「古老」而「年輕」的金屬——鎳

2020-12-07 新華網客戶端

鎳是一種常見的金屬元素,它既「古老」又「年輕」,古埃及、中國和巴比倫人都曾用含鎳隕鐵製造物品,但較為純淨的鎳直到1775年才被製取,並被確認為一種元素。

 

 

我國是最早使用鎳的國家之一。公元前235年,我國就開始使用鎳礦物製造硬幣,銅作為主要材料含量為78%,鎳含量僅次於銅,含量為20%。雲南出土的古代銅器中鎳含量也很高。進入近現代,隨著金屬冶煉工藝的發展,鎳被廣泛應用到各個領域。可以說,金屬鎳在人類物質文明發展過程中發揮了重要作用。

鎳的原子序數為28,原子量58.71,在元素周期表中屬於第四周期ⅧB族元素,元素符號為Ni。其密度為8.9g/cm3,熔點1452℃,沸點2730℃。

鎳是地球上含量較高的元素,位居第六,且分布較廣。地球上的鎳主要集中在地核中,其含量約為8.5%。鎳是一種親鐵元素,地表和地殼中的鎳多與鐵共生。自然界最主要的鎳礦是矽酸鎳礦、紅鎳礦(砷化鎳)與輝砷鎳礦(硫砷化鎳)。

純淨的金屬鎳呈現出銀白色光澤,具有很好的可塑性、耐腐蝕性和磁性,是發展現代國防工業、航空工業和人們日常生活中必不可少的金屬。其主要有以下用途:

(1)用於不鏽鋼生產,含鎳不鏽鋼的化學穩定性非常好,不僅能抵抗大氣、蒸汽和水的腐蝕,也能經得起各類酸、鹼、鹽的侵蝕,所以在化工、冶金、建築等領域得到了廣泛應用。

(2)用於電鍍,其使用量也佔到了所有鎳礦的15%左右。主要方式是在金屬材料的表面鍍制一層金屬鎳膜,能起到防腐蝕的作用,且要比金屬鋅膜的效果要高15%-20%。

(3)用作化學電源,鎳金屬作為製作電池的材料。如工業上已生產的Cd-Ni(鎘鎳),Fe-Ni(鐵鎳),Zn-Ni(鋅鎳 )電池和H2-Ni密封電池。

(4)用作催化劑,主要是在石油化工的氫化過程中起催化作用,增加反應效率。

(5)用於製作顏料和染料,鎳能夠形成黃橙色顏料。

(6)用於新型陶瓷的生產,能夠製成鎳鐵素體和鎳鋅鐵素體等陶瓷。

隨著社會發展,人類對鎳的需求量越來越大,對鎳礦的開採量也越來越廣,而由鎳及其化合物引起的大氣、水體、土壤等汙染問題,已引發全球關注,也激起了人們對如何合理循環利用資源這一問題的思考。

本作品為「科普中國-科學原理一點通」原創,轉載時務請註明出處。

作者: 尹佳   [責任編輯: 李浩]

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