Никель

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Никель

Никель - простое вещество никель - это пластичный ковкий переходный металл серебристо-белого цвета, при обычных температурах на воздухе покрывается тонкой плёнкой оксида. Химически малоактивен. Название своё этот элемент получил от имени злого духа гор немецкой мифологии, который подбрасывал искателям меди минерал мышьяково-никелевый блеск, похожий на медную руду (ср. нем. Nickel - озорник); при выплавлении руд никеля выделялись мышьяковые газы, из-за чего ему и приписали дурную славу. История открытия

Нахождение в природе

Никель довольно распространён в природе - его содержание в земной коре составляет ок. 0,01%(масс.). В земной коре встречается только в связанном виде, в железных метеоритах содержится самородный никель (до 8%). Содержание его в ультраосновных породах примерно в 200 раз выше, чем в кислых (1,2 кг/т и 8г/т). В ультраосновных породах преобладающее количество никеля связано с оливинами, содержащими 0,13 - 0,41% Ni. Он изоморфно замещает железо и магний. Небольшая часть никеля присутствует в виде сульфидов. Никель проявляет сидерофильные и халькофильные свойства. При повышенном содержании в магме серы возникают сульфиды никеля вместе с медью, кобальтом, железом и платиноидами. В гидротермальном процессе совместно с кобальтом, мышьяком и серой и иногда с висмутом, ураном и серебром, никель образует повышенные концентрации в виде арсенидов и сульфидов никеля. Никель обычно содержится в сульфидных и мышьяк-содержащих медно-никелевых рудах.

Никель - элемент побочной подгруппы восьмой группы, четвертого периода периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, с атомным номером 28. Атомы никеля имеют внешнюю электронную конфигурацию 3d84s2. Обозначается символом Ni (лат. Niccolum). Простое вещество никель - это пластичный ковкий переходный металл серебристо-белого цвета, при обычных температурах на воздухе покрывается тонкой плёнкой оксида. Химически малоактивен.

Наиболее устойчивым для никеля является состояние окисления Ni(II).

Никель образует соединения со степенью окисления +2 и +3. При этом никель со степенью окисления +3 только в виде комплексных солей. Для соединений никеля +2 известно большое количество обычных и комплексных соединений. Оксид никеля Ni₂O₃ является сильным окислителем.

Ряд напряжений:

Eu, Sm, Li, Cs, Rb, K, Ra, Ba, Sr, Ca, Na, Ac, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Gd, Tb, Mg, Y, Dy, Am, Ho, Er, Tm, Lu, Sc, Pu, Th, Np, U, Hf, Be, Al, Ti, Zr, Yb, Mn, V, Nb, Pa, Cr, Zn, Ga, Fe, Cd, In, Tl, Co, Ni, Te, Mo, Sn, Pb, H₂, W, Sb, Bi, Ge, Re, Cu, Tc, Te, Rh, Po, Hg, Ag, Pd, Os, Ir, Pt, Au

Восстановительная активность металлов (свойство отдавать электроны) уменьшается, а окислительная способность их катионов (свойство присоединять электроны) увеличивается в указанном ряду слева направо. Металл, находящийся в ряду напряжений левее водорода, способен вытеснить водород из кислот или солей. Никель способен вытеснить водород из кислот или солей.

Наиболее устойчивым для никеля является состояние окисления Ni(II).

Для соединений никеля +2 известно большое количество обычных и комплексных соединений. Оксид никеля Ni₂O₃ является сильным окислителем.

Никель характеризуется высокой коррозионной стойкостью - устойчив на воздухе, в воде, в щелочах, в ряде кислот. Химическая стойкость обусловлена его склонностью к пассивированию - образованию на его поверхности плотной оксидной плёнки, обладающей защитным действием. Никель активно растворяется в азотной кислоте.

С оксидом углерода CO никель легко образует летучий и весьма ядовитый карбонил Ni(CO)₄.

Тонкодисперсный порошок никеля пирофорный (самовоспламеняется на воздухе).

Ni + О₂ -> NiO

Оценка сплошности никеля равна 2,02. Это означает, что оксидная пленка плотная, сплошная предохраняет металл.

E= f_O2/OH - f_Ni(OH)2/Ni

f_O2/H = f^O_O2/H + 0,05/Z *LgCO₂ⁿ/COH^m = -0.25

f_Ni(OH)2/Ni = f^O_Ni(OH)2/Ni +0,05/Z *Lg Ni(OH) 2ⁿ/CNi^m = +0,763

E = f^O_O2/H + 0,05/Z *LgCO₂ⁿ/COH^m - f^O_Ni(OH)2/Ni +0,05/Z *Lg Ni(OH) 2ⁿ/CNi^m

E= -0.25 - 0,763= - 1,013 В

Вывод: реакция идет до исчезновения защитной (сплошной) пленки, которая предохраняет металл. Чем меньше показатель Е, тем быстрее протекает реакция.

