НИКАЛ: ИСТОРИЈА, СВОЈСТВА, СТРУКТУРА, УПОТРЕБЕ, РИЗИЦИ - ХЕМИЈА - 2025

Никла је транзиција металом бели хемијски симбол Ни. Тврдоћа му је већа од чврстоће гвожђа, поред тога што је добар проводник топлоте и електричне енергије, и уопште се сматра металом који није веома реактиван и врло је отпоран на корозију. У свом чистом је стању сребрна са златним нијансама.

1751. године Акел Фредрик Цронстед, шведски хемичар, успео је да га изолује из минерала познатог као Купферницкел (ђаволов бакар), извађен из рудника кобалта у шведском селу. У почетку је Цронстед мислио да је минерал бакар, али изолирани елемент се показао белим, другачијим од бакра.

Никалне сфере у којима кроз њу блистају њени златни тонови. Извор: Рене Раусцх

Цронстед је елемент назвао никлом, а касније је утврђено да је минерал зван купферницкел био николит (никл-арсенид).

Никал се извлачи углавном из два лежишта: магнетских стена и других сегрегација земљине магме. Минерали су сумпорни у природи, попут пентладита. Други извор никла су латерити, са минералима богатим никлом, као што је гарниерит.

Главна примена никла је у стварању легура са много метала; на пример, укључен је у производњу нехрђајућег челика, индустријску активност која троши око 70% светске производње никла.

Поред тога, никл се користи у легурама као што је алницо, легура магнетне природе намењена производњи електромотора, звучника и микрофона.

Никељ је почео да се користи у прављењу новчића средином 19. века. Међутим, његова употреба сада је замењена употребом јефтинијих метала; иако се и даље користи у неким земљама.

Никал је битан елемент за биљке, јер активира ензим уреаза који интервенише у разградњи урее до амонијака, а биљке могу да користе као извор азота. Поред тога, уреа је токсично једињење које биљкама изазива озбиљну штету.

Никал је елемент велике токсичности за људе, постоје докази да је канцерогени агенс. Поред тога, никал узрокује контактни дерматитис и развој алергија.

Историја

Антика

Човек је од давнина знао за постојање никла. На пример, никл проценат од 2% пронађен је у бронзаним предметима (3500 пне), присутним у земљама које тренутно припадају Сирији.

Исто тако, кинески рукописи сугерирају да се „бели бакар“, познат као баитонг, користио између 1700. и 1400. године пре нове ере. Минерал је у 17. веку извозљен у Велику Британију; али садржај никла у овој легури (Цу-Ни) откривен је тек 1822. године.

У средњовековној Немачкој пронађен је црвенкасти минерал сличан бакру и који је имао зелене мрље. Рудари су покушали да изолују бакар из руде, али нису успели. Поред тога, контакт са минералима произведеним здравственим проблемима.

Из тих разлога, рудари су минерал приписивали малигном стању и доделили му различита имена која илуструју то стање; попут "Олд Ницк", такође купферницкел (бакар врага). Сада је познато да је предметни минерал био николин: никл-арсенид, НиА.

Откриће и продукција

1751. Акел Фредрик Цронстед покушао је да изолује бакар из купферницкела, добијеног из рудника кобалта који се налазио у близини шведског села Лос Халсингландт. Али успео је само да добије бели метал, који је до сада био непознат и називао га никлом.

Почев од 1824. године, никл је добијен као нуспроизвод производње кобалтно плаве боје. 1848. године у Норвешкој је основана топионица за прераду никла који се налази у минералном пиротииту.

1889. никл је уведен у производњу челика, а налазишта откривена у Новој Каледонији пружала су никл светској потрошњи.

Својства

Изглед

Сребрно беле, сјајне и благо златног нијанси.

