Никель – серебристо-серый, пластичный, ковкий металл. Относится к переходным металлам, то есть, может проявлять и кислотные, и щелочные свойства. В нормальных условиях никель покрывается оксидной пленкой, а потому и малоактивен. Отличие от других схожих элементов состоит в том, что его оксидная пленка не уменьшает блеск. И сегодня мы расскажем вам об использовании никеля в промышленности, применении его сплавов в строительстве и иных сферах жизни.
Немного истории
За много лет до этого чудесного открытия горняки из Саксонии были знакомы с рудой, которую можно было принять за медную руду. Попытки извлечь из этого материала медь были тщетными. Почувствовав себя обманутыми, руду стали называть «купферникель» (по-русски — «медный дьявол»).
Этой рудой заинтересовался эксперт по минералам Крондстедт. После долгих трудов получился новый металл, который и назвали никелем. Эстафету по исследованию перехватил Бергман. Он еще больше очистил металл и пришел к заключению, что данный элемент напоминает железо.
Физические свойства никеля
Никель входит в десятую группу элементов и находится в четвертом периоде таблицы Менделеева под атомным номером 28. Если в таблице вы уведете символ Ni, это и есть никель. Он имеет оттенок желтый, на серебристой основе. Даже на воздухе металл не становится блеклым. Твердый и достаточно вязкий. Хорошо поддается ковке, благодаря чему можно изготовить очень тонкие изделия. Прекрасно полируется. Никель можно притянуть с помощью магнита. Даже при температуре 340 градусов со знаком минус просматриваются магнитные особенности никеля. Никель — это металл, стойкий к коррозии. Он проявляет слабую химическую активность. Что можно сказать про химические свойства никеля?
Как все металлы
Никель — металл. Поэтому имеет общие металлические свойства:
- Ковкость;
- Металлический блеск;
- Пластичность;
- Теплопроводность (небольшая);
- Электропроводимость;
- Упругость.
Физические свойства
Как простое вещество металл имеет блестящий светло-серебристый оттенок. Он устойчив к щелочной, водной, кислотной коррозии. Обладая пластичностью, ковкостью и собственными свойствами:
- Температура плавления 1450 °С.
- Температура кипения 2830 °С.
- Теплопроводность 92 Вт/м.
- Плотность 8,9 кг/дм3.
Оптические свойства металла
Для определения атомов элемента используют двунатриевую соль уксусной кислоты, антраниловую кислоту. Оптическую плотность измеряют Х=1000 ммк. Элемент находят в присутствии кальция, хрома, ртути, алюминия, циркония. Но невозможно найти с медью, железом (см. Железные руды – основа современного производства), кобальтом, висмутом, серебром. В отраженном свете имеет голубоватый цвет.
Исследования кристаллизации
Кристаллические тела – это металлы, сплавы. Их атомы располагаются в вершинах кристаллических решеток. В процессе кристаллизации образуются разные кристаллические решетки. Имеет гранецентрированную кубическую. Он образует две аллотропические модификации:
- a-Ni при температуре ниже 245°С;
- p-Ni.
Проведено исследование процесса кристаллизации жидкого никеля. Количество атомов в жидкости возрастает при понижении температуры. Сделан вывод, что сначала элемент имеет рыхлую структуру. Затем группы атомов восстанавливаются.
Химические свойства
Что необходимо для определения качественного состава никеля? Здесь следует перечислить из каких атомов (а именно их количества) состоит наш металл. Молярная масса (ее еще называют атомной массой) равна 58,6934 (г/моль). С измерениями продвинулись дальше. Радиус атома нашего металла 124 пм. При измерении радиуса иона, результат показал (+2е) 69 пм, а число 115 пм – это ковалентный радиус. По шкале известного кристаллографа и великого химика Полинга, электроотрицательность равна 1,91, а потенциал электронный — 0,25 В.
Действия воздуха и воды на никель практически ничтожны. То же можно сказать и о щелочи. Почему этот металл так реагирует? На его поверхности создается NiO. Это покрытие в виде пленки, которая не дает окисляться. Если никель раскалить до очень высокой температуры, тогда он начинает проявлять реакцию с кислородом, а также воздействует с галогенами, причем со всеми.
