نیکل

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو
کبالتنیکلمس
-

Ni

Pd
ظاهر
lustrous, metallic, and silver with a gold tinge
A pitted and lumpy piece of silvery metal, with the top surface cut flat
ویژگی‌های کلی
نام, نماد, عدد نیکل, Ni, 28
تلفظ به انگلیسی /ˈnɪkəl/
نام گروهی برای عناصر مشابه فلزات واسطه
گروه، تناوب، بلوک ۱۰۴, d
جرم اتمی استاندارد 58.6934(4) g·mol−۱
آرایش الکترونی [Ar] 4s1 3d9
الکترون به لایه 2, 8, 17, 1 (تصویر)
ویژگی‌های فیزیکی
حالت جامد
چگالی (نزدیک به r.t.) 8.908 g·cm−۳
چگالی مایع در m.p. 7.81 g·cm−۳
نقطه ذوب 1728 K, 1455 °C, 2651 °F
نقطه جوش 3186 K, 2913 °C, 5275 °F
گرمای هم‌جوشی 17.48 kJ·mol−1
گرمای تبخیر 377.5 kJ·mol−1
ظرفیت گرمایی 26.07 J·mol−۱·K−۱
فشار بخار
فشار (پاسکال) ۱ ۱۰ ۱۰۰ ۱k ۱۰k ۱۰۰k
دما (کلوین) 1783 1950 2154 2410 2741 3184
ویژگی‌های اتمی
وضعیت اکسید شدن 4[۱], 3, 2, 1 [۲], -1
(mildly basic oxide)
الکترونگاتیوی 1.91 (مقیاس پاولینگ)
انرژی‌های یونیزه شدن
(more)
1st: 737.1 kJ·mol−1
2nd: 1753.0 kJ·mol−1
3rd: 3395 kJ·mol−1
شعاع اتمی 124 pm
شعاع کووالانسی 124±4 pm
شعاع واندروالانسی 163 pm
متفرقه
ساختار کریستالی face-centered cubic
مغناطیس ferromagnetic
مقاومت الکتریکی (20 °C) 69.3 nΩ·m
رسانایی گرمایی (300 K) 90.9 W·m−1·K−1
انبساط گرمایی (25 °C) 13.4 µm·m−1·K−1
سرعت صوت (سیم نازک) (r.t.) 4900 m·s−1
مدول یانگ 200 GPa
مدول شیر 76 GPa
مدول باک 180 GPa
نسبت پواسون 0.31
سختی موس 4.0
سختی ویکر 638 MPa
سختی برینل 700 MPa
عدد کاس 7440-02-0
پایدارترین ایزوتوپ‌ها
مقاله اصلی ایزوتوپ‌های نیکل
iso NA نیمه عمر DM DE (MeV) DP
58Ni 68.077% 58Ni ایزوتوپ پایدار است که 30 نوترون داردs
59Ni trace 76000 y ε - 59Co
60Ni 26.223% 60Ni ایزوتوپ پایدار است که 32 نوترون داردs
61Ni 1.14% 61Ni ایزوتوپ پایدار است که 33 نوترون داردs
62Ni 3.634% 62Ni ایزوتوپ پایدار است که 34 نوترون داردs
63Ni syn 100.1 y β 0.0669 63Cu
64Ni 0.926% 64Ni ایزوتوپ پایدار است که 36 نوترون داردs
نیکل
نیکل الکترولیز تصفیه شده، با رنگ سبز قابل مشاهده است، تبلور نمک های نیکل الکترولیت در خلل و فرج.

نیکل عنصر ۲۸ با معادل انگلیسی nickel نیکل فلزی مقاوم ، چکش خوار، براق با ساختار بلورین و مکعبی شکل به رنگ سفید و نقره ایمیباشد . این عنصر در سال 1751 توسط Axel Cronstedt دانشمند سوئدی کشف شد . از نظر خواص مغناطیسی وفعالیت شیمیایی شبیه به آهن وکبالت میباشد . کانیهای اصلی نیکل عبارتند از پنتلاندیت ، پیروتیت (سولفید های نیکل و آهن) و گارنییریت (سیلیکات نیکل و منیزیم ) هستند.

