Նիկել

Նիկել (), քիմիական տարր է, որի նշանն է Ni, տարրերի պարբերական համակարգի 4-րդ պարբերության 8-րդ խմբի տարր, կարգահամարը՝ 28, ատոմական զանգվածը՝ 58,70։ d տարր է, ատոմի էլեկտրոնային թաղանթների կառուցվածքն է 3s23p63d84s2, К և Լ թաղանթները լրացված են։

Բնական նիկելը բաղկացած է 58Ni (67, 76 %), 60Ni (26,16%), 61Ni (1,25%), 62Ni (3,66% )ե 64Ni (1,16% ) կայուն իզոտոպներից։ Ատացվել են 56, 59, 63, 65 և 66 զանգվածի թվերով արհեստական ռադիոակտիվ իզոտոպներ, որոնցից ավելի երկարակյաց են 59Ni (Т1/2= = 8•104 տարի) և 63Ni (T1/2=91,6 տարի)։

Պատմություն և անվանում 
Նիկելը հայտնաբերել (1751), անջատելն անվանել է շվեդ, քիմիկոս Ս․ Քրոնստեդտը (1722-1765)։

Անվանումը ծագում է կուպֆերնիկել միներալի (NiAs) անունից։ 17-րդ դարից հայտնի այդ միներալը արտաքին տեսքի պատճառով շփոթության մեջ էր գցում պղնձահանք փնտրող լեռնագործներին, որոնք էլ նրան անվանեցին kupferni- cel ( - պղինձ և Nickel - լեռնային ոգի, չար ոգի)։

Նիկելի հարուստ հանքավայրերի (Նոր Կալեդոնիա, Կանադա) և պողպատն «ազնվացնելու» հատկության հայտնաբերումը (19-րդ դար վերջ) բերեց նիկելի արտադրության ընդլայնմանը։ Մինչ այդ նիկելը օգտագործվում էր միայն ոսկերչության մեջ՝ արծաթանման համաձուլվածքների ձևով։

Ֆիզիկական հատկություններ 
Նիկելը սպիտակ արծաթափայլ, կռելի մետաղ է, հալ․ ջերմաստիճանը՝ 1453 °C, եռմանը՝ 2730 °C, խտությունը՝ 8900 կգ/մ3։ Ֆեռոմագնիսական է։ Միջին ակտիվության քիմիական տարր է։ Քիմիական հատկություններով նման է երկաթին և կոբալտին, մասամբ՝ նաև պղնձին ու ազնիվ մետաղներին։

Սովորական պայմաններում քիմիապես կայուն է։ Միացություններում ունի +1-ից +4 օքսիդացման աստիճան (գերազանցապես +2)։ Լարվածության շարքում գտնվում է երկաթից աջ (ջրածնից՝ ձախ)։ Դանդաղ լուծվում է նոսր թթուներում՝ առաջացնելով Ni(II)-ի աղեր։ Չի լուծվում ջրում և ալկալիներում։

Քիմիական հատկություններ 

Նիկելը կլանում է H2, СО և դառնում փխրուն։ Ստացվել և նկարագրվել են NiH2, NiH և NiH4 հիդրիդները, որոնք ջրածնի լուծույթներ են պինդ նյութերում։ Թթվածնի հետ միանում է 500 °C-ից բարձր տաքացնելիս (նուրբ փոշին օդում ինքնաբոցավառվում է)՝ առաջացնելով օքսիդներ։ Նիկելի օքսիդը՝ NiO, բաց կանաչավուն փոշի է, չի լուծվում ջրում (նախօրոք շիկացրածը՝ նաև թթուներ)։

Հիմնային օքսիդ է։ Հիդրօքսիդը՝ Ni(OH)2 լուծվում է թթուներում և ամոնիակում իոններ պարունակող լուծույթներում։ Ni2O3, NiO2 և Ni(OH)3 անկայուն են և ուժեղ օքսիդիչներ։ Տաքացնելիս նիկելը միանում է հալոգենների, հալկոգենների, ֆոսֆորի, արսենի, սիլիցիումի և բորի հետ։ Նիկելի հալոգենիդները (NiX2) ջրային լուծույթից անջատվում են բյուրեղահիղրատների ձևով։

 

