The nikl Je to bílý přechodný kov, jehož chemickým symbolem je Ni. Jeho tvrdost je větší než tvrdost železa, kromě toho, že je dobrým vodičem tepla a elektřiny, a obecně se považuje za kov, který není příliš reaktivní a vysoce odolný proti korozi. V čistém stavu je to stříbro se zlatými podtóny.
V roce 1751 se to švédskému chemikovi Axelovi Fredrikovi Cronstedovi podařilo izolovat od minerálu známého jako Kupfernickel (ďáblova měď), který byl získán z kobaltového dolu ve švédské vesnici. Cronsted si zpočátku myslel, že minerál je měď, ale izolovaný prvek se ukázal být bílé barvy, odlišné od mědi..
Cronsted pojmenoval prvek nikl a později bylo zjištěno, že minerál zvaný kupfernickel byl nicolit (nikl arsenid).
Nikl se získává hlavně ze dvou ložisek: vyvřelých hornin a jiných segregací zemského magmatu. Minerály jsou v přírodě sirné, jako pentladit. Druhým zdrojem niklu jsou laterity s minerály bohatými na nikl, jako je garnierit.
Hlavní aplikací niklu je tvorba slitin s mnoha kovy; například se podílí na výrobě nerezové oceli, což je průmyslová činnost, která spotřebovává přibližně 70% světové produkce niklu.
Kromě toho se nikl používá ve slitinách, jako je alnico, slitina magnetické povahy určená k výrobě elektromotorů, reproduktorů a mikrofonů..
Nikl se začal při výrobě mincí používat v polovině 19. století. Jeho použití však nyní bylo nahrazeno používáním levnějších kovů; ačkoli se v některých zemích nadále používá.
Nikl je nezbytným prvkem pro rostliny, protože aktivuje enzymovou ureázu, která zasahuje do degradace močoviny na amoniak, který mohou rostliny využívat jako zdroj dusíku. Kromě toho je močovina toxická sloučenina, která způsobuje vážné poškození rostlin..
Nikl je pro člověka velmi toxický prvek, existují důkazy o tom, že je karcinogenním činidlem. Nikl navíc způsobuje kontaktní dermatitidu a rozvoj alergií..
Rejstřík článků
Muž věděl od starověku o existenci niklu. Například procento niklu ve výši 2% bylo nalezeno v bronzových objektech (3500 př. N.l.) přítomných v zemích, které v současnosti patří Sýrii..
Čínské rukopisy také naznačují, že „bílá měď“, známá jako baitong, byla používána v letech 1700 až 1400 před naším letopočtem. Minerál byl exportován do Velké Británie v 17. století; ale obsah niklu v této slitině (Cu-Ni) byl objeven až v roce 1822.
Ve středověkém Německu byl nalezen načervenalý minerál podobný mědi, který měl zelené skvrny. Horníci se pokusili izolovat měď od rudy, ale ve svém pokusu selhali. Kromě toho kontakt s minerály způsoboval zdravotní problémy.
Z těchto důvodů horníci připisovali minerálu maligní stav a přidělili mu různá jména, která tento stav ilustrovaly; jako „Old Nick“, také kupfernickel (ďáblova měď). Nyní je známo, že dotyčným minerálem byl nicolit: arsenid niklu, NiAs.
V roce 1751 se Axel Fredrik Cronsted pokusil izolovat měď z kupfernickelu získaného z kobaltového dolu poblíž švédské vesnice Los Halsinglandt. Ale podařilo se mu získat pouze bílý kov, který byl do té doby neznámý a nazýval jej nikl..
Počínaje rokem 1824 byl nikl získán jako vedlejší produkt při výrobě kobaltové modři. V roce 1848 byla v Norsku založena huť, která zpracovávala nikl přítomný v minerálu pyrhotinu..
V roce 1889 byl nikl zaveden do výroby oceli a ložiska objevená v Nové Kaledonii poskytla nikl světové spotřebě..
Stříbřitě bílý, lesklý a s lehce zlatým odstínem.
58,9344 u
28
1 455 ° C
2 730 ° C
-Při teplotě místnosti: 8,908 g / ml
-Při teplotě tání (kapalina): 7,81 g / ml
17,48 kJ / mol
379 kJ / mol
26,07 J / mol
1,91 na Paulingově stupnici
První ionizační úroveň: 737,1 kJ / mol
Druhá úroveň ionizace: 1 753 kJ / mol
Třetí úroveň ionizace: 3 395 kJ / mol
Empirická 124 hodin
124,4 ± 16 hodin
90,9 W / (m K)
69,3 nΩ · m při 20 ° C
4,0 na Mohsově stupnici.
Nikl je tvárný, tvárný kov a má vyšší tvrdost než železo, což je dobrý elektrický a tepelný vodič. Je to feromagnetický kov za normálních teplot, jeho teplota Curie je 358 ° C. Při teplotách vyšších než je tato již nikl není feromagnetický.
Nikl je jedním ze čtyř feromagnetických prvků, další tři jsou: železo, kobalt a gadolinium.
Existuje 31 izotopů niklu, omezených 48Ani a 78Ani.