Если никель попадет в азотную кислоту, то реакция не заставит себя ждать. Также он охотно активизируется в растворах с содержанием аммиака.
Но не вся кислота действует на никель. Такие кислоты, как соляная и серная, растворяют его очень медленно, но верно. А попытки проделать то же самое с никелем в фосфорной кислоте вообще не увенчались успехом.
Симптомы и признаки острого и хронического отравления никелем
Наиболее простым и относительно безобидным видом отравления является аллергия на никель. Дерматологи знают, что этот металл является одной из самых часто возникающих причин контактного дерматита аллергического типа. Даже 2008 год прошел под эгидой никеля, который американским обществом изучения контактного дерматита был признан «аллергеном года», что говорит о важности проблемы. Именно за счёт аллергических свойств этого металла в странах Евросоюза законодательно ограничены предельно допустимые концентрации никеля в тех металлических изделиях, которые непосредственно контактируют с человеческой кожей. Это различные браслеты, брелки, ключи, дверные ручки, заклепки и «молнии», оправы для очков и прочие изделия. Дерматит бывает первичным и вторичным (системным).
Никель в природе
Домыслы ученых заключаются в том, что ядро нашей планеты — это сплав, в котором железа содержится 90 %, а никеля в 10 раз меньше. Есть наличие кобальта — 0,6 %. В процессе вращения в слой земного покрытия выбрались атомы никеля. Они-то и являются основателями сульфидно медно-никелевых руд, вместе с медью, серой. Некоторые более смелые атомы никеля на этом не остановились и пробивали дорогу дальше. На поверхность атомы стремились в компании с хромом, магнием, железом. Далее попутчики нашего металла окислялись и отсоединялись.
На поверхности земного шара имеют место кислые породы и ультраосновные. По наблюдению ученых, содержание никеля в кислых породах гораздо ниже, чем в ультраосновных. Поэтому почва и растительность там достаточно хорошо обогащены никелем. А вот путешествие обсуждаемого героя в биосфере и воде оказалось не так заметно.
Медь на годовщину
Изделия из меди еще с давних времен было принято вручать супругу или супруги на годовщину их свадьбы. На сегодняшний день традиции не утратили свою актуальность. Это обуславливается не только поверьями о том, что медь скрепляет узы брака, но также оказывает благотворительное воздействие на организм, а точнее:
- оказывает положительные свойства на психику;
- способствует улучшению обменных веществ.
Именно поэтому современная нетрадиционная медицина рекомендует носить медные украшения. Медь чаще всего дарят на седьмую годовщину свадьбы, однако, не стоит ждать так долго, можно порадовать свою половинку вещью из бронзы. Сплав не утратил своих положительных свойств, поэтому будет также оказывать вышеперечисленные свойства. Помимо этого, бронзовые аксессуары или сувениры имеют привлекательный вид и гарантированно порадуют вашу супругу.
Дополнительно можно отметить, что некоторые пары заказывают литье уникальных монет, на которых выгравировано число их первого поцелуя, свадьбы или знакомства. Такие подарки по поверьям приносят в семью богатство.
Но если отбросить суеверия, монетка не утратит свою актуальность в качестве подарка за счет своей оригинальности.
Никелевые руды
Промышленно-никелевые руды делятся на два типа.
- Сульфидные медно-никелевые. Минералы: магний, пирротин, кубанит, милерит, петландит, сперрилит — вот что содержится в этих рудах. Спасибо магме, которая их образовала. Из сульфидных руд можно также получить палладий, золото и многое другое.
- Силикатные никелевые руды. Они неплотные, похожие на глину. Руды этого типа бывают железистые, кремнистые, магнезиальные.
Где применяется никель
Обширно никель применяется в такой мощной отрасли, как металлургия. А именно в изготовлении самых разнообразных сплавов. В основном в сплав входит железо, никель и кобальт. Существует много сплавов, в основу которых входит именно никель. Соединяется наш металл в сплав, например, с титаном, хромом, молибденом. Никель также используется, чтобы защитить продукцию, которая быстро подвергается коррозии. Эту продукцию никелируют, то есть создают специальное никелевое покрытие, которое не дает коррозии сделать свое противное дело.
