Молекула никеля как выглядит

woman 97088 1920 Советы на день
Содержание
  1. Никель и его характеристики
  2. Общая характеристика никеля
  3. Атомная и молекулярная масса никеля
  4. Изотопы никеля
  5. Ионы никеля
  6. Молекула и атом никеля
  7. Сплавы никеля
  8. Примеры решения задач
  9. Никель, свойства атома, химические и физические свойства
  10. Никель, свойства атома, химические и физические свойства.
  11. Атом и молекула никеля. Формула никеля. Строение атома никеля:
  12. Изотопы и модификации никеля:
  13. Свойства никеля (таблица): температура, плотность, давление и пр.:
  14. Никель
  15. Содержание
  16. Происхождение названия
  17. История
  18. Физические свойства
  19. Химические свойства
  20. Нахождение в природе
  21. Месторождения никелевых руд
  22. Природные изотопы никеля
  23. Получение
  24. Применение
  25. Сплавы
  26. Никелирование
  27. Производство аккумуляторов
  28. Химическая технология
  29. Радиационные технологии
  30. Медицина
  31. Монетное дело
  32. Музыкальная промышленность
  33. Цены на никель
  34. Биологическая роль
  35. Физиологическое действие

Никель и его характеристики

Общая характеристика никеля

Подобно кобальту, никель встречается в природе преимущественно в виде соединений с мышьяком или серой; таковы, например, минералы купферникель NiAs, мышьяковоникелевый блеск NiAsS и др. Никель более распространен, чем кобальт [около 0,01% (масс.) земной коры].

Металлический никель имеет серебристый цвет с желтоватым оттенком (рис. 1), очень тверд, хорошо полируется, притягивается магнитом. Он характеризуется высокой коррозионной стойкостью – устойчив в атмосфере, в воде, в щелочах и ряде кислот. Активно растворяется в азотной кислоте. Химическая стойкость никеля обусловлена его склонностью к пассивированию – к образованию на поверхности оксидных пленок, обладающих сильным защитным действием.

pic3344

Рис. 1. Никель. Внешний вид.

Атомная и молекулярная масса никеля

Поскольку в свободном состоянии никель существует в виде одноатомных молекул Ni, значения его атомной и молекулярной масс совпадают. Они равны 58,6934.

Изотопы никеля

Известно, что в природе никель может находиться в виде пяти стабильных изотопов 58 Ni, 60 Ni, 61 Ni, 62 Niи 64 Ni. Их массовые числа равны 58, 60, 61, 62 и 64 соответственно. Ядро атома изотопа никеля 58 Ni содержит двадцать восемь протонов и тридцать нейтронов, а остальные изотопы отличаются от него только числом нейтронов.

Существуют искусственные нестабильные изотопы никеля с массовыми числами от 48-ми до 78-ми, а также восемь мета стабильных состояний, среди которых наиболее долгоживущим является изотоп 59 Ni с периодом полураспада равным 76 тысяч лет.

Ионы никеля

Электронная формула, демонстрирующая распределение по орбиталям электронов никеля выглядит следующим образом:

В результате химического взаимодействия никель отдает свои валентные электроны, т.е. является их донором, и превращается в положительно заряженный ион:

Молекула и атом никеля

В свободном состоянии никель существует в виде одноатомных молекул Ni. Приведем некоторые свойства, характеризующие атом и молекулу никеля:

Энергия ионизации атома, эВ

Сплавы никеля

Главная масса никеля идет на производство различных сплавов с железом, медью, цинком и др. Металлами. Присадка никеля к стали повышает её вязкость и стойкость против коррозии.

Сплавы на основе никеля можно разделить на жаропрочные (нимоник, инконель, хастелла [свыше 60% никеля, 15-20% хрома и др. металлы]), магнитные (пермаллой [78,5% никеля и 2,5% железа]) и сплавы с особыми свойствами (монель-металл, никелин, константан, инвар, платинит).

Примеры решения задач

Задание Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

Уравнения реакций, протекающих в растворах, изобразите в ионной и сокращенной ионной формах.

Ответ Поместив в раствор хлорида никеля (II) более активный, чем никель металл, можно получить никель в свободном виде (реакция замещения):

Никель растворяется в разбавленной серной кислоте с образованием сульфата никеля (II):

Ni 0 + 2H + → Ni 2+ + H2.

