Никел (Ni, латински - niccolum) — сјаен метал со мала златна нијанса со атомски број 28 во периодниот систем.Никелот припаѓа на преодните метали и е тежок и нодуларен.Чистиот Никел, во прав за да ја максимизира површината, покажува значителна хемиска активност, но поголемите парчиња полека реагираат со воздух под стандардни услови бидејќи оксидниот слој се формира на површината и спречува понатамошна корозија (пасивација).Дури и така, чистиот метален никел се наоѓа во Земјината кора само во мали количини, обично во ултрамафички карпи, и во ентериерите на поголемите никел-железо метеорити кои не биле изложени на кислород кога не биле надвор од атмосферата на Земјата.
Метеорскиот никел се наоѓа во комбинација со железо, одраз на потеклото на тие елементи како главни крајни производи на супернова нуклеосинтезата.Се смета дека мешавината на железо-никел го компонира внатрешното јадро на Земјата.
Употребата на никел како природна метеорска легура на никел и железо е пронајдена уште од 3500 година п.н.е.Никел за првпат бил изолиран и класифициран како хемиски елемент во 1751 година од страна на Аксел Фредерик Кронстедт, кој првично ја мислел рудата за минерал од бакар, во рудниците на кобалт од Лос, Хелсингленд, Шведска.Името на елементот доаѓа од немилосрдниот спрат на германската рударска митологија, Никел (слично како Стариот Ник), кој го персонифицирал фактот дека бакарните никлени руди се противеле на префинетост во бакар.Економски важен извор на никел е железната руда лимонит, кој често содржи 1-2% никел. Другите важни минерали на никел вклучуваат пентандит и мешавина од природни силикати богати со Ni, познати како гарниери.Најголеми производствени локации вклучуваат регион Садбери во Канада (со потекло од метеори), Нова Каледонија во Тихи Океан и Нориљск во Русија.
Никелот полека се оксидира со воздух на собна температура и се смета за отпорен на корозија. Историски, тоа се користи за обложување на железо и месинг, хемиска опрема за обложување, и производство на одредени легури кои задржуваат висок сребрен лак, како што се германското сребро.Околу 9% од светското производство на никел сè уште се користи за отстранување на никел отпорeн на корозија. Никлените предмети понекогаш предизвикуваат алергија на никел. Никелот е широко користен во монетите, иако нејзината зголемувачка цена доведе до некоја замена со поевтини метали во последниве години.
Никел е еден од четирите елементи (другите се железо, кобалт и гадолиниум) кои се феромагнетски на приближно собна температура.Алнико постојаните магнети кои се делумно врз основа на никел се со средна сила помеѓу постојаните магнети на основа на железо и ретки Земјини магнети.Металот е вреден во модерните времиња главно во легура; околу 68% од светското производство се користи во не’рѓосувачки челик.Дополнителни 10% се користат за легури засновани на никел и бакар, 7% за легирани челици, 3% во леарници, 9% во позлата и 4% во други апликации, вклучувајќи го и брзорастечкиот сектор на батерии. Како соединение, никелот има голем број на ниски хемиски производствени намени, како што се катализаторот за хидрогенација, катоди за батерии, пигменти и третмани на метални површини. Никелот е неопходна хранлива материја за некои микроорганизми и растенија кои имаат ензими со никел како активна локација.
Својства
Атомски и физички својства
мини|Горење на никел и други метали. Никел е сребрено-бел метал со мала златна нијанса која зема висок лак.Тој е еден од четирите елементи кои се магнетни на или блиску до собна температура, а други се железо, кобалт и гадолиниум. Неговата Кири температура е , што значи дека најголемиот дел од никелот нема магнетнизиран над оваа температура. Единица клетка на никел е лице-центрирана коцка со параметар на решетка од 0,352 nm, што дава атомски полупречник од 0,124 nm.Оваа кристална структура е стабилна до притисок од најмалку 70 GPA. Никел припаѓа на транзициските метали и е тежок и нодуларен.
