezut că mineralul este cupru, dar elementul izolat s-a dovedit a fi de culoare albă, distinct de cupru..
Cronsted a numit elementul nichel și s-a stabilit ulterior că mineralul numit kupfernickel era nicolit (arsenidă de nichel).
Nichelul este extras în principal din două zăcăminte: roci magmatice și alte segregări ale magmei pământului. Mineralele sunt de natură sulfuroasă, precum pentladita. A doua sursă de nichel este lateritele, cu minerale bogate în nichel, cum ar fi garnierita.
Principala aplicare a nichelului este în formarea aliajelor cu multe metale; de exemplu, este implicat în producția de oțel inoxidabil, o activitate industrială care consumă aproximativ 70% din producția mondială de nichel.
În plus, nichelul este utilizat în aliaje precum alnico, un aliaj de natură magnetică destinat fabricării motoarelor electrice, difuzoarelor și microfoanelor..
Nichelul a început să fie folosit la fabricarea monedelor la mijlocul secolului al XIX-lea. Cu toate acestea, utilizarea sa a fost înlocuită acum cu cea a metalelor mai puțin costisitoare; deși continuă să fie utilizat în unele țări.
Nichelul este un element esențial pentru plante, deoarece activează enzima urează care intervine în degradarea ureei în amoniac, care poate fi utilizată de plante ca sursă de azot. În plus, ureea este un compus toxic care provoacă daune grave plantelor..
Nichelul este un element de mare toxicitate pentru ființele umane, există dovezi că este un agent cancerigen. În plus, nichelul provoacă dermatită de contact și dezvoltarea alergiilor..
Indice articol
Omul știa încă din cele mai vechi timpuri existența nichelului. De exemplu, un procent de nichel de 2% a fost găsit în obiectele de bronz (3500 î.Hr.), prezente în țările aparținând în prezent Siriei..
De asemenea, manuscrisele chineze sugerează că „cuprul alb”, cunoscut sub numele de baitong, a fost folosit între 1700 și 1400 î.Hr. Mineralul a fost exportat în Marea Britanie în secolul al XVII-lea; dar conținutul de nichel al acestui aliaj (Cu-Ni) nu a fost descoperit decât în 1822.
În Germania medievală a fost găsit un mineral roșcat, asemănător cu cuprul, și care avea pete verzi. Minerii au încercat să izoleze cuprul de minereu, dar nu au reușit în încercarea lor. În plus, contactul cu mineralul produce probleme de sănătate.
Din aceste motive, minerii au atribuit mineralului o afecțiune malignă și i-au atribuit nume diferite care ilustrează această afecțiune; ca „Nick vechi”, de asemenea, kupfernickel (arama diavolului). Acum se știe că mineralul în cauză era nicolit: arsenidă de nichel, NiAs.
În 1751, Axel Fredrik Cronsted a încercat să izoleze cuprul de kupfernickel, obținut dintr-o mină de cobalt situată în apropiere de Los Halsinglandt, un sat suedez. Dar a reușit doar să obțină un metal alb, care până atunci nu era cunoscut și îl numea nichel..
Începând din 1824, nichelul a fost obținut ca produs secundar al producției de albastru de cobalt. În 1848, în Norvegia a fost înființată o topitorie pentru prelucrarea nichelului prezent în pirotitul mineral..
În 1889, nichelul a fost introdus în producția de oțel, iar zăcămintele descoperite în Noua Caledonie au furnizat nichelul pentru consumul mondial..
Alb argintiu, lucios și cu o ușoară nuanță aurie.
58,9344 u
28
1.455 ºC
2.730 ºC
-La temperatura camerei: 8,908 g / ml
-La punctul de topire (lichid): 7,81 g / ml
17,48 kJ / mol
379 kJ / mol
26,07 J / mol
1,91 pe scara Pauling
Primul nivel de ionizare: 737,1 kJ / mol
Al doilea nivel de ionizare: 1.753 kJ / mol
Al treilea nivel de ionizare: 3.395 kJ / mol
Empiric 124 pm
124,4 ± 4 pm
90,9 W / (m K)
69,3 nΩ · m la 20 ºC
4.0 pe scara Mohs.
Nichelul este un metal ductil, maleabil și are o duritate mai mare decât fierul, fiind un bun conductor electric și termic. Este un metal feromagnetic la temperaturi normale, temperatura lui Curie fiind de 358 ºC. La temperaturi mai mari decât aceasta, nichelul nu mai este feromagnetic.
Nichelul este unul dintre cele patru elemente feromagnetice, celelalte trei fiind: fierul, cobaltul și gadoliniu.
Există 31 de izotopi de nichel, limitați de 48Nici și nici 78Nici.
Există cinci izotopi naturali: 58Ni, cu o abundență de 68,27%; 60Ni, cu o abundență de 26,10%; 61Ni, cu o abundență de 1,13%; 62Ni, cu o abundență de 3,59%; Da 64Ni, cu o abundență de 0,9%.