Никель — это очень хороший катализатор. Поэтому он активно используется в химической промышленности. Это приборы, химпосуда, аппараты для различного применения. Для химреагентов, продовольствия, доставки щелочей, хранения эфирных масел используют цистерны и резервуары из никелевых материалов. Без этого металла не обходятся в атомной технике, телевидении, в самых разных приборах, список которых очень длинный.
Если заглянуть в такую сферу, как приборостроение, а следом в сферу машиностроения, то можно заметить, что аноды и катоды – это никелевые листы. И это далеко не весь перечень применения такого просто чудесного металла. Не стоит преуменьшать значение никеля и в медицине.
Кованые изделия – подарок на века
Этому разделу стоит уделить особое внимание по причине того, что кованые изделия можно дарить абсолютно всем, благодаря разнообразию конструкций, которые изготавливаются на сегодняшний день. Таким образом, предметы из чугуна могут отлично подойти вашей девушке, бабушке с дедушкой, друзьям и даже начальству. Например, для частного дома будет актуально заказать оригинальный фонарь вместе с лавочкой. Проводить теплые летние вечера на таком красочном изделии будет восхитительно, оригинальность идеи гарантированно порадует виновников торжества.
Также вы можете дарить замечательные коробочки из стали, где ваша супруга или мама сможет хранить драгоценные украшения. Только взгляните на работу мастера своего дела. В чем же преимущество таких подарков?
Давайте кратко рассмотрим, почему стоит обратить внимание именно на такие конструкции.
- Чугунные кованые изделия имеют долгий срок службы благодаря своей устойчивости к механическим воздействиям. Подобная вещь может перейти по наследству к внукам или даже правнукам, не утратив своей первоначальной формы.
- Практичность подарков не имеет границ. Ковать можно различные предметы: мангалы, лавочки, фонари, статуэтки, украшения для лужайки на заднем дворе, искусственные цветы в качестве подарка девушке и многое другое, в данном случае можно выполнять все, на что хватает фантазии мастера.
- Железные конструкции будут отлично смотреться в любом интерьере, будь то старенький деревянный дом или коттедж, созданный на современный лад, во дворе частного участка или на балконе многоэтажного дома.
Как можно заметить, презенты такого типа подойдут каждому. Они будут подчеркивать индивидуальность общего интерьера или просто радовать глаз своего владельца, и главное, вызовут улыбку у виновника торжества.
Никель в медицине
Никель в медицине используется очень широко. Для начала возьмем инструменты, необходимые для проведения операции. Результат операции зависит не только от самого врача, но и от качества инструмента, которым он работает. Инструменты подвергаются многочисленным стерилизациям, и если они изготовлены из сплава, в который не входит никель, то коррозия не заставит себя долго ждать. А инструменты, сделанные из стали, которая содержит никель, гораздо дольше служат.
Если говорить об имплантатах, для их изготовления пускают в ход никелевые сплавы. Никельсодержащая сталь обладает высокой степенью прочности. Приспособления для фиксации костей, протезы, винты — все сделано из этой стали. В стоматологии имплантаты тоже заняли свои крепкие позиции. Бюгели, брекеты из нержавеющей стали используют ортодонты.
Условия и ограничения приема лома
Порядок приема металлолома утвержден Правительством Российской Федерации и распространяется на предприятия занимающиеся:
- переработкой;
- перепродажей;
- сбором лома.
Прием никелевого лома осуществляется как у юридических лиц, так и у граждан, достигших дееспособного возраста, на основании письменного заявления
.
Физическое лицо также обязано предъявить документ удостоверяющий личность.
Представитель организации
должен иметь при себе дополнительно:
- сопроводительные документы на лом;
- доверенность на него;
- доверенность на получение денег;
- копию акта на списание оборудования, которое сдается в качестве лома.
Сдача металлолома идет по следующим правилам
:
- Чистота
. Никель и его сплавы не должны быть загрязнены посторонними элементами и сплавами, а также содержать опасные, токсичные примеси. На металле должны отсутствовать следы краски, масла и горючих материалов. - Лом перед сдачей должен быть отсортирован
по видам, группам, маркам, категориям, сортам. Дороже ценится кусковой металл, стружка и проволока – дешевле. - Качество
. Чем выше содержание никеля в сплаве, тем выше его стоимость. - Величина
партии. За крупные партии металлолома многие компании-ломозаготовители готовы платить больше, добавляя дополнительный процент к своей стандартной цене закупки. За тонну цветного металла предложат максимальную цену.
