Никель, соединения никеля и их свойства
Никель.Атомный вес никеля 58,69. Удельный вес никеля получаемого в процессах плавления и электролиза 8,8-8,9 т/м3, химически чистого 9,04
Температура плавления 1455 °С, кипения 2900 °С. Электропроводность по отношению к серебру (для серебра 100) 12,9; удельное сопротивление при 20 С° 6,9 ом/см.Никель в слитках или гранулах получают путем восстановительной плавки закиси никеля и последующей отливки или грануляции металла. Электролитический никель получают на медно-никелевых и частично на никелевых заводах.
Оксиды никеля. Известны три кислородных соединения никеля: NiO, Ni2O3, Ni3O4.При рентгеновском анализе структуры различных окcидов никеля во всех случаях обнаруживалась только решетка NiO. Последняя является единственно устойчивым соединением никеля с кислородом при нагревании. Высший окcид никеля - Ni2O3 существует только при низких температурах и главным образом в форме гидрооксида. При температурах металлургических процессов никель имеет более высокое сродство к кислороду, чем медь, но более низкое, чем железо.Оксид никеля имеет температуру плавления около 1650 – 1660 °С, нелетуч, окончательно разлагается на металлический никель и кислород при температурах выше 2000 °С. Оксид никеля легко восстанавливается окисью углерода, водородом и твердым углеродом. Реакция восстановления оксидом углерода является обратимой реакцией. NiO + СO = Ni + СO2
Восстановление оксида никеля оксидом углерода наблюдается уже при температурах 250 – 300 °С, но в небольшой степени. Достаточно быстро и полно процесс идет при температурах 700 – 800 °С и выше. Восстановление оксида никеля водородом наблюдается примерно при тех же температурах, но протекает, с большей скоρостью. Восстановление оксида никеля твердым углеродом наблюдали в интервалах температур 650 – 850 оС. Оксид никеля обладает каталитическими свойствами и способствует окислению сернистого ангидрида в серный ангидрид.
|
|
|
Оксид никеля хорошо растворяется в серной, сернистой, соляной и азотной кислотах с образованием растворов соответствующих солей двухвалентного никеля.
Сульфиды никеля. В природе известны следуюшие сульфиды никеля: миллерит NiS; пентландит (Ni,Fe)S; полидимит Ni3FeS5. Сернистый никель NiS может быть получен осаждением щелочными сульфидами из растворов солей никеля. Низший сульфид никеля получается при нагревании металлического никеля с элементарной серой с последующим сплавлением смеси.
Сернистый никель при нагревании в нейтральной или восстановительной атмосфере диссоциирует с частичным отщеплением серы по реакции:
3NiS -> Ni3S2 + 1/2S2
При нагревании в окислительной атмосфере сульфид никеля окисляется в зависимости от температуры до состояния оксида и сульфата. Температура воспламенения сульфида никеля значительно выше температуры воспламенения сульфидов железа и меди; в зависимости от величины зерна и концентрации кислоρода в газовой фазе температура воспламенения сульфида никеля изменяется в среднем в пределах 600—700 °С.При температурах металлургических процессов стандартная величина упругости диссоциации сернистого никеля Ni3S2 меньше упругости диссоциации сернистого железа, но больше упругости диссоциации полусернистой меди. Необходимо отметить, что сульфидирование никеля в процессе восстановительной плавки окисленных руд и одновременное ошлакование железа происходит не столько в силу разницы в сродстве этих металлов к сере, сколько в силу более значительной разницы в их сродстве к кислороду.
|
|
|
В металлургии никеля имеют значение также двойные сульфиды никеля и железа. В природе такие сульфиды известны в виде минералов пентландита, полидимита и пр. FeS и Ni3S2 образуют химическое соединение, двойной сульфид - (FeS)2-Ni3S2 с содержанием с температурой плавления 880°.
Оксид никеля легко сульфидируется сульфидами кальция и железа по реакциям
NiO + СаS = NiS + СаО (6)
|
|
|
NiO + FeS = NiS + FeО (7)
Кальций имеет более высокое сродство к сере, чем никель, но наряду с этим он имеет еще более высокое сродство к кислороду, т. е. разница в сродстве к кислороду у кальция и никеля является решающей для реакции обменного разложения.При температурах плавки высший сульфид никеля полностью диссоциирует на низший сульфид и элементарную серу и реакция взаимодействия быстро прекращается.
Соединения никеля с углеродом и окисью углерода. Общность свойств никеля и железа проявляется в способности этих металлов давать химические соединения с углеродом и окисью углерода. Никель, как и железо, дает химическое соединение с углеродом - карбид никеля Ni3С с температурой плавления около 2200 °C. С понижением температуры растворимость углерода в никеле заметно уменьшается и при обычных температурах, составляет не более 0,1 % углерода. Расплавленный никель в зависимости от температуры может растворять большие количества углерода. Карбид никеля устойчив только при высоких температурах; при охлаждении расплавленного никеля, содержащего углерод, карбид разлагается с выделением углерода в виде листочков графита на гранях кристаллов никеля.
|
|
|
Никель, как и железо, дает химическое соединение с оксидом углерода, так называемый карбонил никеля. Это соединение получается при обработке свежевоссгановленного губчатого никеля оксидом углерода при температурах 50 - 100 °С в виде бесцветного газа. Реакция образования карбонила никеля обратима; при низких температурах равновесие реакции сдвинуто вправо в сторону карбонила; при температурах 180 – 200 °С и выше равновесие резко сдвинуто влево, т. е. карбонил разлагается практически полностью на металлический никель и окись углерода.
Ni + 4СО = Ni(CO)4 (8)
На свойстве никеля давать соединение с окисью углерода - карбонил основан процесс разделения медно-никелевого файнштейна с получением чистого металлического никеля, известный под названием карбонильного процесса.
Дата добавления: 2018-06-01; просмотров: 2027; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!