Атомска маса

58.9344 у

Атомски број (З)

28

Тачка топљења

1,455 ºЦ

Тачка кључања

2.730 ºЦ

Густина

-На собној температури: 8.908 г / мЛ

Тачка топљења (течност): 7,81 г / мЛ

Топлина фузије

17,48 кЈ / мол

Топлина испаравања

379 кЈ / мол

Моларни калоријски капацитет

26,07 Ј / мол

Електронегативност

1,91 по Паулинг-овој скали

Енергија јонизације

Први ниво јонизације: 737,1 кЈ / мол

Други ниво јонизације: 1.753 кЈ / мол

Трећи ниво јонизације: 3,395 кЈ / мол

Атомски радио

Емпиријски 124 пм

Ковалентни радијус

124,4 ± 4 пм

Топлотна проводљивост

90,9 В / (м К)

Електрична отпорност

69,3 нΩ м на 20 ° Ц

Тврдоћа

4,0 по Мохсовој скали.

карактеристике

Никал је дуктилни, прости метал и има већу тврдоћу од гвожђа, добар је електрични и топлотни проводник. То је феромагнетски метал при нормалним температурама, његова температура Цурие је 358 ° Ц. На температурама вишим од ове, никл више није феромагнетски.

Никал је један од четири феромагнетска елемента, а остала три су: гвожђе, кобалт и гадолинијум.

Изотопи

Постоји 31 изотопа никла, ограничена на ⁴⁸ Ни и ⁷⁸ Ни.

Постоји пет природних изотопа: ⁵⁸ Ни, са обиљем од 68,27%; ⁶⁰ Ни, са обиљем од 26,10%; ⁶¹ Ни, са обиљем од 1,13%; ⁶² Ни, са обиљем од 3,59%; и ⁶⁴ Ни, са обиљем од 0,9%.

Атомска тежина од око 59 у за никл показује да нема изразите превласти у ниједном изотопу (иако је ⁵⁸ Ни најзаступљенији).

Структура и електронска конфигурација

Никал металик кристализира у кубичну (фцц) структуру лица. Ова фаза фцц је изузетно стабилна и остаје непромењена до притиска близу 70 ГПа; Мало је библиографских података о фазама или полиморфима никла под високим притиском.

Морфологија кристала никла је променљива јер се могу распоредити на такав начин да дефинишу наноцевку. Као наночестица или макроскопска чврста супстанца, метална веза остаје иста (у теорији); то јест, исти валенцијски електрони који заједно држе Ни атоме.

Према две могуће електронске конфигурације за никл:

3д ⁸ 4с ²

3д ⁹ 4с ¹

Десет електрона је укључено у металну везу; било осам или девет у 3Д орбитали, заједно са две или једну у орбити 4с. Имајте на уму да је валентни опсег практично пун, близу транспорта својих електрона у кондуктивни опсег; чињеница која објашњава његову релативно високу електричну проводљивост.

Никелова фцц структура је толико стабилна да је чак прихваћа и челик када јој се дода. Стога је нерђајуће гвожђе са високим удјелом никла такође фцц.

Оксидациони бројеви

Никал, иако се можда не чини тако, такође има обилно стање или оксидационо стање. Негативности су очигледне спознаје да му недостају два електрона да би завршили десет својих 3Д орбитала; на тај начин може да добије један или два електрона који имају оксидационе бројеве -1 (Ни ^- ) или -2 (Ни ^2- ).

Најстабилнији оксидациони број никла је +2, под претпоставком постојања Ни ²⁺ катиона , који је изгубио електроне 4с орбитале и има осам електрона у 3д орбитали (3д ⁸ ).

Такође, постоје још два позитивна оксидациона броја: +3 (Ни ³⁺ ) и +4 (Ни ⁴⁺ ). У школским или средњошколским нивоима, никл се учи да постоји само као Ни (ИИ) или Ни (ИИИ), што је зато што су они најчешћи оксидациони бројеви који се налазе у веома стабилним једињењима.

А када је метални никал део једињења, то јест, са његовим неутралним атомом Ни, тада се каже да учествује или се веже са бројем оксидације 0 (Ни ⁰ ).

Где се налази никал?