Нитрат никеля (II) можно получить по реакции обмена:

Подействовав на нитрат никеля (II) щелочью можно получить гидроксид никеля (II):

Хлорид никеля (II) из гидроксида никеля (II) можно получить по реакции нейтрализации с соляной кислотой:

Задание Какую массу хлорида никеля (II) можно получить при нагревании 17,7 г никеля и 12 л хлора (н.у.)? Какой объем 0,06М раствора можно приготовить из этой массы соли?
Решение Запишем уравнение реакции:

Найдем количество моль никеля (молярная масса – 59 г/моль) и хлора, вступивших в реакцию используя данные указанные в условии задачи:

n (Ni) = 17,7 / 59 = 0,3 моль.

n (Cl2) = 12 / 22,4 = 0,54 моль.

Согласно уравнению задачи n (Ni): n (Cl2) = 1:1. Это означает, что хлор находится в избытке и все дальнейшие расчеты следует вести по никелю. Найдем количество вещества и массу образовавшегося хлорида никеля (II) (молярная масса 130 г/моль):

n (Ni) = n (NiCl2) = 0,3 моль.

m (NiCl2)= 0,3 × 130 = 39 г.

Рассчитаем объем 0,06М раствора, который можно получить из 39 г хлорида никеля (II):

V (NiCl2)= 0,3 / 0,06 = 0,5 л.

Ответ Масса хлорида никеля (II) равна 39 г, объем 0,06М раствора – 0,5 л (500 мл).

Копирование материалов с сайта возможно только с разрешения
администрации портала и при наличие активной ссылки на источник.

Источник

Никель, свойства атома, химические и физические свойства

Никель, свойства атома, химические и физические свойства.

tablitsa mendeleevae%60konomikazolotoserebroUSDAUDUSDCHFUSDGBPUSDCADUSDJPYBrent i WTIzakazat statyu 1razmestit statyu 1

58,6934(4) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 8 4s 2

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.

Физические свойства никеля

Атом и молекула никеля. Формула никеля. Строение атома никеля:

Никель – металл. Относится к группе переходных металлов. Относится к цветным металлам.

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.

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.:

E%60lektronnaya obolochka nikelya 204 Радиус атома (вычисленный) 149 пм 205 Эмпирический радиус атома* 135 пм 206 Ковалентный радиус* 124 пм 207 Радиус иона (кристаллический) Ni 2+ low spin

7,81 г/см 3 (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

Kristallicheskaya reshetka nikelya 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

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/см 3 (при 0 °C и иных стандартных условиях , состояние вещества – твердое тело) и 8,91 г/см 3 (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 ΔHпл) никеля согласно [3] и [4] составляет 17,61 кДж/моль и 17,5 кДж/моль соответственно.

408* Удельная теплота испарения (энтальпия кипения ΔHкип) 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).

Источник

Никель

1548756293 nikel

Название, символ, номер Ни́кель / Niccolum (Ni), 28 Атомная масса
(молярная масса) 58,6934(4) а. е. м. (г/моль) Электронная конфигурация [Ar] 3d 8 4s 2 Радиус атома 124 пм 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) Плотность (при н. у.) 8,902 г/см³ Температура плавления 1726 K (1453 °C, 2647 °F) Температура кипения 3005 K (2732 °C, 4949 °F) Уд. теплота плавления 17,61 кДж/моль Уд. теплота испарения 378,6 кДж/моль Молярная теплоёмкость 26,1 Дж/(K·моль) Молярный объём 6,6 см³/моль Структура решётки кубическая гранецентрированая Параметры решётки 3,524 Å Температура Дебая 375 K Теплопроводность (300 K) 90,9 Вт/(м·К) Номер CAS 7440-02-0

1548756354 slitok nikelja

Содержание

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.

Химические свойства

1548756295 nikel hloristyj

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:

и в горячей концентрированной серной:

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.

1548756354 nikel sernokislyj

1548756308 niso4

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.

Месторождения никелевых руд

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

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

1548756347 nikel slitki

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.

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:

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

Медицина

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

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/м 3 (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.

Источник

Оцените статью
Добавить комментарий

Adblock
detector