| 11652078 12288 3054 948 1ере H.- сравнительно слабый мигрант. Его относительно мало в поверхностных водах, в живом веществе. В районах, где преобладают ультраосновные породы, почва и растения обогащены никелем.
Физические и химические свойства. При обычных условиях H. существует в виде -модификации, имеющей гранецентрированную кубич. решётку (а = 3,5236 А). Но H., подвергнутый катодному распылению в атмосфере H2, образует -модификацию, имеющую гексагональную решётку плотнейшей упаковки (а =· 2,65 А, с = 4,32 А), к-рая при нагревании выше 200 0C переходит в кубическую. Компактный кубич. H. имеет плотность 8,9 г/см3(20 0C), атомный радиус 1,24 А, ионные радиусы: Ni2+ 0,79 A, Ni3+ 0,72 A; tпл 1453 0C; tкип ок. 3000 0C; удельная теплоёмкость при 20 0C 0,440 кджДкг-К) [0,105 кал/(г· 0C)]; температурный коэфф. линейного расширения 13,3· Ю-6 (0-100 0C); теплопроводность при 25 0C 90,1 вт/(м-К) [0,215 кал! (см-сек-°С)]; тоже при 500 0C 60,01 вm/(л-К) [0,148 кал/ (см· сек· C0)]. Удельное электросопротивление при 20 0C 68,4 ном-м, т.е. 6,84 мком-см; температурный коэфф. электросопротивления 6,8-Ю-3 (0-100 0C). H.- ковкий и тягучий металл, из него можно изготовлять тончайшие листы и трубки. Предел прочности при растяжении 400-500 Мн/м2 (T е. 40-50 кгс/мм2); предел упругости 80 Мн/м2, предел текучести 120 Мн/м2; относит, удлинение 40%; модуль нормальной упругости 205 Гн/м2; твёрдость по Бринеллю 600- 800 Мн/м2. В температурном интервале от О до 631 К (верхняя граница соответствует Кюри точке) H. ферромагнитен.
Ферромагнетизм Н. обусловлен особенностями строения внеш. электронных оболочек (3d84 s2) его атомов. H. вместе с Fe (3 d°4s2) и Со (3d74s2), также ферромагнетиками, относится к элементам с недостроенной 3d-электронной оболочкой (к переходным 3d-металлам). Электроны недостроенной оболочки создают нескомпенсированный спиновый магнитный момент, эффективное значение к-рого для атомов H. составляет 6 ЦБ, где Б - Бора магнетон. Положит, значение обменного взаимодействия в кристаллах H. приводит к параллельной ориентации атомных магнитных моментов, т. е. к ферромагнетизму. По той же причине сплавы и ряд соединений H. (окислы, галогениды и др.) магнито-упорядочены (обладают ферро-, реже ферримагнитной структурой, см. Магнитная структура). H. входит в состав важнейших магнитных материалов и сплавов с минимальным значением коэфф. теплового расширения (пермаллой, монелъ-металл, инвар и др.).
В хим. отношении Ni сходен с Fe и Со, но также и с Cu и благородными металлами. В соединениях проявляет переменную валентность (чаще всего 2-валентен). H.- металл средней активности. Поглощает (особенно в мелкораздробленном состоянии) большие количества газов (H2, СО и др.); насыщение H. газами ухудшает его механич. свойства. Взаимодействие с кислородом начинается при 500 0C; в мелкодисперсном состоянии H. пирофорен - на воздухе самовоспламеняется. Из окислов наиболее важна закись NiO - зеленоватые кристаллы, практически нерастворимые в воде (минерал бунзенит). Гидроокись выпадает из растворов никелевых солей при прибавлении щелочей в виде объёмистого осадка яблочно-зелёного цвета. При нагревании H. соединяется с галогенами, образуя NiX2. Сгорая в парах серы, даёт сульфид, близкий по составу к Ni3S2. Моносульфид NiS может быть получен нагреванием NiO с серой.
С азотом H. не реагирует даже при высоких темп-pax (до 1400 0C). Растворимость азота в твёрдом H. приблизительно 0,07% по массе (при 445 0C). Нитрид Ni3N может быть получен пропусканием NH3 над NiF2, NiBr2 или порошком металла при 445 0C. Под действием паров фосфора при высокой темп-ре образуется фосфид Ni3P2 в виде серой массы. В системе Ni - As установлено существование трёх арсенидов: Ni5As2, Ni3As (минерал маухерит) и NiAs. Структурой никель-арсенидного типа (в к-рой атомы As образуют плот-нейшую гексагональную упаковку, все октаэдрич. пустоты к-рой заняты атомами Ni) обладают многие металлиды. Неустойчивый карбид Ni3C может быть получен медленным (сотни часов) науглероживанием (цементацией) порошка H. в атмосфере СО при 300 0C. В жидком состоянии H. растворяет заметное кол-во С, выпадающего при охлаждении в виде графита. При выделении графита H. теряет ковкость и способность обрабатываться давлением.