Минерали и море

Никал чини 0,007% земљине коре, тако да је његова бројност мала. Али, то је ипак други најбројнији метал након гвожђа у земљиној растаљеној језгри, познат као Нифе. Морска вода има просечну концентрацију никла од 5,6 · 10 ^-4 мг / Л.

Обично се налази у магнетним стенама, пентландиту, минералу који се ствара од гвожђа и никл сулфида, а један је од главних извора никла:

Камен састављен од минерала пентландита и пиротиита. Извор: Јохн Соболевски (ЈСС)

Минерал пентландит је присутан у Судбурију у Онтарију у Канади; једно од главних лежишта овог метала у свету.

Пентландит има концентрацију никла између 3 и 5%, повезан је с пиротиитом, гвожђен сулфидом богатим никлом. Ови минерали се налазе у стенама, производима сегрегација земљине магме.

Латеритес

Други важан извор никла су латерити, сачињени од сувих тла у врућим пределима. Они су сиромашни силицијумом и садрже неколико минерала, укључујући: гарниерит, силикат магнезијум никла; и лимонит, руда гвожђа

Користи се у легури са гвожђем углавном за производњу нерђајућег челика, јер се за ову сврху користи 68% производње никла.

Такође формира легуру са бакром, отпорном на корозију. Ова легура се састоји од 60% никла, 30% бакра и мале количине других метала, посебно гвожђа.

Никал се користи у отпорним легурама, магнетним и у друге сврхе, попут никл сребра; и легура која се састоји од никла и бакра, али не садржи сребро. Ни-Цу цеви се користе у постројењима за десалинизацију, оклопу и при изради кованица.

Никал обезбеђује жилавост и чврстоћу на затезање у легурама које стварају отпорност на корозију. Поред легура са бакром, гвожђем и хромом, користи се у легурама са бронзом, алуминијумом, оловом, кобалтом, сребром и златом.

Монел легура је сачињена од 17% никла, 30% бакра и са траговима гвожђа, мангана и силицијума. Отпоран је на морску воду, што га чини идеалним за употребу на бродским пропелерима.

Заштитна акција

Никал који реагује са флуором формира заштитни слој за флуор елемент, који омогућава употребу металног никла или Монел легуре у гасоводима флуора.

Никал је отпоран на деловање лужине. Из тог разлога се користи у посудама које садрже концентровани натријум хидроксид. Такође се користи за галванизацију за стварање заштитне површине за друге метале.

Друге намене

Никал се користи као редукционо средство за шест метала из платинске групе минерала у којима се комбинује; углавном платина и паладиј. Никална пена или мрежа користе се у производњи електрода за батерије на бази алкалних горива.

Никал се користи као катализатор за хидрогенацију незасићених биљних масних киселина, а користи се у процесу прављења маргарина. Бакар и легура Цу-Ни имају антибактеријско деловање на Е. цоли.

Наночестице

Наночестице никла (НПс-Ни) налазе се у широкој употреби због веће површине у поређењу са макроскопским узорком. Када се ови НП-Ни синтетишу из биљних екстраката, они развијају антимикробно и антибактеријско деловање.

Разлог за горе наведено је због његове веће тенденције оксидације у додиру с водом, формирајући Ни ²⁺ катионе и високо реактивне врсте кисика, који денатурирају микробне ћелије.

Са друге стране, НП-Ни се користе као материјал електроде у ћелијама са чврстим горивом, влакнима, магнетима, магнетним течностима, електронским деловима, сензорима за гас итд. Исто тако, они су каталитички носачи, адсорбенси, средства за избјељивање и пречишћивачи отпадних вода.

-Композити

Никал-хлорид, нитрат и сулфат користе се у никл-купкама за галванизацију. Поред тога, његова сулфатна со користи се у припреми катализатора и средства за бојење текстила.

Никал-пероксид се користи у акумулаторима. Нитери ферити користе се као магнетна језгра у антенама у разним електричним уређајима.

