Никель (Niccolum, Ni) – химический элемент, металл, с атомный номер в периодической системе Менделеева – 28. Имеет серебристый цвет с желтоватым оттенком, хорошо полируется, притягивается магнитом. Плотность никеля составляет 8,902 г/см³, температура плавления – 1453°С, температура кипения – 2730-2915°С.
Пластичный и ковкий никель является ферромагнетиком, точка Кюри около 358°C. На воздухе компактный никель стабилен, его поверхность покрыта тонкой пленкой оксида NiO, которая прочно предохраняет металл от дальнейшего окисления. Цветной металл относится к группе тяжелых металлов.
В земной коре содержание никеля составляет около 8·10-3% по массе. Возможно, громадные количества никеля – около 17·1019 тонн – заключены в ядре Земли, которое, по одной из распространенных гипотез, состоит из железоникелевого сплава. В морской воде содержание никеля составляет примерно 1·10-8-5·10-8%.
Никель обладает очень важными свойствами, делающими его очень важным для применения в промышленности и быту, – высокой жаропрочностью и жаростойкостью, а также имеет высокую коррозионную стойкость во многих агрессивных средах.
История открытия
Впервые присутствие никеля в соединении никеля и мышьяка NiAs (“купферникель”) обнаружил шведский металлург А.Ф. Кронштедт в 1751 году. Тогда никель относили к “полуметаллу” – простому веществу, обладающему как свойствами металлов, так и неметаллов. Данная точка зрения подвергалась серьезным сомнениям. Но в 1775 году швед Т. Бергман доказал, что никель – простое вещество. Окончательное утверждение никеля произошло в 1804 году, когда немецкий химик И. Рихтер получил чистый никель путем восстановления никелевого купороса.
Физические свойства
Атомный номер – 28
Атомная масса – 58,69 а.е.м
Атомный диаметр – 248 пм
Плотность – 8,902 г/см³
Удельная теплоемкость – 0,443 Дж/(K·моль)
Теплопроводность – 90,9 Вт/(м·K)
Температура плавления – 1453°С
Температура кипения – 2730-2915°С
Теплота плавления – 17,61 кДж/моль
Теплота испарения – 378,6 кДж/моль
Молярный объем – 6,6 см³/моль
Химические свойства
Ковалентный радиус – 115 пм
Радиус иона – (+2e) 69 пм
Электроотрицательность (по Полингу) – 1,91
Электродный потенциал – 0
Степени окисления – 3, 2, 0
Применение никеля
Никель является составным компонентом различных сплавов. Все нержавеющие стали обязательно содержат никель, так как никель повышает химическую стойкость сплава. Также сплавы никеля характеризуются высокой вязкостью и используются при изготовлении прочной брони. При изготовлении важнейших деталей различных приборов используется сплав никеля с железом (36-38% никеля), обладающий низким коэффициентом термического расширения.
При изготовлении сердечников электромагнитов широкое применение находят сплавы под общим названием пермаллои. Эти сплавы, кроме железа, содержат от 40 до 80% никеля. Из никелевых сплавов чеканятся монеты. Общее число различных сплавов никеля, находящих практическое применение, достигает нескольких тысяч.
Различные металлы никелируют, что позволяет защитить их от коррозии. На металл наносится тонкий никелевый слой, обладающий высокой коррозионной стойкостью. Вместе с этим никелирование придает изделиям красивый внешний вид.
Никель широко используют при изготовлении различной химической аппаратуры, в кораблестроении, в электротехнике, при изготовлении щелочных аккумуляторов, для многих других целей. Специально приготовленный дисперсный никель находит широкое применение как катализатор самых разных химических реакций. Оксиды никеля используют при производстве ферритных материалов и как пигмент для стекла, глазури и керамики; оксиды и некоторые соли служат катализаторами различных процессов. Производство железо-никелевых, никель-кадмиевых, никель-цинковых, никель-водородных аккумуляторов.
Продукция из никеля
Современная промышленность выпускает разнообразную продукцию из никеля.
Наиболее распространены никелевая проволока и нить, лента и фольга, прутки и круги, листы и полосы, трубки, порошок.
Достаточное широкое применение в промышленности получили никелевые аноды, которые используются при никелировании поверхностей различных изделий. Также для никелирования применяют порошок никеля. Другой вид никелевых листов, катоды, используются в качестве шихты в производстве никельсодержащих сплавов. Помимо катодов в качестве легирующей добавки к сплава применяют и никелевый порошок. В целом продукция из никеля активно применяется в тех областях промышленности, в которых предъявляются повышенные требования к коррозионной стойкости материалов в агрессивных средах.
Марки никеля и сплавов на его основе
Н0, Н1 — никель первичный, содержание Ni+Co – не менее 99,99% и 99,93% соответственно. Никель данных марок выпускается в виде катодных листов, пластин, полос. Эту продукцию получают с помощью электролиза.
Н2, Н3, Н4 — никель первичный, содержание Ni+Co – не менее 99,8%, 98,6% и 97,6% соответственно. Никель этих марок выпускается в виде пластин, полос, катодных листов, гранул, обрезов и слитков. Данную продукцию получают с помощью электролиза, переплава, прессования отходов никеля, огневого рафинирования.
НП1, НП2, НП3, НП4 — никель полуфабрикатный, содержание Ni+Co – не менее 99,99%, 99,5%, 99,3% и 99,0% соответственно. Никель приведенных марок выпускается в виде никелевой проволоки, прутков, листов, полос и лент.
НПА1, НПА2 — никель полуфабрикатный анодный, содержание Ni+Co – не менее 99,7%, 99,0% соответственно. Никель представленных марок выпускается в виде листов и стержней.
НПАН — Никель полуфабрикатный анодный непассивирующийся (на поверхности изделий из никеля данной марки не образуется тонкая пленка с высоким сопротивлением), содержание Ni+Co – не менее 99,4%. Никель этой марки выпускается в виде стержней и листов.
НК0,2 — Никель кремнистый, содержание Ni+Co – не менее 99,4%. Никель данной марки выпускается в виде проволоки.
НМц1, НМц2, НМц2,5, НМц5 — никель марганцевый, содержит до 98,5% Ni+Co (марка НМц1). Никель приведенных марок выпускается в виде проволоки.