В ряду напряжений Ni стоит правее Fe (их нормальные потенциалы соответственно - 0,44 в и -0,24 в) и поэтому медленнее, чем Fe, растворяется в разбавленных кислотах. По отношению к воде H. устойчив. Органич. кислоты действуют на H. лишь после длит, соприкосновения с ним. Серная и соляная к-ты медленно растворяют H.; разбавленная азотная - очень легко; концентрированная HNO3 пассивирует H., однако в меньшей степени, чем железо.
При взаимодействии с кислотами образуются соли 2-валентного Ni. Почти все соли Ni (II) и сильных кислот хорошо растворимы в воде, растворы их вследствие гидролиза имеют кислую реакцию. Труднорастворимы соли таких сравнительно слабых кислот, как угольная и фосфорная. Большинство солей H. разлагается при прокаливании (600- 800 0C). Одна из наиболее употребительных солей - сульфат NiSO4 кристаллизуется из растворов в виде изумрудно-зелёных кристаллов NiSO4-7H2O - никелевого купороса. Сильные щёлочи на H. не действуют, но он растворяется в аммиачных растворах в присутствии (NHO2CO3 с образованием растворимых аммиакатов, окрашенных в интенсивно-синий цвет; для большинства из них характерно наличие комплексов [Ni(NHa)6]2+ и [Ni(OH)2(NH3)4]. Ha избирательном образовании аммиакатов основываются гидрометаллургич. методы извлечения H. из руд. NaOCl и NaOBr осаждают из растворов солей Ni (II), гидроокись Ni(OH)3 чёрного цвета. В комплексных соединениях Ni, в отличие от Со, обычно 2-валентен. Комплексное соединение Ni с диметилглиоксимом (C4H7O2N)2Ni служит для аналитич. определения Ni.
При повышенных темп-pax H. взаимодействует с окислами азота, SO2 и NH3. При действии СО на его тонкоизмельчённый порошок при нагревании образуется карбонил Ni(CO)4 (CM. Карбонилы металлов). Термич. диссоциацией карбонила получают наиболее чистый H.
Получение. Ок. 80% H. от общего его произ-ва (без СССР) получают из сульфидных медно-никелевых руд. После селективного обогащения методом флотации из руды выделяют медный, никелевый и пирротиновый концентраты. Никелевый рудный концентрат в смеси с флюсами плавят в электрич. шахтах или отражательных печах с целью отделения пустой породы и извлечения H. в сульфидный расплав (штейн), содержащий 10-15% Ni. Обычно электроплавке (осн. метод плавки в СССР) предшествуют частичный окислит, обжиг и окускование концентрата. Наряду с Ni в штейн переходят часть Fe, Со и практически полностью Cu и благородные металлы. После отделения Fe окислением (продувкой жидкого штейна в конвертерах) получают сплав сульфидов Cu и Ni - файнштейн, к-рый медленно охлаждают, тонко измельчают и направляют на флотацию для разделения Cu и Ni. Никелевый концентрат обжигают в кипящем слое до NiO. Металл получают восстановлением NiO в электрич. дуговых печах. Из чернового H. отливают аноды и рафинируют электролитически. Содержание примесей в электролитном H. (марка 110) 0,01%.
Для разделения Cu и Ni используют также т. н. карбонильный процесс, основанный на обратимости реакции: Ni + + 4CO <=> Ni(CO)4. Получение карбони-ла проводят при 100-200 атм и при 200-250 0C, а его разложение - без доступа воздуха при атм. давлении и ок. 200 0C. Разложение Ni(CO)4 используют также для получения никелевых покрытий и изготовления различных изделий (разложение на нагретой матрице).
В совр. "автогенных" процессах плавка осуществляется за счёт тепла, выделяющегося при окислении сульфидов воздухом, обогащённым кислородом. Это позволяет отказаться от углеродистого топлива, получить газы, богатые SO2, пригодные для произ-ва серной к-ты или элементарной серы, а также резко повысить экономичность процесса. Наиболее совершенно и перспективно окисление жидких сульфидов. Всё более распространяются процессы, основанные на обработке никелевых концентратов растворами кислот или аммиака в присутствии кислорода при повышенных темп-pax и давлении (автоклавные процессы). Обычно H. переводят в раствор, из к-рого выделяют его в виде богатого сульфидного концентрата или металлич. порошка (восстановлением водородом под давлением).
