Никель

НИКЕЛЬ, Ni (от нем. Nickel — имя горного духа, гнома, по поверью, мешавшего горнякам; лат. Nicсоlum * а. nickel; н. Nickel; ф. nickel; и. niquel), — химический элемент VIII группы периодической системы Менделеева, атомный номер 28, атомная масса 58,7. В природе представлен смесью 5 стабильных изотопов: ⁵⁸Ni (60,76%), ⁶⁰Ni (26,16%), ⁶¹Ni (12,25%), ⁶²Ni (3,66%) и ⁶⁴Ni (1,16%). В нечистом виде получен впервые в 1751 шведским химиком А. Кронстедтом.

Свойства никеля

Никель - серебристо-белый металл. При нормальных условиях устойчива Я-модификация с кубической гранецентрированной решёткой, период а=0,35238 нм, t плавления1455°С, t кипения 2900°С; плотность 8900 кг/м³, молярная теплоёмкость 0,44 кДж/(моль•К), теплопроводность 90,1 Вт/(м•К) при 298 К и 60,1 Вт/(м•К) при 773 К. удельное электрическое сопротивление 6,8•10^-6 Ом•м, температурный коэффициент электрического сопротивления (273-373 К) 6,8•10^-3 К^-1, температурный коэффициент линейного расширения 13,3•10^-6 К^-1, модуль упругости 205 ГПа, предел прочности 400-500 МПа, предел упругости 80 МПа, предел текучести 120 МПа, твердость по Бринеллю 600-800 МПа. Ферромагнитен, точка Кюри 631 К.

Химический никель

Проявляет в основном степень окисления + 2, реже +1, +3, +4. Медленно растворяется в разбавленных кислотах, концентрированная азотная кислота пассивирует никель. Со щелочами не взаимодействует. Компактный никель при комнатной температуре на воздухе не окисляется. Галогены взаимодействуют с никелем только при нагревании. Образует твёрдые растворы с Fe, Со, Mn, Cu, Pt, Au, Pd, Cr и др. Поглощает значительное количество водорода, растворяет до 2,7% углерода. Образует устойчивые бориды, силициды, фосфиды, сульфиды. Оксид NiO нерастворим в воде, легко восстанавливается до металла, обладает полупроводниковыми свойствами. Известны высшие оксиды Ni₂О₃, NiO₂. Никель — сидерофильный элемент, элемент земных глубин, маскируется магнезиальными и железистыми минералами, образуя с ними твёрдые растворы. Кларк в земной коре 5,8•10^-3% по массе, в ультраосновных горных породах 2 •10^-2, основных — 4,5•10^-3, средних — 5,5•10^-3, кислых — 8•10^-4, осадочных — 9,5•10^-3. В живом веществе — 5•10^-5%. Самородный никель в виде сплава с железом входит в состав метеоритов. Отношение Ni:Fe для земной коры в целом составляет 1:200, в оливине и магнезиальных силикатах 1:20. Известно свыше 100 минералов никеля, главные из которых миллерит NiS₂ (64,7% Ni), полидимит Ni₃S₄ (57,9% Ni), пентландит (Ni, Fe)₉S₈ (34,6% Ni), ваэсит NiS₂ (46% Ni), никелин NiAs (43,9% Ni), уиллемсеит Ni₃Si₄О₁₀(OH)₂ (58,6% NiO), непуит Ni₆Si₄O₁₀(OH)₈ (59% NiO), аннабергит Ni₃AsO₄₂•8Н₂О (35,5% NiO). Основные типы месторождений и схемы обогащения см. в ст. Никелевые руды.

Получение и использование

Никель получают восстановительной плавкой NiO в электропечах; термическим разложением Ni(CO₄); электролизом растворов NiCl или NiSO₄; восстановлением водородом из аммиачных растворов под давлением. Металл высокой чистоты получают карбонильным способом, основанным на образовании легколетучего тетракарбонила никеля и его последующем термическом разложении. Подавляющая часть никеля используется для получения легированных сталей и сплавов (с Fe, Cr, Cu и др.), которые отличаются жаропрочностью, высокими механическими, антикоррозионными, магнитными, электрическими и термоэлектрическими свойствами. Применяется для нанесения антикоррозионных покрытий (никелирования) различных металлов и сплавов; для производства щелочных аккумуляторов, специальной химической аппаратуры, как катализатор.