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։ Ստացվել 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, հալման 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։

մինի
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։
կենտրոն|thumb|350px|Նիկելի տարբեր գույները Ni(II), , [Ni(C2H4(NH2)2)]2+, , 

 Բնության մեջ 
մինի
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։ Կարևոր միներալներն են միլերիտը (NiS), պենալանդիտը (FeNiSe) ևն։ 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 
Հանքարդյունաբերության և պաշարներ2012 (տոննա)2011 (տոննա)Պաշարներ (տոննա) Ավստրալիա  230,000 215,000  20,000,000 Բոտսվանա  26,000  26,000  490,000 Բրազիլիա  140,000  209,000  7,500,000 Կանադա  220,000  220,000  3,300,000 Չինաստան  91,000 89,800 3,000,000 Կոլումբիա  80,000 76,000  1,100,000 Կուբա  72,000  71,000  5,500,000 Դոմինիկյան Հանրապետություն  24,000  21,700 970,000 Ինդոնեզիա 320,000  290,000  3,900,000 Մադագասկար  22,000  5,900  1,600,000 Նոր Կալեդոնիա 140,000  131,000  12,000,000Ֆիլիպիններ 330,000  270,000 1,100,000 Ռուսաստան 270,000  267,000  6,100,000 Հարավային Աֆրիկա  42,000  44,000 3,700,000 Այլ երկրներ  120,000  103,000  4,600,000 Համաշխարհային արտադրություն (տոննա)  2,100,000  1,940,000  75,000,000

 Ստացում 
Սովորաբար նիկելը ստանում են պղնձանիկելային սուլֆիդային հանքերից։ Կոնցենտրատը միահալում են ֆլյուսի հետ և ստանում շտեյն (սուլֆիդային համաձուլվածքը, հիմնականում Ni2S3), որը պարունակում է 10-15% նիկել, երկաթ, կոբալտ, պղինձ և ազնիվ մետաղներ։

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։

 Կիրառություն 
thumb
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

Կատեգորիա:Անցումային մետաղներ
Կատեգորիա:Նիկել