Из силикатных (окисленных) руд H. также может быть сконцентрирован в штейне при введении в шихту плавки флюсов - гипса или пирита. Восстановительно-сульфидирующую плавку проводят обычно в шахтных печах; образующийся штейн содержит 16-20% Ni, 16-18% S, остальное - Fe. Технология извлечения H. из штейна аналогична описанной выше, за исключением того, что операция отделения Cu часто выпадает. При малом содержании в окисленных рудах Со их целесообразно подвергать восстановит, плавке с получением ферроникеля, направляемого на произ-во стали. Для извлечения H. из окисленных руд применяют также гидрометаллургич. методы - аммиачное выщелачивание предварительно восстановленной руды, сернокислотное автоклавное выщелачивание и др.
Применение. Подавляющая часть Ni используется для получения сплавов с др. металлами (Fe, Cr, Cu и др.), отличающихся высокими механич., антикоррозионными, магнитными или электрич. и термоэлектрич. свойствами. В связи с развитием реактивной техники и созданием газотурбинных установок особенно важны жаропрочные и жаростойкие хромоникелевые сплавы (см. Никелевые сплавы). Сплавы H. используются в конструкциях атомных реакторов.
Значит, количество H. расходуется для произ-ва щелочных аккумуляторов и антикоррозионных покрытий. Ковкий H. в чистом виде применяют для изготовления листов, труб и т. д. Он используется также в хим. пром-сти для изготовления спец. хим. аппаратуры и как катализатор многих хим. процессов. H.- весьма дефицитный металл и по возможности должен заменяться другими, более дешёвыми и распространёнными материалами.
Переработка руд H. сопровождается выделением ядовитых газов, содержащих SO2 и нередко As2O3. Очень токсична СО, применяемая при рафинировании H. карбонильным методом; весьма ядовит и легко летуч Ni(CO)4. Смесь его с воздухом при 60 0C взрывается. Меры борьбы: герметичность аппаратуры, усиленная вентиляция. А. В. Ванюков.
Никель в организме является необходимым микроэлементом. Среднее содержание его в растениях 5,0х10-5% на сырое вещество, в организме наземных животных 1,0-10~°%, в морских-1,6х10-4%. В животном организме H. обнаружен в печени, коже и эндокринных железах; накапливается в ороговевших тканях (особенно в перьях). Физиология, роль H. изучена недостаточно. Установлено, что H. активирует фермент аргиназу, влияет на окислит, процессы; у растений принимает участие в ряде ферментативных реакций (карбо-ксилирование, гидролиз пептидных связей и др.). На обогащённых H. почвах содержание его в растениях может повыситься в 30 раз и более, что приводит к эндемич. заболеваниям (у растений - уродливые формы, у животных - заболевания глаз, связанные с повышенным накоплением H. в роговице: кератиты, кератоконъюнктивиты). и. Ф. Грибовская. Лит.: РипанР., Четяну И., Неорганическая химия, т. 2 - Металлы, пер. с рум., M., 1972, с. 581-614; Справочник металлурга по цветным металлам, т. 2 - Цветные металлы, M., 1947 (Металлургия никеля, с. 269-392); В о и н а р А. И., Биологическая роль микроэлементов в организме животных и человека, 2 изд., M., 1960; Биологическая роль микроэлементов и их применение в сельском хозяйстве и медицине, т. 1-2, Л., 1970.
НИКЕЛЬ, посёлок гор. типа, центр Печенгского р-на Мурмаяской обл. РСФСР. Расположен у оз. Куэтс-Ярви. Ж.-д. станция в 196 км к С.-З. от Мурманска. 18,8 тыс. жит. (1973). Горно-металлургич. комбинат "Печенганикель".
НИКЕЯ (греч. Nikaia), древний и средневековый город в M. Азии, совр. Изник.
НИКИЙ (Nikias) (ок. 469, Аттика,- 413 до н. э., Сиракузы), афинский гос. деятель (Др. Греция), богатый рабовладелец. После смерти Перикла возглавил умеренно-демократич. течение, выступавшее за прекращение Пелопоннесской войны (431-404 до н. э.). Именем H. назван мир, заключённый между Делосским и Пелопоннесским союзами в 421. В качестве стратега руководил успешными воен. операциями в 427-421 (против Мегары, Мелоса, Беотии, Коринфа, Киферы, на Халкидике). В 415, после возобновления войны, |