نیکل یکی از اجزا اصلی تشکیل دهنده شهابسنگها به شمار می آید. شهابسنگهای آهن و سیدریت شامل آلیاژهای آهن حدود 5 تا 20 درصد نیکل می باشد. نیکل تجاری به فرمهای پنتلاندیت و پیروتیت می باشد که این معادن در ایالت انتاریو یافت می شود که این ناحیه حدود 30 درصد از نیکل دنیا را تامین می کند. دیگر معادن این عنصر در کالندونیا، استرالیا، کوبا، اندونزی و در مناطق دیگر می باشد. این عنصر رسانای جریان بر ق است و سطح آن براق و صیقلی است. این عنصر از گروه عناصر آهن و کبالت است و آلیاژهای آن قیمتهای بالایی دارا هستند. این عنصر کاربردهای فراوانی در طبیعت دارد و برای ساخت فولاد ضدزنگ و دیگر آلیاژهای ضد زنگ و خوردگی مثل اینوار و مانل که الیاژی از نیکل و کبالت که در برابر خوردگی مقاوم است و و اینکونل و Hastelloys کاربرد دارد. برای ساخت لوله های نیکلی و مسی و همینطور برای نمک زدایی گیاهان و تبدیل آب شور به آب مایع استفاده می شود. نیکل استفاده های فراوانی برای ساخت سکه ها و فولاد نیکلی برای زره ها و کلید ها کار برد دارد و همینطور از نیکل می توان آلیاژهای نیکروم و پرمالوی و آلیاژی از مس را تهیه کرد. از نیکل برای ساخت شیشه های به رنگ سبز استفاده می شود. صفحات نیکلی می تواند نقش محافظت کننده برای دیگر فلزات را داشته باشد. نیکل همچنین کاتالیزوری برای هیدروژن دار کردن روغنهای گیاهی است. همچنین صنعت سرامیک و ساخت آلیاژی از آهن و نیکل که خاصیت مغناطیسی دارد و باتری های قوی ادیسون کاربرد دارد. از ترکیبات مهم نیکل می توان سولفات و آکسید را نام برد. نیکل طبیعی مخلوطی از 5 ایزوتوپ پایدار است . همچنین 9 ایزوتوپ ناپایدار دیگر نیز شناخته شده است. نیکل هم به صورت فلز و هم به صورت ترکیب محلول می تواند وجود داشته باشد. بخار سولفید نیکل سرطان زا می باشدکه در موقع استفاده از آن باید دقت لازم را به عمل آورد.

تاریخچه[ویرایش]

کانی مخصوصی که به ظاهر شبیه مس بود و برای معدن داران آلمانی بسیار معروف بود٬برای سبزکردن شیشه به کار می‌رفت .اما کوششهای مداوم برای جدا کردن مس از آن ناموفق ماند و گمان می‌رفت که شیطان آزادانه این کانی را رنگ کرده است تا معدن‌داران گول بزند بنابراین آن را Kupfer nickel نامیدند .در آلمانی نیکل یعنی شیطان پست. در سال ۱۷۵۱ کرونشتد از سوئد این کانی را آزمایش کرد (امروزه این کانی را نیکولیت می نامند)و موفق شد یک اکسید فلزی سبز از این کانی تهیه کند و از احیای این اکسید فلز سفید رنگ به دست آورد. او این فلز را نیکل نامید

مشخصات[ویرایش]

نیکل عنصری است فلزی با عدد اتمی ۲۸ و نماد علمی Ni در گروه VII و در دوره چهارم جدول تناوبی جای دارد. جرم اتمی ۵۸٫۷۱، ظرفیتها ۲ و۴ . دارای پنج ایزتوپ پایدار است.

