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鎳的化學性質

鎳:銀白色金屬,密度8.9克/厘米3。熔點1455℃,沸點2730℃ 鎳。化合價2和3。電離能為7.635電子伏特。質堅硬,具有磁性和良好的可塑性。有好的耐腐蝕性,在空氣中不被氧化,又耐強堿。在稀酸中可緩慢溶解,釋放出氫氣而產生綠色的正二價鎳離子Ni2+;對氧化劑溶液包括硝酸在內,均不發生反應。鎳是壹個中等強度的還原劑。概述鎳是壹種銀白色金屬,首先是1751年由瑞典礦物學家克朗斯塔特(A.F.Cronstedt)分離出來的。由於它具有良好的機械強度和延展性,難熔耐高溫,並具有很高的化學穩定性,在空氣中不氧化等特征,因此是壹種十分重要的有色金屬原料,被用來制造不銹鋼、高鎳合金鋼和合金結構鋼,廣泛用於飛機、雷達、導彈、坦克、艦艇、宇宙飛船、原子反應堆等各種軍工制造業。在民用工業中,鎳常制成結構鋼、耐酸鋼、耐熱鋼等大量用於各種機械制造業。鎳還可作陶瓷顏料和防腐鍍層,鎳鈷合金是壹種永磁材料,廣泛用於電子遙控、原子能工業和超聲工藝等領域,在化學工業中,鎳常用作氫化催化劑。綜合性質元素名稱:鎳

元素原子量:58.69

元素類型:金屬

原子體積:(立方厘米/摩爾):6.59

元素在太陽中的含量:(ppm) :80

元素在海水中的含量:(ppm):太平洋表面 0.0001

地殼中含量:(ppm):80原子序數:28

元素符號:Ni

元素中文名稱:鎳

元素英文名稱:Nickel 鎳鈷合金

相對原子質量:58.69

核內質子數:28

核外電子數:28

核電核數:28

質子質量:4.6844E-26

質子相對質量:28.196

所屬周期:4

所屬族數:VIII

摩爾質量:59

氫化物:NiH3

氧化物:NiO

最高價氧化物化學式:Ni2O3氧化態:Main Ni+2

Other Ni-1, Ni0, Ni+1, Ni+3, Ni+4, Ni+6

密度:8.902

熔點:1453.0

沸點:2732.0

聲音在其中的傳播速率:(m/S):4900電離能 (kJ/ mol)

M - M+ 736.7

M+ - M2+ 1735.0

M2+ - M3+ 3393

M3+ - M4+ 5300

M4+ - M5+ 7280

M5+ - M6+ 10400

M6+ - M7+ 12800

M7+ - M8+ 15600

M8+ - M9+ 18600

M9+ - M10+ 21660 外圍電子排布:3d8 4s2

核外電子排布:2,8,16,2

晶體結構:晶胞為面心立方晶胞,每個晶胞含有4個金屬原子。 鎳晶胞參數:

aa = 352.4 pm

b = 352.4 pm

c = 352.4 pm

α = 90°

β = 90°

γ = 90° 莫氏硬度:4

顏色和狀態:銀白色金屬

原子半徑:1.62

常見化合價:+2,+3發現發現人:克朗斯塔特

發現時間和地點:1751 瑞典

元素來源:鎳黃鐵礦[(Ni,Fe)9S8] 鎳鋅磁芯

發現過程:1751年,瑞典的克郎斯塔特,用紅砷鎳礦表面風化後的晶粒與木炭***熱,而制得鎳。

鎳在地殼中含量不小,大於常見金屬鉛、錫等,但明顯比鐵少得多,而且鎳和鐵的熔點不相上下,因此註定它比鐵發現得晚。17世紀末,歐洲人開始註意鎳砒(砷)礦。當時德國用它來制造青色玻璃,采礦工人稱它為kupfernickel。“kupfer”在德文中是“銅”;“nickel”是罵人的話,大意是“騙人的小鬼”。因此這壹詞可以義譯為“假銅”。當時人們認為它是銅和砷的混合物。瑞典化學家克隆斯特研究了這個礦物,他得到了少量與銅不同的金屬。他在1751年發表研究報告,認為這是壹種新金屬,就稱它為nickel,這也就是鎳的拉丁名稱niccolum和符號Ni的來源。鎳在歐洲被發現後,德國人首先把它摻入銅中,制成所謂日耳曼銀,或稱德國銀,也就是中國的白銅。來源及用途元素來源:礦石經煆燒成氧化物後,用水煤氣或碳還原而制得。

