鎳是一種非常流行的化學元素,化學符號為「 Ni」。該元素的原子序數為28。該過渡金屬在白色銀色表面上具有輕微的金色反射。鎳位於國際純和應用化學聯合會提供的當前風格周期表的第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)。它們位於元素周期表的D族過渡金屬中。鎳表現出的硬度和延展性。
鎳的發生
鎳不作為純天然金屬存在。它的出現是以不同礦物的形式出現的,例如矽酸鹽,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。這些產品分布在澳大利亞,前蘇聯,加拿大,古巴,印度尼西亞和美國。就全球鎳材料供應商而言,加拿大安大略省的薩德伯裡地區脫穎而出,因為它提供了全球鎳市場的約30%。據信,地球的核心富含鎳和其他各種元素的礦物質。
鎳的物理性質
鎳是銀白色的。堅硬,可延展且易延展的金屬。它屬於鐵族,具有很高的拋光度。它是熱和電的良好導體。在其熟悉的化合物中,鎳是二價的,儘管它具有其他化合價。它還會形成許多複雜的化合物。大多數鎳化合物是藍色或綠色。鎳在稀酸中緩慢溶解,但像鐵一樣,在用硝酸處理時會變得鈍化。細碎的鎳吸收氫。
鎳的合金
鎳一直是各行各業非常重要的元素,因為鎳是一種極易適應的材料,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(例如噴氣發動機的葉片)的最佳選擇。這些合金抗腐蝕。這就是為什麼鎳合金「蒙乃爾合金」(Monel)用於深層密封採礦應用中的原因,在這些應用中海水會產生持續的腐蝕危險。
鎳合金也作為非鐵金屬出現,具有提高的韌性和強度,強大的耐腐蝕性,並能承受極高的溫度。由於純鎳是過渡金屬族群中閃閃發光的銀白色元素,並且堅硬,易延展且具有延展性。鎳也非常堅韌並且具有非常好的耐腐蝕性。因此,出於同樣的原因,鎳還為製造高級合金提供了極好的基礎。
列出了一些著名的鎳合金:
鋁(鎳,錳,鋁,矽)
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,有時是鎢)
蒙乃爾金屬(銅,鎳,鐵,錳)
鎳的化學性質
空氣與鎳的化學反應
空氣在大氣條件下不會與鎳發生化學反應。精確顆粒的鎳金屬會與空氣發生化學作用。在反應下,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反應不會完全完成,而是會產生部分氧化鎳。化學反應如下
O2(氣體)+ 2Ni(固體)→2NiO(固體)
鎳與水和鎳的反應
在正常條件下,水不會與鎳金屬發生反應。
滷素與鎳的反應
氟氣(符號為F2)不會與鎳完全反應,但反應非常緩慢。鎳的這種化學性質使其合金成為製造氟容器的重要金屬。
當滷素(例如氯,Cl2,溴,Br2或碘)與鎳化學反應時,它們會形成二氯化鎳(符號化為NiCl2),二溴化鎳(符號化為NiBr2)和二碘化鎳(符號化為NiI2)。化學反應如下
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
稀硫酸具有吸收鎳金屬並產生溶液的能力,該溶液的水象徵性地表示為Ni(II)離子,而氫氣則象徵性地表示為H2。實際上,Ni(II)以濃重的膚色存在,象徵性地表示為[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,象徵性地表示為HNO3,在鐵的外圍化學反應,象徵性地表示為Fe,並鈍化並保護表面。因此,它也用於鈍化。
鹼與鎳的反應
鎳不會與氫氧化鈉水溶液發生化學反應,象徵性地為NaOH
用途
它被廣泛用於製造不同的不鏽鋼。一些不鏽的例子:
鎳還用於多種鐵基合金中,例如 1.4404材料和低碳奧氏體不鏽鋼, 1.4571不鏽鋼;以及 鈦奧氏體材料, 316L不鏽鋼和低碳奧氏體材料 以及 C45中碳鋼等級
鎳還用於生產其他耐腐蝕合金,例如:
因瓦(R)
哈氏合金(R)
Monel(R)
Inconel(R)
銅鎳合金還用於專門的管道,廣泛用於製造海水淡化廠,以將海水轉化為淡水。
鎳在 奧氏體不鏽鋼, 鑄鐵和有色合金中用作合金元素。它也用於鎳基合金中,這些鎳基合金適用於更具挑戰性的應用。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。