镍nie
第四周期铁系元素之一,符号Ni。中国在公元前200年就开始使用一种铜、镍、锌的合金,叫白铜。18世纪中期欧洲人由红镍矿(尼额铜)
制得镍而发现,英文名nickel来自德文,意为假铜。在自然界分布比钴多,约为地壳质量0.01%,主要与砷或硫形成化合物而存在,有红砷镍矿NiAs,辉砷镍矿NiAsS,镍黄铁矿(Fe·Ni)6S8,针镍矿NiS等。镍是略带黄色的银白色金属,相对密度为8.9,熔点为 1455℃,沸点为2730℃,质坚硬,易抛光,具有磁性 (不如铁和钴) 和良好的可塑性。具有特殊的抗腐蚀性,在空气中不被氧化,又耐强碱,在稀酸中可缓慢溶解,释放出氢气而产生绿色的Ni2+,对氧化剂溶液包括硝酸在内,均不发生反应。它易于钝化,容易在表面生成具有极好保护作用的氧化膜,使其化学稳定性高,是一个中等强度的还原剂,在热空气中表面氧化成灰绿色氧化镍。高温下能被硫的化合物侵蚀,也可与卤素化合,而在常温下可被含有二氧化硫和氯的潮湿空气腐蚀。镍的化合物以氧化数Ⅱ为主,也有其他氧化数Ⅳ,Ⅲ,Ⅰ,0,但种数有限。镍有氧化镍 (Ⅱ) NiO和氧化镍(Ⅲ) Ni2O3,以及相应的碱; 但只有氧化数为Ⅱ的一类盐。氢氧化镍 (Ⅱ) 是碱与镍盐溶液作用时析出的浅绿色沉淀,加热则失水,转变成灰绿色的氧化镍(Ⅱ)。氢氧化镍 (Ⅱ) 不被空气中的氧氧化,比铁及钴相应氢氧化物的还原性更弱,氢氧化镍 (Ⅲ) 呈黑褐色,是碱与镍盐作用并有强氧化剂参与下生成的。其性质与氢氧化钴 (Ⅲ) 相似,但具有更明显的氧化性。大部分镍盐呈绿色,其中最主要是七水硫酸镍,它形成漂亮的碧绿色晶体。镍化合物中最重要的是配合物,它多种多样,在水溶液中镍盐与氨水作用或氢氧化镍 (Ⅱ) 溶于氨水都可形成蓝紫色的镍氨配合物[Ni(NH3)6]2+,也还有许多其他六配位八面体型配合物,特点是顺磁性和有绿、蓝、紫等颜色。以镍氰配离子[Ni(CN)4]2-和丁二酮二肟的配合物[Ni(C4H7N2O2)2]为代表的黄色或红色抗磁性配合物,是四配位平面型配合物。四配位四面体型的配合物是顺磁性的,多数呈蓝色,不太稳定,代表是镍卤配合物[Ni(X)4]2-(X=Cl,Br,I)。在溶液里有些配合物甚至有平面型和四面体型之间的平衡,并且能够分离出这两种异构体。乙酰丙酮镍Ni(acac),(acac
符号)是顺磁性淡绿色物质,它不是四面体结构,而是个结构复杂的三聚物[Ni3(acac)6]。也有五配位的镍(Ⅱ) 配合物,而且有顺磁性和抗磁性的两类,配位方式也有可看做三角双锥型和似正方锥的两种,它们都很复杂。有多种以膦和胂的衍生物为配位体的镍(Ⅲ) 配合物。镍 (Ⅳ) 配合物是很少的,只有二三种低自旋配合物。镍 (Ⅰ) 有含有金属间键的簇状化合物Rb4[(NC)3Ni—Ni(CN)3]。镍(0)都是四配位四面体的配合物,最主要的是四羰基合镍,是发现最早的金属羰基配合物,用于制造高纯镍。羰基镍有毒,使用时应避免吸入其烟气。使四羰基镍跟二茂镍[Ni(C5H5)2]在 80℃起反应可生成紫红色[Ni(CO)2(C5H5)2],如果在高温下反应,就生成绿褐色[Ni3(CO)2(C5H5)3]。这些都是含有金属间键和羰基 (CO) 桥连的复杂化合物,用做制造多种有机镍化合物的原料。
镍主要用来制造与铁、铜、锌及其他金属组成的各种合金。广泛地应用于尖端技术、高温陶瓷制品、化工设备、电子、电器设备、特种器皿、玻璃工业等方面。在钢中添加镍可提高钢的韧性和耐腐蚀性,如镍钢、铬镍钢等。镍基合金可分为热强性的、磁性的和特殊性质的。热强性镍合金用于现代汽轮机和喷气发动机中,最高温度达1200℃。最主要的热强性镍合金有尼孟 (镍铬钛)、因康 (镍铬铁) 合金、哈斯太洛 (耐盐酸镍基) 合金。也制造含镍的金属陶瓷热强合金,镍在其中作为粘合金属,这类合金可经受1 100℃高温。一般用镍铬型合金制造电热设备的电热元件。磁性镍合金中具有特殊意义的是坡莫合金,它含镍78.5%和铁21.5%,具有很高的起始磁导率,因而在弱磁场中也有强的磁化能力。具有特殊性质的镍合金,如蒙乃尔合金 (镍与铜30%) 广泛用来制造化学化工设备。镍基林合金和康铜也都是镍铜合金,具有不随温度变化的高电阻,用在电测设备中。因瓦合金 (镍36%和铁64%) 在100℃以下受热几乎不膨胀,用于无线电技术和化工机械制造。高镍钢的膨胀系数与玻璃一样,用来在玻璃中焊入金属引线。此外细分散态的镍也常用来作有机合成中的催化剂。
镍
一种应用历史较晚的金属。纯镍呈银白色,元素符号为Ni,原子量为58.71,密度为8.9g/cm3,熔点为1455℃,沸点为2900℃。具有高温性能好,加热到700~800℃仍不氧化;抗腐蚀性能强,耐硫酸、盐酸侵蚀;加工性能良好,能与多种金属组成合金,可制成良好的磁性合金材料等特性。镍发现于1751年,其后100多年间镍生产没有显著发展。20世纪初,世界镍产量只有几千吨,直至第二次世界大战以后,镍产量与消费量才出现了急剧增长。20世纪末,世界镍产量与消费量已超过100万 t。镍最主要的用途是生产不锈钢,此项耗镍量约占镍总量的40%。其次是配制高温合金、各种耐热合金和精密合金。此外,镍还广泛应用于电镀行业和电池行业。自然界中的镍资源一般分为2类:❶铜镍硫化矿(即硫化镍矿),这类资源占世界镍资源总储量的20%;
❷含镍红土矿和硅镁镍矿(即氧化镍矿 ),这类资源占世界镍资源总储量的80%。硫化矿品位低,需选矿富集后冶炼;氧化矿品位略高,但无法选矿,只能直接冶炼。