Електронски конфигурациски спор Атомот на никелот има две електронски конфигурации,[Ar] 3d8 4s2 и [Ar] 3d9 4s1,кои се многу блиски со енергија - симболот [Ar] се однесува на јадрото структура како аргон.Постои несогласување на која конфигурација има најниска енергија. Хемиските учебници ја цитираат електронската конфигурација на никел како [Ar] 4s2 3d8,Мислер,Г.Л. и Тар, Д.A. (1999) Неорганска хемија второ изд., Prentice–Hall. стр. 38. . што исто така може да биде напишано [Ar] 3d8 4s2.Петручи, Р.Х. et al. (2002) Општа хемија осмо изд., Prentice–Hall. стр. 950. . Оваа конфигурација се согласува со правилото на на нарачување на енргија од Маделунг, кое предвидува дека 4s се пополнува пред 3d.Поддржан е од експерименталниот факт дека најниската енергетска состојба на атомот на никел е 3d8 4s2 ниво на енергија,специфично 3d8(3F) 4s2 3F,J = 4 ниво.NIST Atomic Spectrum Database To read the nickel atom levels, type "Ni I" in the Spectrum box and click on Retrieve data.
Сепак, секоја од овие две конфигурации се дели на неколку нивоа на енергија поради фината структура, и двете групи на ниво на енергија се преклопуваат.Просечната енергија на состојбите со конфигурација [Ar] 3d9 4s1 е всушност пониска од просечната енергија на состојбите со конфигурација [Ar] 3d8 4s2.Од оваа причина, истражувачката литература за атомски пресметки ја цитира основната конфигурација на никелот како [Ar] 3d9 4s1.
Изотопи
Изотопите на никелот се во опсег на атомска тежина од 48 u () до 78 (n) ).
Природниот никел е составен од пет стабилни изотопи ; ,, , {(хем|62|Ni}} и , со кој е најзастапен со (68,07% природно изобилство). Изотопите потешки од не можат да бидат формирани со јадрено соединување без губење на енергија.
Никел-62 има највисока средна јадрена врзувачка енергија по нуклон на било кој нуклид,со 8,7946 на MeV/нуклон. Неговата врзувачка енергија е поголема од двете и ,повеќе изобилни елементи кои често се неправилно цитирани дека имаат најтешко врзани нуклиди. Иако ова би изгледало дека ќе го предвиди никел-62 како најобемно тежок елемент во универзумот, релативно високата стапка на фотодизаинтеграција на никел во ѕвездените ентериери предизвикува железото да биде далеку најзастапено.
Стабилниот изотоп никел-60 е производ на изумрен радионуклид кој се распаѓа со полуживот од 2,6 милиони години.Бидејќи има толку долг полуживот, неговата застапеност во материјалите во сончевиот Систем може да генерира забележливи варијации во изотопскиот состав на .Затоа, изобилството на присутно во вонземјански материјали може да обезбеди увид во потеклото на сончевиот Систем и неговата рана историја.
Некои 18 радиоизотопи биле карактеризирани,и како најстабилни се со полуживот од 76.000 години, со 100 години, и со 6 дена. Сите преостанати радиоактивни изотопи имаат полуживот помал од 60 часа, а повеќето од нив имаат полуживот помал од 30 секунди.Овој елемент исто така има и една мета состојба.
Радиоактивниот никел-56 е произведен од процесот на согорување на силициум, а подоцна се ослободува во големи количини за време на тип Ia супернова.Обликот на светлинската крива на овие супернови од средина до крајот на времето одговара на распаѓањето преку електронско зафаќање на никел-56 до кобалт - 56 и на крајот до железо-56. Никел-59 е долговечен космоген радионуклид со полуживот од 76.000 години. пронашол многу апликации во изотопска геологија. се користел за да се датира земната доба на метеоритите и за да се одреди изобилството на вонземска прашина во мраз и талог.Полуживотот на никел-78 неодамна бил измерен на 110 милисекунди, и се верува дека е важен изотоп во супернова нуклеосинтезата на елементите потешки од железото. Нуклидот 48Ni, откриен во 1999 година, е најпознатиот протонски богат тежок изотоп.Со 28 протони и 20 неутрони 48Ni е "двојна магија", како што е со 28 протони и 50 неутрони.Затоа, и двата се невообичаено стабилни за нуклиди со толку голем протон-неутронски дисбаланс.
