鎳是一種非常流行的化學(xué)元素,化學(xué)符號(hào)為“ Ni”。該元素的原子序數(shù)為28。該過渡金屬在白色銀色表面上具有輕微的金色反射。鎳位于國際純和應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)提供的當(dāng)前風(fēng)格周期表的第10組中。鎳是過渡金屬的成員。該組的其他成員是鉑(Pt)和鈀(Pd)。它們位于元素周期表的D族過渡金屬中。鎳表現(xiàn)出的硬度和延展性。
鎳的發(fā)生
鎳不作為純天然金屬存在。它的出現(xiàn)是以不同礦物的形式出現(xiàn)的,例如硅酸鹽,硫化物和砷化物。在硫化物中,我們最常用的礦物是五方鐵礦,黃鐵礦,聚亞閃石,紅閃石,鈣鎳礦,鎂鋁石和堇青石。這些產(chǎn)品分布在澳大利亞,前蘇聯(lián),加拿大,古巴,印度尼西亞和美國。就全球鎳材料供應(yīng)商而言,加拿大安大略省的薩德伯里地區(qū)脫穎而出,因?yàn)樗峁┝巳蜴囀袌龅募s30%。據(jù)信,地球的核心富含鎳和其他各種元素的礦物質(zhì)。
鎳的物理性質(zhì)
鎳是銀白色的。堅(jiān)硬,可延展且易延展的金屬。它屬于鐵族,具有很高的拋光度。它是熱和電的良好導(dǎo)體。在其熟悉的化合物中,鎳是二價(jià)的,盡管它具有其他化合價(jià)。它還會(huì)形成許多復(fù)雜的化合物。大多數(shù)鎳化合物是藍(lán)色或綠色。鎳在稀酸中緩慢溶解,但像鐵一樣,在用硝酸處理時(shí)會(huì)變得鈍化。細(xì)碎的鎳吸收氫。
鎳的合金化行為
鎳一直是各行各業(yè)非常重要的元素,因?yàn)殒囀且环N極易適應(yīng)的材料,能夠與許多不同的金屬形成合金。鎳合金可以承受高溫和高壓,因此鎳合金是高性能用途(例如噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片)的最佳選擇。這些合金抗腐蝕。這就是為什么鎳合金“蒙乃爾合金”(Monel)用于深層密封采礦應(yīng)用中的原因,在這些應(yīng)用中海水會(huì)產(chǎn)生持續(xù)的腐蝕危險(xiǎn)。
鎳合金也作為非鐵金屬出現(xiàn),具有提高的韌性和強(qiáng)度,強(qiáng)大的耐腐蝕性,并能承受極高的溫度。由于純鎳是過渡金屬族群中閃閃發(fā)光的銀白色元素,并且堅(jiān)硬,易延展且具有延展性。鎳也非常堅(jiān)韌并且具有非常好的耐腐蝕性。因此,出于同樣的原因,鎳還為制造高級(jí)合金提供了極好的基礎(chǔ)。
列出了一些著名的鎳合金:
鋁(鎳,錳,鋁,硅)
鉻鎳鐵合金(鎳,鉻,鐵)
鉻(鎳,鉻)
德國銀(鎳,銅,鋅)
白銅(鎳,青銅,銅)
哈氏合金(鎳,鉬,鉻,有時(shí)是鎢)
蒙乃爾金屬(銅,鎳,鐵,錳)
鎳的化學(xué)性質(zhì)
空氣與鎳的化學(xué)反應(yīng)
空氣在大氣條件下不會(huì)與鎳發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。精確顆粒的鎳金屬會(huì)與空氣發(fā)生化學(xué)作用。在反應(yīng)下,形式大部分是自燃的。
在升高的溫度下,氧和鎳金屬表面之間的化學(xué)反應(yīng)不會(huì)完全完成,而是會(huì)產(chǎn)生部分氧化鎳?;瘜W(xué)反應(yīng)如下
O2(氣體)+ 2Ni(固體)→2NiO(固體)
鎳與水和鎳的反應(yīng)
在正常條件下,水不會(huì)與鎳金屬發(fā)生反應(yīng)。
鹵素與鎳的反應(yīng)
氟氣(符號(hào)為F2)不會(huì)與鎳完全反應(yīng),但反應(yīng)非常緩慢。鎳的這種化學(xué)性質(zhì)使其合金成為制造氟容器的重要金屬。
當(dāng)鹵素(例如氯,Cl2,溴,Br2或碘)與鎳化學(xué)反應(yīng)時(shí),它們會(huì)形成二氯化鎳(符號(hào)化為NiCl2),二溴化鎳(符號(hào)化為NiBr2)和二碘化鎳(符號(hào)化為NiI2)。化學(xué)反應(yīng)如下
Cl2(氣體)+ Ni(固體)→NiCl2(固體)[黃色]
Br2(氣體)+ Ni(固體)→NiBr2(固體)[黃色]
I2(氣體)+ Ni(固體)→NiI2(固體)[黑色]
酸與鎳的反應(yīng)
稀硫酸具有吸收鎳金屬并產(chǎn)生溶液的能力,該溶液的水象征性地表示為Ni(II)離子,而氫氣則象征性地表示為H2。實(shí)際上,Ni(II)以濃重的膚色存在,象征性地表示為[Ni(OH2)6] 2+
H2SO4(水溶液)+ Ni(固體)→Ni2 +(水溶液)+ H2(氣體)+ SO42-(水溶液)
高濃度的氧化硝酸,象征性地表示為HNO3,在鐵的外圍化學(xué)反應(yīng),象征性地表示為Fe,并鈍化并保護(hù)表面。因此,它也用于鈍化。
堿與鎳的反應(yīng)
鎳不會(huì)與氫氧化鈉水溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng),象征性地為NaOH
用途
它被廣泛用于制造不同的不銹鋼。一些不銹的例子:
鎳還用于多種鐵基合金中,例如 1.4404材料和低碳奧氏體不銹鋼, 1.4571不銹鋼;以及 鈦奧氏體材料, 316L不銹鋼和低碳奧氏體材料 以及 C45中碳鋼等級(jí)
鎳還用于生產(chǎn)其他耐腐蝕合金,例如:
因瓦(R)
哈氏合金(R)
Monel(R)
Inconel(R)
銅鎳合金還用于專門的管道,廣泛用于制造海水淡化廠,以將海水轉(zhuǎn)化為淡水。
鎳在 奧氏體不銹鋼, 鑄鐵和有色合金中用作合金元素。它也用于鎳基合金中,這些鎳基合金適用于更具挑戰(zhàn)性的應(yīng)用。鎳在日常生活中的一些例子包括硬幣,浴室的水龍頭和淋浴噴頭。
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