Никл тертракарбонил пружа угљен моноксид за синтезу акрилата, из ацетилена и алкохола. Комбиновани оксид баријума и никла (БаНиО ₃ ) служи као сировина за производњу катода многих пуњивих батерија, као што су Ни-Цд, Ни-Фе и Ни-Х.

Биолошка улога

Биљкама је потребно присуство никла за њихов раст. Познато је да се користи као кофактор различитим биљним ензимима, укључујући уреазу; ензим који претвара уреа у амонијак, користећи ово једињење у функционисању биљака.

Поред тога, нагомилавање урее изазива промену у лишћу биљке. Никал делује као катализатор за поспешивање фиксирања азота махунаркама.

Усјеви најосетљивији на дефицит никла су махунарке (пасуљ и луцерка), јечам, пшеница, шљиве и брескве. Његов недостатак у биљкама се манифестује хлорозом, падом лишћа и недостатком раста.

Код неких бактерија ензим уреаза зависи од никла, али сматра се да оне могу имати вирулентно дејство на организме у којима живе.

Остали бактеријски ензими, као што је супероксид дисмутаза, као и гликсидаза присутна у бактеријама и неким паразитима, на пример у триппаносомима, зависе од никла. Међутим, исти ензими у виших врста не зависе од никла, него од цинка.

Ризици

Уношење великих количина никла повезано је са стварањем и развојем карцинома плућа, носа, гркљана и простате. Поред тога, изазива респираторне проблеме, респираторно затајење, астму и бронхитис. Испарења никла могу изазвати иритацију плућа.

Додир никла са кожом може проузроковати сензибилизацију, која после тога изазива алергију, која се манифестује као кожни осип.

Излагање коже никлу може изазвати дерматитис познат као „никл сврбеж“ код претходно сензибилисаних људи. Након преосетљивости на никл, оно остаје у недоглед.

Међународна агенција за истраживање рака (ИАРЦ) поставила је једињења никла у Групу 1 (постоји довољно доказа о канцерогености код људи). Међутим, ОСХА не регулише никл као канцероген.

Препоручује се да изложеност металном никлу и његовим једињењима не може прећи 1 мг / м ³ током осам сати рада током четрдесетчасовне радне недеље. Никал карбонил и никл сулфид су високо токсична или канцерогена једињења.

Референце

1. Мухаммад Имран Дин и Анеела Рани. (2016). Недавни напредак у синтези и стабилизацији наночестица никла и никлор оксида: зелена адекватност. Међународни часопис за аналитичку хемију, вол. 2016, ИД чланка 3512145, 14 страница, 2016. дои.орг/10.1155/2016/3512145.
2. Равиндхранатх К, Рамамоорти М. (2017). Нано честице на бази никла као адсорбенси у методама прочишћавања воде - преглед. Ориент Ј Цхем 2017-33 (4).
3. Википедиа. (2019). Никал. Опоравак од: ен.википедиа.орг
4. Институт никла. (2018). Нерђајући челик: Улога никла. Опоравак од: ницкелинституте.орг
5. Уредници Енцицлопаедиа Британница. (20. марта 2019). Никал. Енцицлопӕдиа Британница. Опоравак од: британница.цом
6. Трои Буецхел. (05.10.2018.). Улога никла у гајењу биљака. Промик. Опоравак од: птхортицултуре.цом
7. Леннтецх. (2019). Периодна табела: Никал. Опоравак од: леннтецх.цом
8. Белл Теренце. (28. јула 2019.). Никал метални профил. Опоравак од: тхебаланце.цом
9. Хелменстине, др Анне Марие (22. јуна 2018.). 10 чињеница о елементу никла. Опоравак од: тхинкцо.цом
10. Динни Нурхаиани и Акхмад А. Корда. (2015). Утицај додавања никла на антимикробна, физичка и механичка својства легуре бакра-никла против суспензија Есцхерицхиа цоли. Зборник АИП конференције 1677, 070023. дои.орг/10.1063/1.4930727