Tas bija 1751. gads. Mazajā Zviedrijā, pateicoties zinātniekam Akselam Frederikam Krondštedtam, parādījās elements ar numuru 17. Tolaik bija zināmi tikai 12 metāli, kā arī sērs, fosfors, ogleklis un arsēns. Viņi uzņēma savā uzņēmumā jaunpienācēju, viņa vārds ir niķelis.
Mazliet vēstures
Daudzus gadus pirms šī brīnumainā atklājuma Saksijas kalnračiem bija pazīstama rūda, ko varēja sajaukt ar vara rūdu. Mēģinājumi iegūt varu no šī materiāla bija veltīgi. Jūtoties apkrāptam, rūdu sāka saukt par "Kupfernikel" (krieviski - "vara velns").
Krondstedt, minerālu eksperts, sāka interesēties par šo rūdu. Pēc liela darba tika iegūts jauns metāls, ko sauca par niķeli. Pētniecības stafeti pārņēma Bergmanis. Viņš tālāk pilnveidoja metālu un nonāca pie secinājuma, ka šis elements atgādina dzelzi.
Niķeļa fizikālās īpašības
Niķelis ir iekļauts desmitajā elementu grupā un atrodas periodiskās tabulas ceturtajā periodā ar atomskaitli 28. Ja noņemat tabulā simbolu Ni, tas ir niķelis. Tam ir dzeltena nokrāsa, uz sudraba pamata. Pat gaisā metālāneizbalē. Ciets un diezgan viskozs. Tas ir labi piemērots kalšanai, lai varētu izgatavot ļoti plānus izstrādājumus. Perfekti pulēts. Niķeli var piesaistīt ar magnētu. Pat 340 grādu temperatūrā ar mīnusa zīmi ir redzamas niķeļa magnētiskās īpašības. Niķelis ir pret koroziju izturīgs metāls. Tam ir zema ķīmiskā aktivitāte. Ko var teikt par niķeļa ķīmiskajām īpašībām?
Ķīmiskās īpašības
Kas nepieciešams, lai noteiktu niķeļa kvalitatīvo sastāvu? Šeit ir jāuzskaita, no kādiem atomiem (proti, to skaita) sastāv mūsu metāls. Molārā masa (to sauc arī par atommasu) ir 58,6934 (g / mol). Mērījumi ir pavirzījušies uz priekšu. Mūsu metāla atoma rādiuss ir 124 pm. Mērot jonu rādiusu, rezultāts uzrādīja (+2e) 69 pm, un skaitlis 115 pm ir kovalentais rādiuss. Saskaņā ar slavenā kristalogrāfa un izcilā ķīmiķa Paulinga skalu elektronegativitāte ir 1,91, un elektroniskais potenciāls ir 0,25 V.
Gaisa un ūdens ietekme uz niķeli ir gandrīz nenozīmīga. To pašu var teikt par sārmu. Kāpēc šis metāls reaģē šādi? NiO tiek izveidots uz tā virsmas. Šis ir pārklājums plēves veidā, kas novērš oksidēšanos. Ja niķeli sakarsē līdz ļoti augstai temperatūrai, tas sāk reaģēt ar skābekli, kā arī iedarbojas ar halogēniem, un ar visiem.
Ja niķelis nokļūst slāpekļskābē, reakcija neaizņems ilgu laiku. Tas arī viegli aktivizējas šķīdumos, kas satur amonjaku.
Bet ne visas skābes iedarbojas uz niķeli. Skābes, piemēram, sālsskābe un sērskābe,izšķīdina to ļoti lēni, bet noteikti. Un mēģinājumi darīt to pašu ar niķeli fosforskābē vispār nebija veiksmīgi.
Niķelis dabā
Zinātnieku minējumi liecina, ka mūsu planētas kodols ir sakausējums, kurā dzelzs satur 90%, bet niķeļa ir 10 reizes mazāk. Ir kob alta klātbūtne - 0,6%. Rotācijas procesā niķeļa atomi izkļuva zemes segas slānī. Viņi ir vara un niķeļa sulfīda rūdu dibinātāji kopā ar varu un sēru. Daži drosmīgākie niķeļa atomi neapstājās pie tā un virzījās tālāk. Atomi steidzās uz virsmu kopā ar hromu, magniju un dzelzi. Turklāt mūsu metāla ceļabiedri oksidējās un atdalījās.
Felsiskie un ultrabāziskie ieži sastopami uz zemeslodes virsmas. Pēc zinātnieku domām, niķeļa saturs skābajos iežos ir daudz mazāks nekā ultramafiskajos iežos. Tāpēc tur augsne un veģetācija ir diezgan labi bagātināta ar niķeli. Taču apspriežamā varoņa ceļojums biosfērā un ūdenī nebija tik pamanāms.