Ծծմբի, սելենի և տելուրի հետ նիկելը առաջացնում է ջրում անլուծելի, փոփոխական բաղադրության սուլֆիդներ, սելենիդներ և տելուրիդներ։ NiS-ը, Ni3S4 և NiS2-ը հանդիպում են բնության մեջ։ NiS և Ni3S2 կարևոր արդյունաբերական կատալիզատորներ են։ Ազոտի հետ նիկելը չի միանում անգամ շիկացնելիս։ Ամոնիակը նիկելի կամ NiFr-ի հետ տաքացնելիս (445 °C) ստացվում են նիկելի նիտրիդի՝ Ni3N մոխրագույն բյուրեղները։

 

Նիկելի ֆոսֆիդներից կայուն են Ni3P, Ni5P2 և Ni2P։ Հայտնի են նիկելի բնական արսենիդները՝ NiAs, Ni3As (մաուխերիտ) և Ni5As2 (ռամելաբերգիտ)։ NiAs-ի բյուրեղում As-ի ատոմներն ունեն հեքսագոնալային խիտ ծրարված դասավորություն, որոնց մեջ առաջացած օկտաէդրային դատարկություններում տեղավորված են Ni-ի ատոմները։

Նիկելի արսենիդի բյուրեղական կառուցվածքն ունեն բազմաթիվ ներմետաղական միացություններ։ Ածխածինը հեղուկ նիկելում լավ է լուծվում, պինդում՝ վատ (2,7 ատ․% )։ Նիկելի անկայուն կարբիդը՝ Ni3C, ստացվել է V-ի և CO-ի փոխազդեցությամբ՝ 300 °C-ում։ Նիկելը առաջացնում է կայուն սիլիցիդներ՝ Ni2Si, NiSi, NiSi2 և բորիդներ՝ Ni3B, Ni2B, NiB։

Չի փոխազդում ալկալիական և հողալկալիական մետաղների հետ, մյուսների հետ առաջացնում է պինդ լուծույթներ կամ ներմետաղական միացություններ։ Ni(II)-ի և ուժեղ թթուների աղերը լուծելի են ջրում։ Ամենից կիրառականը նիկելիի սուլֆատն է (NiSO4•7H2O), որը լուծույթից անջատվում է բաղադրության զմրուխտագույն բյուրեղների ձևով (անջուրը նարընջադեղին է)։

Նիկելը առաջացնում է վառ կապույտ ամոնիակատներ՝ [Ni(NH3)6]2+ և [Ni(OH)2(NH3)]4։ CO մթնոլորտում նիկելի փոշին տաքացնելիս (50 °C)՝ առաջացնում է կարբոնիլ Ni(CO)4 (անգույն հեղուկ է), որը քայքայելով ստանում են ամենամաքուր նիկել։ Նիկելի առաջացնում է նաև բազմաթիվ այլ կոմպլեքսային միացություններ՝ [Ni(H20)6]2+, [Ni(SCN)6]4-, [Ni(CN)s]3- և այլն։

Բնության մեջ 

Նիկելի պարունակությունը երկրակեղևում 5,8․10−3 զանգված % է։ Այն խոր շերտերի տարր է, սովորաբար ուղեկցում է երկաթին և մագնեզիումին։ Առաջացնում է 53 սեփական միներալ։ Երկրակեղեում և կենսոլորտում դանդաղ տեղաշարժվող տարր է։ Մակերևութային ջրերում և կենդանի օրգանիզմներում նիկելի պարունակությունը շատ փոքր է (բույսերում՝ 5•10−5%, կենդանի օրգանիզմներում՝ ջրային՝ 1,6•10−4%, ցամաքային 11•10−6% )։

Նրա մեծ պաշարները կուտակված են պղինձնիկելային սուլֆիդային հանքերում։ Կարեոր միներալներնtեն միլերիտը (NiS), պենալանդիտը (FeNiSe) են։ Բնածին նիկելի և երկաթի համաձուլվածքը մտնում է երկնաքարերի բաղադրության մեջ։ Նիկելը օրգանիզմի համար անհրաժեշտ միկրոտարր է։ Կուտակվում է եղջրացած հյուսվածքներում (հատկապես՝ փետուրներում)։

Հայտնաբերվել է լյարդում, մաշկում և ներզատիչ գեղձերում։ Նիկելի ֆիզիոլոգիական դերը անբավարար է ուսումնասիրված, սակայն հաստատված է, որ նիկելը ակտիվացնում է արգինազ ֆերմենտը, բույսերում՝ մասնակցում ֆերմենտային պրոցեսներին։