Greutatea atomică de aproximativ 59 u pentru nichel arată că nu există o predominanță marcată în niciunul dintre izotopi (chiar dacă 58Nici nu este cel mai abundent).
Nichelul metalic cristalizează într-o structură cubică (fcc) centrată pe față. Această fază fcc este extrem de stabilă și rămâne neschimbată până la presiuni apropiate de 70 GPa; există puține informații bibliografice privind fazele de nichel sau polimorfii sub presiune ridicată.
Morfologia cristalelor de nichel este variabilă, deoarece acestea pot fi aranjate în așa fel încât să definească un nanotub. Ca nanoparticulă sau solid macroscopic, legătura metalică rămâne aceeași (în teorie); adică aceiași electroni de valență care țin împreună atomii de Ni.
Conform celor două configurații electronice posibile pentru nichel:
[Ar] 3d8 4sDouă
[Ar] 3d9 4s1
Zece electroni sunt implicați în legătura metalică; fie opt, fie nouă în orbitalul 3d, împreună cu doi sau unul în orbitalul 4s. Rețineți că banda de valență este practic plină, aproape de a-și transporta electronii către banda de conducție; fapt care explică conductivitatea sa electrică relativ ridicată.
Structura fcc a nichelului este atât de stabilă încât este adoptată chiar de oțel atunci când este adăugată. Astfel, fierul inoxidabil cu un conținut ridicat de nichel este, de asemenea, fcc.
Nichelul, deși nu pare, are și un număr sau stări de oxidare abundente. Negativele sunt evidente știind că îi lipsesc doar doi electroni pentru a finaliza cei zece din orbitalul său 3D; astfel, poate câștiga unul sau doi electroni, având numere de oxidare -1 (Ni-) sau -2 (NiDouă-), respectiv.
Cel mai stabil număr de oxidare pentru nichel este +2, presupunând existența cationului NiDouă+, care a pierdut electroni din orbitalul 4s și are opt electroni în orbitalul 3d (3d8).
De asemenea, există alte două numere de oxidare pozitive: +3 (Ni3+) și +4 (Ni4+). La nivel de școală sau liceu, nichelul este învățat să existe doar sub forma Ni (II) sau Ni (III), ceea ce se datorează faptului că acestea sunt cele mai frecvente cifre de oxidare găsite în compuși foarte stabili..
Și când nichelul metalic face parte dintr-un compus, adică cu atomul său neutru Ni, atunci se spune că participă sau se leagă cu un număr de oxidare de 0 (Ni0).
Nichelul constituie 0,007% din scoarța terestră, deci abundența sa este mică. Dar, este încă al doilea cel mai abundent metal după fier în miezul topit al pământului, cunoscut sub numele de Nife. Apa de mare are o concentrație medie de nichel de 5,6 · 10-4 mg / L.
Se găsește în mod normal în roci magmatice, fiind pentlandit, un mineral format din sulf și fier de nichel [(Ni, Fe)9S8], una dintre principalele surse de nichel:
Pentlanditul mineral este prezent în Sudbury, Ontario, Canada; unul dintre principalele depozite ale acestui metal în lume.
Pentlanditul are o concentrație de nichel între 3 și 5%, fiind asociat cu pirotita, o sulfură de fier bogată în nichel. Aceste minerale se găsesc în roci, produse din segregările magmei terestre.
Cealaltă sursă importantă de nichel este lateritele, formate din soluri aride din regiunile fierbinți. Sunt săraci în siliciu și au mai multe minerale, printre care: garnierit, un silicat de magneziu-nichel; și limonit, un minereu de fier [(Fe, Ni) O (OH) cu un conținut cuprins între 1 și 2% nichel.
Se estimează că 60% din nichel este extras din laterite, iar restul de 40% din zăcăminte sulfuroase magmatice..
Nichelul se găsește și în meteoriții de fier cu aliaje de kamacit și tenit. Kamacita este un aliaj de fier și nichel, cu un procent de 7% din acesta; în timp ce tenitul este același aliaj, dar cu un procent de nichel între 20 și 65%.
Nichelul se leagă de compușii organici, din acest motiv se găsește în concentrație mare în cărbune și petrol.
China este cel mai mare producător de nichel din lume, urmată de Rusia, Japonia, Australia și Canada.
Este utilizat în aliajul cu fierul în principal pentru producția de oțel inoxidabil, deoarece 68% din producția de nichel este utilizată în acest scop.
De asemenea, formează un aliaj cu cupru, rezistent la coroziune. Acest aliaj este alcătuit din 60% nichel, 30% cupru și cantități mici de alte metale, în special fier..
Nichelul este utilizat în aliaje rezistive, magnetice și alte aliaje cum ar fi nichelul de argint; și un aliaj format din nichel și cupru, dar nu conține argint. Tuburile de Ni-Cu sunt utilizate în instalațiile de desalinizare, ecranare și fabricarea de monede.
Nichelul oferă rezistență și rezistență la tracțiune aliajelor care creează rezistență la coroziune. Pe lângă aliajele cu cupru, fier și crom, este utilizat în aliajele cu bronz, aluminiu, plumb, cobalt, argint și aur..