Existuje pět přírodních izotopů: 58Ni, s hojností 68,27%; 60Ni, s hojností 26,10%; 61Ni, s množstvím 1,13%; 62Ni, s hojností 3,59%; Y 64Ni, s hojností 0,9%.
Atomová hmotnost niklu asi 59 u ukazuje, že v žádném z izotopů není výrazná převaha (i když 58Není ani nejhojnější).
Kovová nikl krystalizuje do krychlové (fcc) struktury se středem tváře. Tato fcc fáze je extrémně stabilní a zůstává nezměněna až do tlaku blízkého 70 GPa; existuje jen málo bibliografických informací o fázích niklu nebo polymorfech pod vysokým tlakem.
Morfologie krystalů niklu je proměnlivá, protože mohou být uspořádány takovým způsobem, že definují nanotrubičku. Jako nanočástice nebo makroskopická pevná látka zůstává kovová vazba stejná (teoreticky); to znamená, že jsou to stejné valenční elektrony, které drží atomy Ni pohromadě.
Podle dvou možných elektronických konfigurací pro nikl:
[Ar] 3d8 4 sdva
[Ar] 3d9 4 s1
V kovové vazbě je zapojeno deset elektronů; buď osm nebo devět na 3d orbitálu, spolu se dvěma nebo jedním na orbitálu 4s. Všimněte si, že valenční pásmo je prakticky plné, blízké transportu svých elektronů do vodivého pásma; skutečnost, která vysvětluje jeho relativně vysokou elektrickou vodivost.
Struktura niklu fcc je tak stabilní, že je po přidání dokonce přijata ocelí. Nerezové železo s vysokým obsahem niklu je tedy také FCC.
Nikl, i když se to nemusí zdát, má také hojné množství nebo oxidační stavy. Negativy jsou zřejmé s vědomím, že k dokončení deseti jeho 3d orbitalu chybí pouze dva elektrony; může tedy získat jeden nebo dva elektrony s oxidačními čísly -1 (Ni-) nebo -2 (Nidva-), v uvedeném pořadí.
Nejstabilnější oxidační číslo pro nikl je +2, za předpokladu existence kationtu Nidva+, který ztratil elektrony z orbitálu 4s a má osm elektronů v orbitálu 3d (3d8).
Existují také dvě další pozitivní oxidační čísla: +3 (Ni3+) a +4 (Ni4+). Na škole nebo na střední škole se nikl vyučuje pouze jako Ni (II) nebo Ni (III), což je proto, že se jedná o nejčastější oxidační čísla, která se nacházejí ve velmi stabilních sloučeninách..
A když je to kovový nikl, který je součástí sloučeniny, tj. S neutrálním atomem Ni, pak se říká, že se účastní nebo se váže s oxidačním číslem 0 (Ni0).
Nikl tvoří 0,007% zemské kůry, takže jeho hojnost je nízká. Ale stále je to druhý nejhojnější kov po železa v roztaveném jádru Země, známý jako Nife. Mořská voda má průměrnou koncentraci niklu 5,6 · 10-4 mg / l.
Obvykle se vyskytuje v vyvřelinách, je to pentlandit, minerál vytvořený ze železa a sulfidu niklu [(Ni, Fe)9S8], jeden z hlavních zdrojů niklu:
Minerál pentlandit je přítomen v Sudbury, Ontario, Kanada; jeden z hlavních ložisek tohoto kovu na světě.
Pentlandit má koncentraci niklu mezi 3 a 5% a je spojován s pyrhotitem, sirníkem železitým bohatým na nikl. Tyto minerály se nacházejí v horninách, produktech segregace pozemského magmatu.
Dalším důležitým zdrojem niklu jsou laterity, tvořené suchými půdami v horkých oblastech. Jsou chudí na oxid křemičitý a mají několik minerálů, včetně: garnieritu, křemičitanu hořečnato-niklového; a limonit, železná ruda [(Fe, Ni) O (OH) s obsahem mezi 1 a 2% niklu.
Odhaduje se, že 60% niklu je extrahováno z lateritů a zbývajících 40% z magmatických sirných usazenin..
Nikl se také nachází v meteoritech železa se slitinami kamacitu a taenitu. Kamacita je slitina železa a niklu, s podílem 7%; zatímco taenit je stejná slitina, ale s procentem niklu mezi 20 a 65%.
Nikl se váže na organické sloučeniny, a proto se nachází ve vysoké koncentraci v uhlí a ropě.
Čína je největším světovým producentem niklu, následována Ruskem, Japonskem, Austrálií a Kanadou.
Používá se ve slitinách se železem hlavně pro výrobu nerezové oceli, protože pro tento účel se používá 68% výroby niklu.
Také tvoří slitinu s mědí, odolnou proti korozi. Tato slitina je tvořena 60% niklu, 30% mědi a malým množstvím dalších kovů, zejména železa..
Nikl se používá v odporových, magnetických a jiných slitinách, jako je niklové stříbro; a slitinu sestávající z niklu a mědi, ale neobsahuje stříbro. Ni-Cu trubky se používají v odsolovacích zařízeních, stínění a při výrobě mincí.