Сдачу лома никеля и его сплавов лучше производить официальным компаниям
, которые:
- имеют все необходимые для осуществления подобной деятельности;
- располагают нужными технологическими и материальными возможностями.
Более высокую цену за металлолом предлагают перерабатывающие заводы, посредники ведут скупку по заниженной стоимости.
Никель в живых организмах
Если смотреть на мир снизу-вверх, то картина вырисовывается примерно такая. Под ногами у нас почва. Содержание никеля в ней больше чем в растительности. Но если рассмотреть эту растительность под той призмой, которая нас интересует, то большое содержание никеля находится в бобовых. А в злаковых культурах процент никеля возрастает.
Рассмотрим коротко среднее содержание никеля в растениях, морских и наземных животных. И конечно же, в человеке. Измерение идет в весовых процентах. Итак, масса никеля в растениях 5*10-5. Наземные животные 1*10-6, морские животные 1,6*10-4. И у человека содержание никеля 1-2*10-6.
Добывают везде
Элемент Ni не встречается в чистом виде, только в оксидах, сульфидах и силикатах. Добыча никеля ведется на всех континентах, а плавильни расположены в 25 странах. Большие объемы вторичного, первичного металла поступают на мировой рынок никеля. Запасают никель на известных месторождениях. Где же добывают никель? Основные районы добычи никеля:
- Канада,
- Россия,
- Австралия,
- Куба,
- Албания,
- Греция,
- Украина.
Месторождения никеля на морском дне превышают содержание металла на суше. База запасов никеля сможет содержать Землю больше ста лет. Так что потребление никеля может быть высоким.
Уникальные месторождения оказывают влияние на развитие горной промышленности. Добыча никеля в мире ведется в 410 месторождениях. Уникальные месторождения в России находятся в Норильске-1, Талнахском и Октябрьском. В мире имеются 2 месторождения в Канаде, 3 в Австралии, 1 в Китае, в Греции, в Новой Каледонии, 2 в Индонезии.
Где же добывают никель в России? В настоящее время страна обладает богатыми запасами ресурса, занимая первое место в мире по его производству. Добыча никеля в России происходит в Таймырском округе (69%), Мурманской области (17%), Урале (11%).
Производство никеля в России ведётся:
- ОАО ГМК «Норильский никель»(95%);
- ОАО «Южурал-никель»;
- ОАО «Уфалейский никелевый комбинат»;
- ЗАО ПО «Режникель».
Производство никеля в мире:
- «Vale Inco Ltd» в Канаде;
- «Western Mining Corp.» в Австралии;
- «Jinchuan Group Co. Ltd» в Китае;
- « Goro Vale» в Новой Каледонии.
Роль никеля в организме человека
Здоровым и красивым человеком хочется быть всегда. Никель — это один из важных микроэлементов в организме человека. Никель обычно накапливается в легких, почках и печени. Скопления никеля у человека встречается в волосах, щитовидной и поджелудочной железе. И это далеко не все. Чем же занимается металл в организме? Тут можно смело сказать, что он и швец, и жнец, и на дуде игрец. А именно:
- не без успеха старается помогать обеспечивать клетки кислородом;
- окислительно-восстановительные работы в тканях тоже ложатся на плечи никеля;
- не стесняется поучаствовать в регулировании гормонального фона организма;
- благополучно окисляет витамин С;
- можно отметить его причастность в обмене жиров;
- отлично никель влияет на кроветворение.
Хотелось бы отметить огромное значение никеля в клетке. Этот микроэлемент оберегает мембрану клетки и нуклеиновые кислоты, а именно их конструкцию.
Хотя перечень достойных трудов никеля можно продолжить. Из вышеперечисленного заметим, что никель организму необходим. Этот микроэлемент в наше тело поступает через пищу. Обычно никеля в организме хватает, ведь его нужно совсем немного. Тревожные звоночки недостатка нашего металла – это появление дерматита. Вот такое значение никеля в организме человека.
Общие сведения
Никель – пластичный и ковкий металл серебристо-белого цвета. Химическая активность невысока: с кислотами реагирует медленно, с щелочами – не вступает в реакцию. На воздухе элемент покрывается оксидной пленкой.