Արտադրություն

ՍտացումՍովորաբար նիկելը ստանում են պղնձանիկելային սուլֆիդային հանքերից։ Կոնցենտրատը միահալում են ֆլյուսի հետ և ստանում շտևյն (սուլֆիդային համաձուլվածքը, հիմնականում Ni2S3), որը պարունակում է 10-15% նիկել, երկաթ, կոբալտ, պղինձ և ազնիվ մ 
ետաղներ։

Երկաթը հեռացնում են օքսիդացնելով (հեղուկ շտեյնի միջով օդ են փչում)։ Սառեցնելուց և մանրելուց հետո նիկելը անջատում են ֆլոտացման եղանակով, ստացված սուլֆիդային կոնցենտրատը բովում են և ստանում NiO, որն այնուհետե վերականգնում են էլեկտրական աղեղային վառարաններում։ Նիկելը մաքրում են էլեկտրոլիզի եղանակով։ Սիլիկատային հանքանյութերը վերամշակում են պիրա- կամ հիդրոմետալուրգիական եղանակներով։ Վերջին դեպքում նիկելը լուծահանում են ամոնիակի և ամոնիումի աղերի օգնությամբ, ապա ստանում են կարբոնատը և հետո օքսիդը, որը վերականգնում են։ Օքսիդացված հանքանյութերը երբեմն վերականգնում են պինդ վիճակում և ստանում են ֆեռոնիկել կամ նիկելային թուջ։

Կիկրառություն 

Արտադրվող նիկելի մեծ մասը օգտագործվում է բարձր մեխանիկական, մագնիսական, ջերմաէլեկտրական և այլ հատկություններ ունեցող, կոռոզիակայուն համաձուլվածքներ ստանալու համար։ Ջերմակայուն քրոմնիկելային համաձուլվածքներն օգտագործվում են հրթիռային տեխնիկայում, գազատուրբինային սարքերում և որպես ջեռուցիչներ։ Նիկելը օգտագործվում է նաև էլեկտրականության հիմնային կուտակիչներ պատրաստելու, մետաղների պահպանիչ և դեկորատիվ ծածկույթներ ստանալու համար։ Նիկելից պատրաստում են քիմիական արդյունաբերության համար անհրաժեշտ սարքեր, թիթեղներ, խողովակներ։ Նիկելը կարևոր արդյունաբերական կատալիզատոր է։ Նիկելի կոմպլեքսային միացությունը երկմեթիլգլիօքսիմի հետ՝ (C4H7O2N)2Ni, օգտագործվում է նիկելի վերլուծական որոշման համար։

Նիկելարջասպը՝ NiSO4•7H2O և ամոնիումային կրկնակի սուլֆատը՝ (NH4)2Ni(SO4)2•6H2O, օգտագործվում են մաքուր նիկել ստանալու և մետաղները նիկելապատելու համար։

Տես նաև 
 Նիկելի համաձուլվածքներ
 Նիկելի հանքանյութեր
 Պարբերական աղյուսակ
 Երկաթ
 Պղինձ

Ծանոթագրություններ

Գրականություն 
 Eberhard Auer, Siegfried Müller, Rainer Slotta: 250 Jahre Nickel. Vom "nickel" zum "EURO". Verlag Deutsches Bergbau-Museum, Reihe Veröffentlichungen aus dem Deutschen Bergbau-Museum Bochum Bd. 95, Bochum 2001, ISBN 3-921533-81-3.
 Harry H. Binder: Lexikon der chemischen Elemente - das Periodensystem in Fakten, Zahlen und Daten. Hirzel, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3.

Արտաքին հղումներ 
 И. Д. Резник, Г. П. Ермаков, Я. М. Шнеерсон. Все о металлургии никеля.
 Никель на Webelements
 Никель в Популярной библиотеке химических элементов
 Никель в месторождениях 
 Сведения об элементе никеле
 Nickel at The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)
 CDC – Nickel – NIOSH Workplace Safety and Health Topic
 An occupational hygiene assessment of dermal nickel exposures in primary production industries  by GW Hughson. Institute of Occupational Medicine Research Report TM/04/05
 An occupational hygiene assessment of dermal nickel exposures in primary production and primary user industries. Phase 2 Report  by GW Hughson. Institute of Occupational Medicine Research Report TM/05/06

Անցումային մետաղներ
Նիկել