Nikl poskytuje houževnatost a pevnost v tahu slitinám, které zvyšují odolnost proti korozi. Kromě slitin s mědí, železem a chromem se používá ve slitinách s bronzem, hliníkem, olovem, kobaltem, stříbrem a zlatem..
Slitina Monel je vyrobena ze 17% niklu, 30% mědi a se stopami železa, manganu a křemíku. Je odolný vůči mořské vodě, což je ideální pro použití na lodních vrtulích.
Nikl reagující s fluorem tvoří ochrannou vrstvu prvku fluoru, což umožňuje použití kovového niklu nebo slitiny Monel v potrubí plynného fluoru.
Nikl je odolný vůči působení zásad. Z tohoto důvodu se používá v nádobách obsahujících koncentrovaný hydroxid sodný. Používá se také při galvanickém pokovování k vytvoření ochranného povrchu pro jiné kovy..
Nikl se používá jako redukční činidlo pro šest kovů platinové skupiny minerálů, ve kterých je kombinován; hlavně platina a palladium. Niklová pěna nebo síťovina se používá při výrobě elektrod pro baterie s alkalickým palivem.
Nikl se používá jako katalyzátor pro hydrogenaci nenasycených rostlinných mastných kyselin, který se používá při výrobě margarínu. Měď a slitina Cu-Ni mají antibakteriální účinek na E. coli.
Nanočástice niklu (NPs-Ni) nacházejí široké využití díky své větší povrchové ploše ve srovnání s makroskopickým vzorkem. Když jsou tyto NPs-Ni syntetizovány z rostlinných extraktů, vyvíjejí antimikrobiální a antibakteriální účinky.
Důvodem pro výše uvedené je jeho větší tendence k oxidaci při kontaktu s vodou za vzniku kationtů Ni.dva+ a vysoce reaktivní kyslíkaté druhy, které denaturují mikrobiální buňky.
Na druhé straně se NPs-Ni používají jako materiál elektrod v pevných palivových článcích, vláknech, magnetech, magnetických kapalinách, elektronických součástkách, plynových senzorech atd. Jsou to také katalytické nosiče, adsorbenty, bělidla a čističe odpadních vod..
Chlorid, dusičnan a síran nikelnatý se používají v niklových lázních při galvanickém pokovování. Kromě toho se jeho síranová sůl používá při přípravě katalyzátorů a mořidel pro barvení textilií..
Peroxid niklu se používá v akumulátorech. Ferity niklu se používají jako magnetická jádra v anténách v různých elektrických zařízeních.
Terc.karbonyl niklu poskytuje oxid uhelnatý pro syntézu akrylátů z acetylenu a alkoholů. Kombinovaný oxid barnatý a nikl (BaNiO3) slouží jako surovina pro výrobu katod mnoha dobíjecích baterií, jako jsou Ni-Cd, Ni-Fe a Ni-H.
Rostliny pro svůj růst vyžadují přítomnost niklu. Je známo, že je používán jako kofaktor různými rostlinnými enzymy, včetně ureázy; enzym, který přeměňuje močovinu na amoniak a je schopen tuto sloučeninu používat při fungování rostlin.
Akumulace močoviny navíc způsobuje změnu v listech rostlin. Nikl působí jako katalyzátor na podporu fixace dusíku luštěninami.
Mezi nejvíce citlivé plodiny na nedostatek niklu patří luštěniny (fazole a vojtěška), ječmen, pšenice, švestky a broskve. Jeho nedostatek se u rostlin projevuje chlorózou, opadáváním listů a růstovými nedostatky.
U některých bakterií je enzym ureáza závislá na niklu, ale předpokládá se, že tyto mohou mít virulentní účinek v organismech, které obývají.
Jiné bakteriální enzymy, jako je superoxiddismutáza, stejně jako glyxidáza přítomná v bakteriích a některých parazitech, například v trypanosomech, jsou závislé na niklu. Stejné enzymy u vyšších druhů však nejsou závislé na niklu, ale na zinku.
Požití velkého množství niklu je spojeno s tvorbou a vývojem rakoviny plic, nosu, hrtanu a prostaty. Kromě toho způsobuje dýchací potíže, respirační selhání, astma a bronchitidu. Výpary niklu mohou způsobit podráždění plic.
Kontakt niklu s pokožkou může způsobit senzibilizaci, která následně způsobí alergii, projevující se jako kožní vyrážka.
Vystavení kůže niklu může u dříve senzibilizovaných osob způsobit dermatitidu známou jako „niklové svědění“. Po senzibilizaci niklem přetrvává neomezeně dlouho.
Mezinárodní agentura pro výzkum rakoviny (IARC) zařadila sloučeniny niklu do skupiny 1 (existují dostatečné důkazy o karcinogenitě u lidí). OSHA však nereguluje nikl jako karcinogen..
Doporučuje se, aby expozice kovovému niklu a jeho sloučeninám nemohla být vyšší než 1 mg / m3 za osm hodin práce za čtyřicet hodin pracovního týdne. Karbonyl niklu a sulfid niklu jsou vysoce toxické nebo karcinogenní sloučeniny.
Zatím žádné komentáře