Aliajul Monel este alcătuit din 17% nichel, 30% cupru și cu urme de fier, mangan și siliciu. Este rezistent la apa de mare, ceea ce îl face ideal pentru utilizarea pe elice pentru bărci.
Nichelul care reacționează cu fluor formează un strat protector al elementului fluor, permițând utilizarea nichelului metalic sau a aliajului Monel în liniile de gaz fluor.
Nichelul este rezistent la acțiunea alcalinilor. Din acest motiv, este utilizat în recipiente care conțin hidroxid de sodiu concentrat. Este, de asemenea, utilizat în galvanizare pentru a crea o suprafață de protecție pentru alte metale..
Nichelul este utilizat ca agent de reducere pentru șase metale din grupul de minerale din platină în care este combinat; în principal platină și paladiu. Spuma sau plasa de nichel este utilizată la fabricarea electrozilor pentru bateriile cu combustibil alcalin.
Nichelul este utilizat ca catalizator pentru hidrogenarea acizilor grași vegetali nesaturați, fiind utilizat în procesul de fabricare a margarinei. Cuprul și aliajul Cu-Ni au acțiune antibacteriană asupra E. coli.
Nanoparticulele de nichel (NPs-Ni) găsesc o mare varietate de utilizări datorită suprafeței lor mai mari comparativ cu o probă macroscopică. Când aceste NPs-Ni sunt sintetizate din extracte de plante, acestea dezvoltă activități antimicrobiene și antibacteriene.
Motivul celor de mai sus se datorează tendinței sale mai mari de oxidare în contact cu apa, formând cationi Ni.Două+ și specii oxigenate foarte reactive, care denaturează celulele microbiene.
Pe de altă parte, NPs-Ni sunt utilizate ca material electrod în celule de combustibil solide, fibre, magneți, fluide magnetice, piese electronice, senzori de gaz etc. Sunt, de asemenea, suporturi catalitice, adsorbanți, agenți de înălbire și purificatoare de ape uzate..
Clorura de nichel, azotatul și sulfatul sunt utilizate în băile de nichel în galvanizare. În plus, sarea sa de sulfat este utilizată la prepararea catalizatorilor și mordanților pentru vopsirea textilelor..
Peroxidul de nichel este utilizat în bateriile de depozitare. Feritele de nichel sunt utilizate ca miezuri magnetice în antene în diferite echipamente electrice.
Tertracarbonilul cu nichel asigură monoxid de carbon pentru sinteza acrilatilor, din acetilenă și alcooli. Oxid combinat de nichel de bariu (BaNiO3) servește ca materie primă pentru fabricarea catodilor multor baterii reîncărcabile, cum ar fi Ni-Cd, Ni-Fe și Ni-H.
Plantele necesită prezența nichelului pentru creșterea lor. Este cunoscut faptul că este utilizat ca cofactor de diferite enzime vegetale, inclusiv urează; enzimă care transformă ureea în amoniac, putând folosi acest compus în funcționarea plantelor.
În plus, acumularea de uree produce o alterare a frunzelor plantelor. Nichelul acționează ca un catalizator pentru a promova fixarea azotului de către leguminoase.
Culturile cele mai sensibile la deficitul de nichel sunt leguminoasele (fasole și lucernă), orz, grâu, prune și piersici. Deficiența sa se manifestă la plante prin cloroză, căderea frunzelor și deficiențe de creștere.
La unele bacterii, enzima urează depinde de nichel, dar se consideră că acestea pot avea o acțiune virulentă în organismele care locuiesc.
Alte enzime bacteriene, cum ar fi superoxidul dismutază, precum și glicidaza prezentă în bacterii și unii paraziți, de exemplu în tripanosomi, sunt dependente de nichel. Cu toate acestea, aceleași enzime la speciile superioare nu depind de nichel, ci de zinc.
Ingerarea unor cantități mari de nichel este asociată cu generarea și dezvoltarea cancerelor pulmonare, nazale, laringiene și de prostată. În plus, provoacă probleme respiratorii, insuficiență respiratorie, astm și bronșită. Fumul de nichel poate provoca iritații pulmonare.
Contactul nichelului cu pielea poate provoca sensibilizare, care produce ulterior o alergie, manifestată ca o erupție pe piele.
Expunerea pielii la nichel poate provoca o dermatită cunoscută sub numele de „mâncărime la nichel” la persoanele sensibilizate anterior. La sensibilizarea cu nichel, persistă la nesfârșit.
Agenția Internațională pentru Cercetarea Cancerului (IARC) a plasat compușii de nichel în grupa 1 (există suficiente dovezi de carcinogenitate la om). Cu toate acestea, OSHA nu reglează nichelul ca cancerigen..
Se recomandă ca expunerea la nichel metalic și compușii săi să nu fie mai mare de 1 mg / m3 timp de opt ore de muncă într-o săptămână de lucru de patruzeci de ore. Nichelul carbonil și sulfura de nichel sunt compuși foarte toxici sau cancerigeni.
Nimeni nu a comentat acest articol încă.