E=f_H2O/H2 - f _Ni(OH)2/Ni = - 0,25 -0,52 =-0,77 В

f_H2O/H2 = f^O_H2O/H2 + 0,05/Z *LgCH₂Oⁿ/CH₂^m = -0.25

f_Ni(OH)2/Ni = f^O_Ni(OH)2/Ni +0,05/Z *Lg Ni(OH) 2ⁿ/CNi^m = +0,763

E = f^O_H2O/H2 + 0,05/Z *LgCH₂Oⁿ/CH₂^m - f^O_Ni(OH)2/Ni +0,05/Z *Lg Ni(OH) 2ⁿ/CNi^m

Вывод: реакция идет до исчезновения защитной (сплошной) пленки, которая предохраняет металл. Чем меньше показатель Е, тем быстрее протекает реакция.

E=f _H/H2 - f _NiCl2/Ni =-0,059 - 0,25= -0,309 B

Вывод: реакция идет до исчезновения защитной (сплошной) пленки, которая предохраняет металл. Чем меньше показатель Е, тем быстрее протекает реакция.

E=f_H/H2 - f_Ni+2/Ni = - 0,059 - 0,25 = -0,309 В

Вывод: реакция идет до исчезновения защитной (сплошной) пленки, которая предохраняет металл. Чем меньше показатель Е, тем быстрее протекает реакция.

E= f_NO3/NO2 - f_Ni+2/Ni = -1,64 - 0,25 = -1,89 B

Вывод: реакция идет до исчезновения защитной (сплошной) пленки, которая предохраняет металл. Чем меньше показатель Е, тем быстрее протекает реакция.

(SO₄)^2- + 2e + 4H⁺ = SO₂ + 2H₂O ц_ок = +0,17 В

Е=+0,17 - 0,25 = - 0,08 В

Вывод: реакция идет до исчезновения защитной (сплошной) пленки, которая предохраняет металл. Чем меньше показатель Е, тем быстрее протекает реакция.

d) В водных растворах щелочей никель не растворяется, медленно реагирует с расплавами щелочей.

Вывод: реакция идет до исчезновения защитной (сплошной) пленки, которая предохраняет металл. Чем меньше показатель Е, тем быстрее протекает реакция.

Анодным участком будет являться Mg, т.к. его электродный потенциал = -2,37 В. Катодным Ni с электродным потенциалом = -0.25В.

1. Контактная коррозия в нейтральной среде с аэрацией (анодный процесс): A (-) Mg / H₂O / O₂, Ni (+) K А. Mg⁰ - 2e ->Mg²⁺ K. O₂ + 4e + 2H₂O ->4OH

2. Контактная коррозия в кислой среде без аэрации (катодный процесс): A (-) Mg / HCl / H+, Ni (+) K А. Mg⁰ - 2е ->Mg²⁺ К. Ni, 2H⁺ + 2e -> H₂

3. Контактная коррозия в кислой среде с аэрацией (анодный процесс): A (-) Mg / HCl / O₂, Ni (+) K А. Mg⁰ - 2e -> Mg²⁺ К. Ni, O₂ + 4e + 4H⁺ -> 2H₂O 2Mg + O₂ + 4HCl -> 2MgCl₂ + H₂O

4) Нейтральная среда без аэрации:

А. Mg⁰ - 2e -> Mg²⁺

K. 2H₂O + 2e -> 2 (OH) +H₂

A (-) Mg/Н₂О/Н₂О, Ni (+) K

1) ЭДС=+0,83 + 2,37 = 3,2, ЭДС > 0 => данный процесс возможен.

2) ЭДС (корр.)= f(кат) - f (ан.)=-0.118 + 2,37 = 2.252, ЭДС > 0 => данный процесс возможен.

3) ЭДС= +1,05 + 2.37= 3,42, ЭДС > 0 =>данный процесс возможен.

4) ЭДС=+1,05 + 2.37= 3,42, ЭДС > 0 =>данный процесс возможен.

g) Суммарная реакция:

1.2Mg+O₂+2H₂0=2Mg(OH)₂ 2. Mg + 2HCl > MgCl₂ + H₂

3. 2Mg + O₂ + 4HCl -> 2MgCl₂ + H₂O

4. Mg + 2H₂O -> Mg(OH)₂ + H₂

Список литературы

1. В.Н. Музгин, Л.Б. Хамзина, В.Л. Золотавин, И.Я. Безруков. Аналитическая химия. - М.: Наука, 2001. С. 102.

3. Химия и технология редких и рассеянных элементов, под ред. К.А. Большакова, 2 изд., ч. 3, М., 2002, с. 3-37;

4. Коган Б.И., Редкие металлы. Состояние и перспективы, М., 2003, с. 168-202;

5. Кромптон.Т. Первичные источники тока. Москва. «Мир».1986.г.

Размещено на Allbest.ru