元素用途:主要用來制造不銹鋼和其他抗腐蝕合金,如鎳鋼、鉻鎳鋼及各種有色金屬合金,含鎳成分較高的銅鎳合金,就不易腐蝕。也作加氫催化劑和用於陶瓷制品、特種化學器皿、電子線路、玻璃著綠色以及鎳化合物制備等等。具有鐵磁性的金屬元素,它能夠高度磨光和抗腐蝕。主要用於合金(如鎳鋼和鎳銀)及用作催化劑(如拉內鎳,尤指用作氫化的催化劑) ,可用來制造貨幣等,鍍在其他金屬上可以防止生銹。同位素最穩定的同位素:

同位素 豐度 半衰期 衰變模式 衰變能量 衰變產物

MeV

56Ni 人造 6.077天 電子捕獲 2.136 56Co

58Ni 68.077 % 穩定

59Ni 人造 76,000年 電子捕獲 1.072 59Co

60Ni 26.233 % 穩定

61Ni 1.14 % 穩定

62Ni 3.634 % 穩定

63Ni 人造 100.1年 β衰變 2.137 63Cu

64Ni 0.926 % 穩定 基本知識在自然界,最主要的鎳礦是紅鎳礦(砷化鎳)與輝砷鎳礦(硫砷化鎳)。古巴是世界上最著名的蘊藏鎳礦的國家,在多米尼加也有大量的鎳礦。

金屬鎳主要用於電鍍工業,鍍鎳的物品美觀、幹凈、 鎳鉻線又不易銹蝕。極細的鎳粉,在化學工業上常用作催化劑。

鎳大量用於制造合金。在鋼中加入鎳,可以提高機械強度。如鋼中含鎳量從2.94%增加到了7.04%時,抗拉強度便由52.2公斤/毫米2增加到72.8公斤/毫米3。鎳鋼用來制造機器承受較大壓力、承受沖擊和往復負荷部分的零件,如渦輪葉片、曲軸、連桿等。含鎳36%、含碳0.3-0.5%的鎳鋼,它的膨脹系數非常小,幾乎不熱脹冷縮,用來制造多種精密機械,精確量規等。含鎳46%、含碳0.15%的高鎳鋼,叫“類鉑”,因為它的膨脹系數與鉑、玻璃相似,這種高鎳鋼可熔焊到玻璃中。在燈泡生產上很重要,可作鉑絲的代用品。壹些精密的透鏡框,也用這種類鉑鋼做,透鏡不會因熱脹冷縮而從框中掉下來。由67.5%鎳、16%鐵、15%鉻、1.5%錳組成的合金,具有很大的電阻,用來制造各種變阻器與電熱器。

鈦鎳合金具有“記憶”的本領,而且記憶力很強,經過相當長的時間,重復上千萬次都準確無誤。它的“記憶”本領就是記住它原來的形狀,所以人們稱它為“形狀記憶合金”。原來這種合金有壹個特性轉變溫度,在轉變溫度之上,它具有壹種組織結構,而在轉變溫度之下,它又有另壹種組織結構。結構不同,性能也就不同。例如:壹種鈦鎳記憶合金,當它在轉變溫度之上時,很堅硬,強度大,而在這個溫度以下,它卻很軟,容易冷加工。這樣,當我們需要它記憶什麽形狀時,就把它做成那種形狀,這就是它的“永久記憶“形狀,在轉變溫度以下,由於它很軟,我們便可以在相當大的程度內使其任意變形。而當需要它恢復到原來形狀時,只要把它加熱到轉變溫度以上就行了。

鎳具有磁性,能被磁鐵吸引。而用鋁、鈷與鎳制成的合金,磁性更強了。這種合金受到電磁鐵吸引時,不僅自己會被吸過去,而且在它下面吊了比它重六十倍的東西,也不會掉下來。這樣,可以用它來制造電磁起重機。鎳的鹽類大都是綠色的。氫氧化鎳是棕黑色的,氧化鎳則是灰黑色的。氧化鎳常用來制造鐵鎳堿性蓄電池。二價鎳離子常用丁二酮肟來鑒定,在氨性溶液中,鎳離子(Ni2+)與丁二酮肟(Dimethylglyoxime)生成鮮紅色沈澱(Ni(dmgH)2)。