Niķeļa rūdas
Rūpnieciskās niķeļa rūdas iedala divos veidos.
- Sulfīda vara-niķelis. Minerālvielas: magnijs, pirotīts, kubanīts, milerīts, petlandīts, sperilīts - tas ir tas, ko satur šīs rūdas. Pateicoties magmai, kas tos veidoja. Sulfīdu rūdas var ražot arī pallādiju, zeltu un daudz ko citu.
- Silikāta niķeļa rūdas. Tie ir vaļīgi, līdzīgi kā māls. Šāda veida rūdas ir dzelzs, silīcija, magnēzija.
Kur tiek izmantots niķelis
Niķeli plaši izmanto tik spēcīgā nozarē kā metalurģija. Proti, visdažādāko sakausējumu ražošanā. Pamatā sakausējums ietver dzelzi, niķeli un kob altu. Ir daudz sakausējumu, kuru pamatā ir niķelis. Mūsu metāls ir apvienots sakausējumā, piemēram, ar titānu, hromu, molibdēnu. Niķelis tiek izmantots arī, lai aizsargātu produktus, kas ātri korodē. Šie izstrādājumi ir niķelēti, tas ir, tie rada īpašu niķeļa pārklājumu, kas neļauj korozijai rīkoties pretēji.
Niķelis ir ļoti labs katalizators. Tāpēc to aktīvi izmanto ķīmiskajā rūpniecībā. Tās ir ierīces, ķīmiskie trauki, ierīces dažādiem lietojumiem. Ķimikālijām tiek izmantota pārtika, sārmu piegāde, ēterisko eļļu uzglabāšana, no niķeļa materiāliem izgatavotas tvertnes un rezervuāri. Kodoltehnoloģijas, televīzija, dažādas ierīces, kuru saraksts ir ļoti garš, bez šī metāla nevar iztikt.
Ja ielūkojaties tādā jomā kā instrumentu izgatavošana un pēc tam mašīnbūves jomā, jūs pamanīsit, ka anodi un katodi ir niķeļa loksnes. Un tas nav viss tik vienkārši brīnišķīga metāla pielietojumu saraksts. Nedrīkst par zemu novērtēt arī niķeļa nozīmi medicīnā.
Niķelis medicīnā
Niķeli plaši izmanto medicīnā. Vispirms ņemsim operācijai nepieciešamos instrumentus. Operācijas rezultāts ir atkarīgs ne tikai no paša ārsta, bet arī no instrumenta kvalitātes, ar kuru viņš strādā. Instrumenti tiek daudzkārt sterilizēti, un, ja tie ir izgatavoti no sakausējuma, kas nesatur niķeli, korozija neaizņems ilgu laiku. Un instrumenti, kas izgatavoti no tērauda, kas satur niķeli, kalpo daudz ilgāk.
Runājot par implantiem, to izgatavošanai tiek izmantoti niķeļa sakausējumi. Niķeli saturošam tēraudam ir augsta stiprības pakāpe. Ierīces kaulu stiprināšanai, protēzes, skrūves – viss ir no šī tērauda. Arī zobārstniecībā implanti ir ieņēmuši savas spēcīgās pozīcijas. Ortodonti izmanto bugelus, nerūsējošā tērauda breketes.
Niķelis dzīvos organismos
Ja paskatās uz pasauli no apakšas uz augšu, attēls parādās apmēram šādi. Mums zem kājām ir zeme. Niķeļa saturs tajā ir lielāks nekā veģetācijā. Bet, ja mēs uzskatām šo veģetāciju zem mūs interesējošās prizmas, tad pākšaugos ir liels niķeļa saturs. Un graudaugos niķeļa procentuālais daudzums palielinās.
Īsumā aplūkosim vidējo niķeļa saturu augos, jūras un sauszemes dzīvniekos. Un, protams, cilvēkos. Mērījums ir svara procentos. Tātad niķeļa masa augos ir 510-5. Sauszemes dzīvnieki 110-6, jūras dzīvnieki 1, 610-4. Un cilvēka niķeļa saturs ir 1-210-6.
Niķeļa loma cilvēka organismā
Jūs vienmēr vēlaties būt vesels un skaists cilvēks. Niķelis ir viens no svarīgākajiem cilvēka ķermeņa mikroelementiem. Niķelis parasti uzkrājas plaušās, nierēs un aknās. Niķeļa uzkrāšanās cilvēkosatrodams matos, vairogdziedzerī un aizkuņģa dziedzerī. Un tas vēl nav viss. Ko metāls dara organismā? Te var droši teikt, ka viņš ir šveicietis, pļāvējs un pīpes spēlētājs. Proti:
- mēģina palīdzēt apgādāt šūnas ar skābekli, ne bez panākumiem;
- oksidācijas-reducēšanas darbs audos krīt arī uz niķeļa pleciem;
- nekavējas piedalīties organisma hormonālā fona regulēšanā;
- droši oksidē C vitamīnu;
- var atzīmēt viņa iesaistīšanos tauku metabolismā;
- izcils niķelis ietekmē asins veidošanos.