Појава
На Земјата, никелот најчесто се јавува во комбинација со сулфур и железо во пентандит, со сулфур во милерит, со арсен во минералната никена, и со арсен и сулфур во никел галена. National Pollutant Inventory – Nickel and compounds Fact Sheet. Npi.gov.au. Посетено на January 9, 2012. Никел најчесто се наоѓа во железо метеорит како легури камацит и тенит.
Најголемиот дел од никелот се минира од два вида на рудни депозити.Првиот е латерит, каде што главни минерални минерални смеси се никелиферозен лимонит, (Fe,Ni)O(OH) и гарниер (мешавина од разни хидролошки никели и силикати богати со никел).Вториот е магматски сулфид депозити, каде главниот руд минерал е пентандит: .
Австралија и Нова Каледонија имаат најголеми проценети резерви (45% заедно).
Идентификуваните земјишни ресурси низ светот во просек од 1% никел или повеќе содржат најмалку 130 милиони тони никел (околу двојно од познатите резерви). Околу 60% се во латерити и 40% во депозити на сулфиди.
Од геофизички докази, поголемиот дел од никелот на Земјата се верува дека е надворешното и внатрешното јадро.Камацит и тенит се природни легури на железо и никел.За камацит, легурата обично е во сооднос од 90:10 до 95: 5, иако може да бидат присутни нечистотии (како што се кобалт или јаглерод), додека за тенит содржината на никел е помеѓу 20% и 65%.Камацит и тенит, исто така, се наоѓаат во никлениот железен метеорит.
Соединенија мини|Комплекси на никел. Најчестата состојба на оксидација на никелот е +2, но соединенијата на Ni0, Ni+ и Ni3+ се добро познати, и егзотични оксидирачки состојби Ni2−,Ni1-, и Ni4+ биле произведени и проучени.
Никел(0) Никел тетракарбонил ), откриен од Лудвиг Монд, е испарлива, високо токсична течност на собна температура.Со греење, комплексот се распаѓа на никел и јаглерод моноксид: Ni + 4 CO Ова однесување се експлоатира во процесот на Монд за прочистување на никелот, како што е опишано погоре.Поврзаниот никел (0) комплекс бис (циклооктадиен) никел (0) е корисен катализатор во органомикална хемија бидејќи циклооктадиен (или треска) лиганди лесно се поместуваат.
Никел(I) Никел (I) комплекси се невообичаени, но еден пример е тетраедралниот комплекс NiBr(PPh3)3.Многу никел (I) комплекси имаат Ni-Ni врска, како што се темноцрвениот дијамагнетски подготвен со редукција на со натриум амалгам.Ова соединение се оксидира во вода, ослободувајќи го .
Се смета дека состојбата на оксидација на никел (I) е важна за ензимите кои содржат никел, како што се [NiFe] -хидрогеназа, што ја катализира реверзибилната редукција на протони во .
Никел(II)
Никел (II) формира соединенија со сите заеднички анјони, вклучувајќи сулфид, сулфат, карбонат, хидроксид, карбоксилати и халиди.Никел (II) сулфат се произведува во големи количини со распуштање на никел метал или оксиди во сулфурна киселина, формирајќи ги и хекса- и хептахидратните Ласелс,Кит; Морган, Линдзи Г .; Николс, Дејвид и Бејерман, Детмар (2005) "Никел соединенија" во "Улманската енциклопедија на индустриската хемија".Вајли-ВХЦ, Вајнхајм. корисни за галванизација на никел.Вообичаените соли на никел, како што се хлоридот, нитратот и сулфатот, се раствораат во вода за да дадат зелени раствори на метален аксо комплекс .
Четирите халиди формираат соединенија на никел, кои се цврсти материи со молекули кои имаат октаедрични Ni центри.Никел (II) хлорид е најчест, а неговото однесување е илустративно на другите халиди.Никел (II) хлоридот се добива со растворање на никел или неговиот оксид во хлороводородна киселина.Обично се среќава како зелен хексахидрат, чија формула обично е напишана NiCl2•6H2O.Кога се раствора во вода, оваа сол го формира металниот аксо комплекс.Дехидратацијата на NiCl2•6H2O го дава жолтиот безводен .