Происхождение названия соединения связано со злым духом – гномом, который в немецкой мифологии, как бы подбрасывал саксонским горнякам, ищущим медь, похожий минерал – красный никелевый колчедан NiAs, так называемый мышьяково-никелевый блеск. В результате безуспешных попыток выплавить медь из данной руды, разъяренные рудокопы присвоили новому металлу названия «Kupfernickel» и «Nickel», что означало «Медный дьявол» и «Озорник» соответственно. Сегодня слово “Никкел”, на языке немецких горняков, до сих пор означает ругательство.
В органах человека данный микроэлемент в наибольшем количестве концентрируется в гипофизе (черном веществе среднего мозга), печени, поджелудочной железе, надпочечниках. Никель, поступивший в организм с продуктами питания, усваивается в пищеварительном тракте человека на 1 – 10 %. При этом апельсиновый сок, молоко, кофе, чай, аскорбиновая кислота снижают его абсорбцию. Беременность, кормление грудью, дефицит железа, наоборот, увеличивают всасывание минерала.
Транспортируется никель непосредственно с альбумином сыворотки. Интересно, что в плазме крови элемент содержится преимущественно в связанном состоянии с белками альфа–1–гликопротеином и никелоплазмином (альфа–2–макроглобулином).
«Отработанное» соединение на 95 % выводится из организма человека с фекалиями, а оставшиеся 5 % – с желчью, потом, мочой.
Несмотря на положительные свойства микроэлемента, помните, никель – активный аллерген, который вызывает экзему, контактный дерматит у людей, чувствительных к данному металлу. Возможные причины развития побочных реакций – контакт бытовых предметов, заклепок на одежде, украшений, в составе которых присутствует элемент, с кожей.
Сплавы из никеля
Существует много разных сплавов из никеля. Отметим основные три группы.
К первой группе относятся сплавы никеля и меди. Они так и называются никель-медные сплавы. В каких бы соотношениях ни сплавляли эти два элемента, результат потрясающий и главное – без неожиданностей. Однородный сплав гарантирован. Если в нем присутствует больше меди, чем никеля, то более ярко выражаются свойства меди, а если преобладает никель, сплав проявляет характер никеля.
Никель-медные сплавы популярны в производстве монет, машинных деталей. Сплав Константин, в котором почти 60 % меди, а остальное никель, используется для того, чтобы создать аппаратуру более высокой точности.
Рассмотрим сплав с никелем и хромом. Нихромы. Устойчивы к коррозии, кислотам, жаропрочные. Такие сплавы применяют для реактивных двигателей, атомных реакторов, но только в том случае, если в них присутствует до 80 % никеля.
Перейдем к третьей группе сплавов. Это сплавы с железом. Делят их на 4 вида.
- Жаропрочный – стойкий к высоким температурам. Такой сплав почти на 50 % содержит никель. Здесь сочетание может быть с молибденом, титаном, алюминием.
- Магнитные — увеличивают магнитную проницаемость, часто используют в электротехнике.
- Антикоррозийные – без этого сплава не обойтись при производстве химического оборудования, а также при работе в агрессивной среде. В сплав входит молибден.
- Сплав, сохраняющий свои размеры и упругость. Термопара в печи. Именно сюда идет такой сплав. При нагревании сохраняются размеры габаритов, и упругость не теряется. Сколько никеля нужно, чтобы сплав был с такими свойствами? Металла в сплаве должно быть приблизительно 40 %.
Подарки супругов
Обмениваться символичными подарками на каждую годовщину свадьбы – это милая традиция, которая способствует укреплению семьи.
Супруг любимой жене может подарить украшения. При желании можно найти стильные серьги или браслет из никеля. Но сначала нужно убедиться, что у супруги нет аллергии на близкий контакт с никелем. Если такой уверенности нет, то лучше приобрести украшение из серебра или белого золота. А чтобы не нарушать традиций, можно приобрести милую безделушку из никеля, например, статуэтку или подсвечник. Дополнит подарок красивый букет цветов или коробка с любимыми сладостями жены.
Мужу в день никелевой свадьбы, также, можно дарить украшения. Это может быть перстень или браслет из белого металла. Прекрасный вариант подарка- запонки из никеля.
