Никель как химический элемент таблицы Менделеева

Н Никель является химическим элементом таблицы Менделеева с атомным номером 28 и условным обозначением Ni. Никель представляет собой серебристо-белый блестящий металл с золотистым оттенком.

Как был открыт Никель

История никеля как химического элемента начинается сравнительно недавно. Дело в том, что никель очень похож на серебро и осознанное применение никеля началось относительно недавно. Ключевое слово в предыдущей фразе «осознанное», так как анализы археологов показывают, что изделия из никеля можно отследить вплоть до 3500 года до Нашей Эры. Древнекитайские тексты указывают на то, что медноникелевый сплав (купферникель) был довольно популярен начиная приблизительно с 1700 по 1500 год до Нашей Эры. В те времена ее называли «белая медь». Такие правители Агафокл Дикайос(190 — 180 год до Нашей Эры), Евтидем II(180 год до Нашей Эры) чеканили монеты именно из этого сплава.

Открытие самого химического элемента произошло только в 1751 году. В этом году шведский химик и минеролог Аксель Фредерик Кронштедт обнаружил ранее неизвестный металл в купферникеле. Аксель назвал этот элемент в честь горного духа Никеля. Купферникель долгое время был единственным источником никеля на Земле, пока не открыли рудники кобальта, где никель является побочным продуктом производства. Это событие произошло около 1824 года. Первая крупномасштабная плавка никеля началась в Норвегии в 1848 году из пирротина. Далее начали открывать и осваивать новые источники никеля. В том числе и в России была обнаружена и освоена никелевая шахта. Добыча никеля началась в Норильске в 1883 году.

Где и как добывают Никель

Ежегодная мировая добыча никеля составляет около 2,3 млн тонн. Ведущими странами-производителями являются Индонезия, Филиппины, Россия, Австралия и Канада. Причем на Индонезию, Филиппины и Россию приходится около половины мировой добычи — 560, 340 и 210 тысяч тонн соответственно. Крупнейшими месторождениями, за вычетом РФ, в Европе является Финляндия и Греция. По предварительным оценкам у этих двух стран запасы никеля составляют более 130 миллионов тонн.

Сам никель добывают из никельсодержащей руды обычным методом обжига и восстановления. После этого процесса получается элемент чистотой порядка 75%. Во многих случаях изготовления нержавеющей стали такой чистоты никеля достаточно.  Современных методов обработки никелевой руды достаточно много. При этом даже в некоторых случаях процент чистоты элемента увеличивается.

Общая картина получения чистого никеля выглядит следующим образом. Сульфидная руда обрабатывается пирометаллургическими методами для получения штейна, который является промежуточным звеном при получении никеля. Никелевый штейн обрабатывается по методу Шеррита-Гордона, который заключается в первоначальном удалении меди с помощью сероводорода. Оставшееся соединение кобальта и никеля разделяется растворителем. В ходе этих операций получается никель чистотой свыше 99%.

Мировая цена на никель очень не стабильна и зависит от многих факторов. К примеру, в 2007 году стоимость тонны никеля оценивалась в 52 300 американских долларов. В 2017 году стоимость такой же массы оценивалась в 11 000$.

Распространенность Никеля

Распространенность такого химического элемента как никель является довольно неоднозначной. Содержание никеля в земной коре составляет около 0,008%.  Основываясь на геохимических и геофизических данных предполагается, что большая часть никеля содержится в ядре Земли. Там он образует железно-никелевые сплавы при огромной температуре и его массовая доля составляет около 5%. В металлической (элементарной) форме никель встречается очень редко. На сегодняшний день по всему миру насчитывается только 50 мест. Эти месторождения принадлежат таким странам как Россия, США, Китай, Канада и Австралия.

Большая часть производства никеля основана на сульфидных рудах и никельсодержащих минералах. К сульфидным рудам относят пентландит и никелевый магнитный гравий. В пентландите массовая доля никеля может достигать 35%. Вообще, чтобы добывать никель было экономически выгодно его содержание в источнике(минерале или руде) должно превышать 0,5%.

К латеритным никельсодержащим рудам относятся латерит, гарнерит, непуит и вилемсит. Особенно важными никельсодержащими минералами являются миллерит и никелит. В этих минералах содержание никеля может составлять свыше 60%. Правда эти минералы являются довольно редкими. На сегодняшний день современной науке известно окодо 200 никельсодержащих минералов. Самым редкими из них являются бунсенит, хеазлвудит и аваруит. Самое высокое содержание никеля в бунсените — 78,8%, а в хеазлвудите и аваруите по 73% и 72% соответственно.

Применение Никеля

Применение никеля на сегодняшний день является не самым широким. В процентном соотношении их можно разделить на следующие подгруппы. 68% никеля расходуется на производство нержавеющих сталей. 10% расходуется на производство цветных сплавов. 9% приходится на изготовление гальванических покрытий. 7% тратится ежегодно на производство легированных сталей. 3% расходуется на литейное производство и оставшиеся 4% на другие нужды, в том числе и на производство батарей.

Никель используется во многих специфических и узнаваемых промышленных и потребительских товарах. В пример можно привести алникомагниты, монеты, заряжаемые батареи, гитарные струны и исполнительные элементы микрофонов. Так же никель используется в качестве гальванических покрытий на сантехнике и специальных сплавах, таких как пермаллой, элинвар и инвар. Еще одним практическим применением никеля является окрашивание стекла в зеленый цвет.

Никель преимущественно является легированным металлом, и его основное применение — в никелевых сталях и никелевых чугунах, в которых он обычно увеличивает предел прочности на разрыв, ударную вязкость и предел упругости. Он широко используется во многих других сплавах, в том числе никелевых латунях и бронзах, а также в сплавах с медью, хромом, алюминием, свинцом, кобальтом, серебром и золотом. Никелевая пена или никелевая сетка используется в газодиффузионных электродах для щелочных топливных элементов.

Интересные факты

Интересных фактоа связанных с никелем достаточно много. В первую очередь стоит отметить тот факт, что никель является довольно аллергенным веществом. У людей с повышенной чувствительностью возможно возникновение никелевой аллергии. Около 10% от всех новорожденных детей имеют повышенную чувствительность к никелю. За 2008 год Американское сообщество контактного дерматита признало никель аллергеном года. В ученом мире существует довольно много интересных теорий. Одной из таких является то, что никель выделившийся в результате извержения вулканов способствовал росту количества бактерий Methanosarcina. Этот вид бактерий способен вырабатывать метан и в результате извержений вулканов «Сибирской ловушки» в этой местности погибли все анаэробные организмы. Количество этих бактерий увеличилось на столько, что производимый ими метан попросту вытеснил кислород.