Es vēlos atzīmēt niķeļa lielo nozīmi šūnā. Šis mikroelements aizsargā šūnu membrānu un nukleīnskābes, proti, to dizainu.
Lai gan niķeļa cienīgo darbu sarakstu var turpināt. No iepriekš minētā mēs atzīmējam, ka ķermenim ir nepieciešams niķelis. Šis mikroelements nonāk mūsu ķermenī ar pārtiku. Parasti niķeļa organismā ir pietiekami daudz, jo tam vajag ļoti maz. Satraucoši zvani par mūsu metāla trūkumu ir dermatīta parādīšanās. Lūk, kāda ir niķeļa vērtība cilvēka organismā.
Niķeļa sakausējumi
Ir daudz dažādu niķeļa sakausējumu. Atzīmēsim trīs galvenās grupas.
Pirmajā grupā ietilpst niķeļa un vara sakausējumi. Tos sauc par niķeļa-vara sakausējumiem. Lai kādās proporcijās šie divi elementi būtu sapludināti, rezultāts ir pārsteidzošs un, pats galvenais, bez pārsteigumiem. Garantēts viendabīgs sakausējums. Ja tajā ir vairāk vara nekā niķeļa, tad īpašības ir izteiktākasvarš, un, ja dominē niķelis, sakausējumam ir niķeļa raksturs.
Niķeļa-vara sakausējumi ir populāri monētu, mašīnu detaļu ražošanā. Sakausējums Constantine, kurā gandrīz 60% ir vara un pārējais niķelis, tiek izmantots, lai izveidotu augstākas precizitātes iekārtas.
Apsveriet sakausējumu ar niķeli un hromu. Nihromi. Izturīgs pret koroziju, skābēm, karstumizturīgs. Šādus sakausējumus izmanto reaktīvos dzinējos, kodolreaktoros, bet tikai tad, ja tie satur līdz 80% niķeļa.
Pārejam pie trešās sakausējumu grupas. Tie ir dzelzs sakausējumi. Tie ir sadalīti 4 veidos.
- Karstumizturīgs – izturīgs pret augstām temperatūrām. Šis sakausējums satur gandrīz 50% niķeļa. Šeit var kombinēt ar molibdēnu, titānu, alumīniju.
- Magnētiskais - palielina magnētisko caurlaidību, bieži izmanto elektrotehnikā.
- Pretkorozijas - šis sakausējums ir neaizstājams ķīmisko iekārtu ražošanā, kā arī strādājot agresīvā vidē. Sakausējums satur molibdēnu.
- Sakausējums, kas saglabā savu izmēru un elastību. Termopāris cepeškrāsnī. Šeit parādās sakausējums. Sildot, izmēru izmēri tiek saglabāti, un elastība netiek zaudēta. Cik daudz niķeļa nepieciešams, lai izgatavotu sakausējumu ar šādām īpašībām? Metālam sakausējumā jābūt aptuveni 40%.
Niķelis ikdienā
Paskatoties apkārt, var saprast, ka niķeļa sakausējumi cilvēku ieskauj visur. Sāksim ar mēbelēm. Sakausējums aizsargā mēbeļu pamatni no bojājumiem, kaitīgas ietekmes. Apskatīsim piederumus. Gan uz loga, gan uz mēbelēm. Viņa varIlgstoši un izskatās ļoti jauki. Turpināsim savu ekskursiju uz vannas istabu. Šeit nav niķeļa. Dušas galvas, jaucējkrāns, jaucējkrāns - visi niķelēti. Pateicoties tam, jūs varat aizmirst, kas ir korozija. Un nav neērti skatīties uz produktu, jo tas izskatās jauki un atbalsta dekoru. Dekoratīvās ēkās ir niķelētas detaļas.
Niķelis nekādā ziņā nav mazsvarīgs metāls. Dažādi minerāli un rūdas var lepoties ar niķeļa klātbūtni. Priecājos, ka šāds elements ir uz mūsu planētas un pat cilvēka organismā. Šeit viņš spēlē ne pēdējo vijoli hematopoētiskajos procesos un pat DNS. Plaši izmantots tehnoloģijās. Niķelis ir ieguvis dominējošo stāvokli, pateicoties tā ķīmiskajai izturībai pārklājumu aizsargāšanā.
Niķelis ir metāls ar lielu nākotni. Patiešām, dažās jomās tas ir neaizstājams.