خواص[ویرایش]

نیکل یک فلز سفید نقره‌ای است که به‌خوبی جلا می‌گیرد. از گروه آهن‌ها است که سخت و قابل انعطاف بوده، هادی جریان الکتریسیته می‌باشد و به‌راحتی با گوگرد و آرسنیک ترکیب می‌شود. با توجه به اینکه نیکل، دوام زیادی در هوا داشته، اکسیده نمی‌شود، برای تولید سکه‌های پول، فلز کاری برنج و آهن و همچنین برای ساخت ابزار آلات شیمیایی در آلیاژهای خاص مانند نقره آلمانی کاربرد دارد و معمولاً با کبالت همراه هست که هر دوی آنها در آهن‌های شهاب سنگی یافت می‌شوند. نیکل برای آلیاژهایی که بوجود می‌آورد، بسیار با ارزش می‌باشد. معمولترین حالت اکسیداسیون نیکل ، 2+ است و این در حالی است که نیکل 3+ و 1+ نیز به ندرت مشاهده می‌شوند.

محل کشف و پیدایش[ویرایش]

اکثر نیکلهای بدست آمده از دو نوع معدن بدست آمده‌اند، اولی خاکهای آجری رنگ بوده که مهمترین معدن سنگ نیکل هستند و دومی سولفید موجود در ماگمای زمین می‌باشد. منطقه Sud-bury در انتاریو، انتاریو کانادا 30% نیکل جهان را تولید می‌کند. معادن دیگر در روسیه استرالیا، کوبا، دومینکن، نروژ و اندونزی می‌باشند. با این وجود این باور وجود دارد که بیشتر نیکل موجود در زمین در هسته این سیاره تمرکز یافته است.

طرز تهیه[ویرایش]

کانیهای نیکل بر دو دسته هستند :سولفید و اکسید، کانی سولفید دو سوم مصرف جهان را به خود اختصاص داده است .کانیهای سولفید به کمک شناوری وتصفیه به اکسید نیکل ته نشین شده پالایش می‌شوند.

اکسید نیکل هم به کمک پالایش هیدرو متالوژی نظیر شستشو با آمونیاک پالایش می‌شوند.

شکلهای قابل دسترس[ویرایش]

الکترولیتی٬شمش٬دانه۲ساچمه٬گرد٬نوار٬بلورهای منفرد

احتیاط[ویرایش]

نیکل را نباید بیشتر از 0.05 mg/cm3 در مجاورت ترکیبات حلال قرار داد. همچنین به نظر می‌رسد که دود و سولفید نیکل، سرطان زا باشد. نیکل کربنیک یک گاز بسیار سمی است. تماس نیکل با پوست افراد حساس ممکن است ایجاد آلرژی کند. مقداری مجاز نیکل مصرفی در محصولاتی که با دست انسان تماس دارد، مطابق اتحادیه اروپایی می‌باشد. بر اساس یک گزارش منتشر شده در مجله Nature در سال 2002، محققین دریافته‌اند که مقدار نیکل موجود در سکه‌های یک و دو Euro بیشتر از حد استاندارد است. به نظر می‌رسد که این عمل بدلیل واکنشهای گالوانیک رخ می‌دهد.

کاربردها[ویرایش]

آلیاژ٬پوششهای محافظ آبکاری برقی٬پوشش قالب گیری برقی٬باتریهای ذخیره‌ای قلیایی٬سلول سوخت اکترود٬کاتالیزور برمتانیزه کردن گازهای سوختی و هیدروژن دهی روغنهای گیاهی٬نیکل در آب نیکل‌کاری تهیه آلیاژهای فولاد نیکل٬ورشو٬نیکل-کروم و کنستنتان کاربرد دارد.شیمی آلی به عنوان کاتالیزور پس از احیا کردن به روشهای ویژه به کار می‌رود.

منابع[ویرایش]

جستجو در ویکی‌انبار در ویکی‌انبار پرونده‌هایی دربارهٔ نیکل موجود است.
  1. M. Carnes et al. (2009). "A Stable Tetraalkyl Complex of Nickel(IV)". Angewandte Chemie International Edition 48: 3384. DOI:10.1002/anie.200804435. 
  2. S. Pfirrmann et al. (2009). "A Dinuclear Nickel(I) Dinitrogen Complex and its Reduction in Single-Electron Steps". Angewandte Chemie International Edition 48: 3357. DOI:10.1002/anie.200805862. 
  • آقاپور مقدم، سید رضا، فرهنگ عناصر.