Если супруг украшения не носит, можно приобрести другие металлические аксессуары в зависимости от его предпочтений. Вот некоторые идеи подарков:
- качественная зажигалка и пепельница из белого метала;
- металлическая фляга;
- портсигар;
- шкатулка для хранения визиток;
- различные офисные аксессуары – мобили, подставки под ручки и пр.
Супругу будет еще приятнее, если на подарке будет сделана дарственная гравировка.
Кстати, подарки любимому супругу и супруге не обязательно должны быть материальными. Многие предпочтут очередному сувениру подарок-впечатление. Если есть возможность, то хорошо бы отправиться в небольшое путешествие вдвоем. Дела не отпускают из города? Можно ограничиться романтической прогулкой в выходной день. Например, посетить места, где будущие супруги назначали друг другу свидания, пока еще не были женаты, а потом устроить романтический ужин в ресторане.
Прекрасный вариант подарка – билеты на концерт любимого исполнителя или интересный спектакль. Только нужно выбирать программу, которая будет интересна обоим супругам. Так, если муж терпеть не может балет, не стоит покупать ему в качестве подарка билеты на трехчасовой спектакль. А супругу нужно хорошо подумать, будет ли рада его жена посетить футбольный матч, если она совершенно не интересуется спортом. Впрочем, люди, прожившие вместе 12 лет, как правило, прекрасно осведомлены об интересах своей «половины», поэтому вероятность грубой ошибки с выбором развлекательной программы невелика.
Никель в быту
Если оглядеться вокруг, то можно понять, что никелевые сплавы окружают человека везде. Начнем с мебели. Сплав защищает основу мебели от повреждений, вредных воздействий. Обратим внимание на фурнитуру. Хоть на оконную, хоть на мебельную. Она может долго эксплуатироваться и очень симпатично смотрится. Продолжим нашу экскурсию в ванную. Здесь без никеля никак. Лейки для душа, кран, смеситель — все это никелированное. Благодаря этому можно забыть, что такое коррозия. И не стыдно посмотреть на изделие, потому что выглядит мило и поддерживает декор. Детали с никелированным покрытием встречаются в декоративных строениях.
Никель никак нельзя назвать второстепенным металлом. Разные минералы и руды могут похвастаться наличием никеля. Радует, что такой элемент присутствует на нашей планете и даже в теле человека. Здесь он играет не последнюю скрипку в кроветворных процессах и даже в ДНК. Обширно используется в технике. Свое главенство никель одержал благодаря химической стойкости при защите покрытий.
Никель – это металл, у которого большое будущее. Ведь в некоторых сферах он незаменим.
Использование материала в строительстве
Мировая добыча никеля в 1887 году составляла всего 600 т. Металл применялся для изготовления монет. Но уже с 80-ых годов никелевая промышленность стала активно развиваться. Толчком послужила высокая коррозионная стойкость металла, а, главное, его сплавов.
- Никелирование в качестве способа «облагородить» изделие также стало применяться с конца 19 века и только в 30-х годах 20 века было вытеснено хромированием. В строительстве же и сейчас используют никелированные детали при сооружении самых разных декоративных конструкций.
- По тем же причинам никелированные детали используются в производстве мебели. Слой металла не только придает изделию блеск и красивый цвет, но и защищает каркас от любых внешних воздействий.
- Декоративные качества обуславливают еще одну сферу применения – фурнитура для мебели, окон, дверей, бытовой техники и так далее. Ручки, петли, накладные элементы из металла прекрасно смотрятся и служат очень долго.
- Никелированные краны, смесители, душевые лейки и другие ванные аксессуары никогда не выходят из моды, так как никелевый слой обеспечивает изделиям превосходный внешний вид и исключительную стойкость к коррозии любого вида. Конечно, по декоративности этот вариант уступает бронзе, ведь основой здесь служит сталь, а она не отличается ковкостью. Но серебристый цвет и нетускнеющий блеск тоже привлекательны.
- Гораздо шире применяются сплавы с никелем, в особенности различные нержавеющие и конструкционные стали. Представить себе современное строительство без участия металлопроката нереально.
Никель – металл, отличающийся высокой коррозионной стойкостью и способный сообщать это свойство своим сплавам. Это качество чаще всего служит причиной использования металла.
О химическом никелировании расскажет данное видео:
