К титану и его сплавам применимы все виды механической обработки: точение, сверление, фрезерование, шлифование, полирование и др. Однако для этого требуются специальный инструмент и разработка наиболее рациональных режимов резания.
3.3.5. Никель: свойства и применение. Никель – се-
ребристо-белый металл с голубоватым оттенком, легко поддается полировке до зеркального блеска, коррозийностойкий, обладает высокими механическими свойствами, относительно дорогой металл. В чистом виде никель применяют главным образом для антикоррозионных и декоративных покрытий, основная масса используется для производства сплавов. Является одним из главных продуктов цветной металлургии, составляющих экспорт.
3.3.6. Легкоплавкие металлы: общая характеристика,
свойства и применение. К легкоплавким металлам относятся металлы, температура плавления которых ниже температуры плавления цинка – 419º С. К промышленно используемым легкоплавким металлам относятся: цинк, свинец, олово, сурьма, кадмий и ртуть.
Цинк и его сплавы. Сплав цинка с медью – латунь – был известен еще древним грекам и египтянам. Однако получить чистый цинк долгое время не удавалось. Выплавка цинка в промышленных масштабах началась лишь в XVII в.
Цинк – металл светло-серо-голубоватого цвета, хрупкий при комнатной температуре, при нагревании до 100–150°С становится пластичным. Больше половины цинка идет на покрытие сталей с получением т.н. кровельного (оцинкованного) железа, так как цинк, аналогично алюминию, благодаря оксидной пленке, обладает антикоррозионными свойствами и способностью покрывать сталь плотным, хорошо прилегающим слоем. Значительная часть цинка идет на производство латуни.
Свинец – отличается высокой плотностью, пластичен, температура плавления 327о С, обладает аналогичными алюминию оксидными свойствами, поэтому широко используется для защиты от коррозии в виде пластин, труб и т.д., так как нанести его тонким слоем очень трудно. Свинец используется также при приготовлении припоев для пайки металлов, для защиты от рентгеновского излучения, для изготовления типографских шрифтов, в аккумуляторах, в подшипниках скольжения, как этилсвинец добавляется в бензин для повышения детонационных свойств или октанового числа и т.д. Свинец токсичен и биологически вреден для организма человека, накапливается и не вымывается из организма, приводит к тяжелым отравлениям.
Олово – наиболее легкоплавкий из применяемых металлов, температура плавления 232о С. По коррозийной стойкости приближается к благородным металлам, легко покрывает металлы тонким слоем, не токсичен, широко применяется в пищевой промышленности для изготовления белой жести (консервные банки), для производства бронзы, входит в состав припоев.
Ртуть – жидкий при комнатной температуре металл, температура плавления (-38,9о С), пары очень токсичны, растворяет другие металлы, включая золото, с получением ртутной амальгамы, используется в медицине, приборостроении, электронике и электротехнике.
3.3.7. Порошковая металлургия. Общие сведения.
Продукция порошковой металлургии нашла применение во всех отраслях промышленности, особенно – в автомобилестроении, энергомашиностроении, в радиотехнической промышленности и т. д. Технология порошковой металлургии позволяет получать изделия как из одного металла, например, железа (такие изделия называют однокомпонентными), так и из смеси порошков металлов или металлов с неметаллами (многокомпонентные изделия), причем в самых различных сочетаниях. По этой технологии можно получить сплавы (точнее, псевдосплавы) из металлов, которые не образуют растворов, не смешиваются в жидком состоянии (железо – свинец, вольфрам – медь и др.), а также из металлов с неметаллами (медь – графит, алюминий – оксид алюминия, карбид и др.), из некоторых оксидов металлов (Fe2 O3 и MnO, Fe2 O3 ).
Из порошковых материалов изготовляют и такие изделия, которые технологически могут быть получены и с помощью других методов – отливкой, штамповкой или обработкой резанием, однако порошковая металлургия дает большую экономию металла (коэффициент использования металла достигает 0,9) и значительное снижение себестоимости деталей. Например, при изготовлении некоторых деталей методами литья с последующей механической обработкой отходы металла составляют до 40%, а при получении такой детали методами порошковой металлургии отходы металла могут составлять 2–5%. Однако изготовление деталей методами порошковой металлургии экономически оправданно только при массовом производстве вследствие высокой стоимости пресс-форм.
Технология изготовления порошковых материалов и изделий состоит из операций, таких как:
получение металлических порошков восстановлением из окислов и других соединений или измельчение исходного мате-
риала в мельницах; составление смеси заданного состава (приготовление шихты), очистка порошков от примесей, классификация по размеру частиц, смешивание;
холодное прессование смеси порошков в стальных прессформах (рис. 3.13) на механических или гидравлических прессах при давлении 0,1–1 гПа;
спекание полученных спрессованных заготовок или изделий в защитной атмосфере или в вакууме при температуре несколько ниже температуры плавления материала или его наиболее легкоплавкого компонента для придания им необходимых физи- ко-механических свойств.
Рис. 3.13. Простейшая пресс-форма для прессования порошков:
1 – пуансон; | 2 – матрица; 3 – порошок; |
4 – основание |
Для изготовления изделий из плохо спекающихся материалов, например, из тугоплавких соединений, прессование и спекание совмещают в одну операцию. В этом случае применяют давление в 5-8 раз ниже, чем при холодном прессовании.
Основные виды продукции, получаемые порошко-
вой металлургией. Материалы, получаемые порошковой металлургией, подразделяются на конструкционные порошковые материалы общего назначения, заменяющие обычные углеродистые и легированные стали, чугуны и цветные металлы, и материалы, обладающие специальными свойствами: высокой износостойкостью, жаропрочностью, твердостью, коррозионной стойкостью, особыми магнитными и электрическими характеристиками.
В зависимости от структуры порошковые материалы делятся на пористые иплотные . Обычные пористые материалы получают путем холодного прессования и спекания, плотные материалы – путем холодного прессования и спекания с последующей дополнительной горячей обработкой давлением (горячей штамповкой, горячим прессованием и др. видами термической и химико-термической обработки).
Конструкционные детали, изготовленные по технологии порошковой металлургии, являются наиболее распространенным видом ее продукции. Так как при их получении практически полностью отсутствуют отходы, то они имеют минимальную
стоимость и трудоемкость. Изделия, полученные порошковой металлургией, отличаются от литых или обработанных давлением металлов и сплавов того же состава отсутствием усадочных раковин, трещин, полосчатой структуры и др. дефектов.
Порошковые конструкционные материалы применяют для изготовления деталей машин и приборов (рис. 3.14), в том числе из них изготавливают шестерни, кулачки, поршневые кольца, диски, втулки и др. детали. При этом сокращается объем механической обработки, снижается трудоемкость, повышается коэффициент использования металла.
Рис. 3.14. Примеры деталей, изготовленных прессованием из металлических порошков
Методом порошковой металлургии получают детали из железоуглеродистых сплавов, в том числе коррозионностойких, из порошков алюминия, магния, бериллия, меди, никеля, бронз, латуней, титана, хрома и др. металлов и сплавов.
Порошковые металлокерамические твердые сплавы
применяют в виде пластинок к режущему инструменту и инструменту для буров при бурении горных пород, а также для изготовления фильер (волок), применяемых при волочении (§ 4.4.4). Некоторые мелкие режущие инструменты (сверла, развертки, фрезы) изготовляют целиком из твердых сплавов.
Металлокерамические твердые сплавы отличаются высокой твердостью (82–92 HRA) и способны сохранять режущую способность до температур 1000–1100°С. Основной составляющей таких сплавов являются карбиды вольфрама, титана, тантала. В качестве связующего применяют кобальт.
Порошковые антифрикционные1 материалыприменяют для изготовления подшипников скольжения наряду с литыми сплавами типа баббитов, бронз и т.д. Их получают из порошков как черных, так и цветных металлов. Изменяя режимы прессова-
1 Антифрикционный материал – (от греч. аnti– против и лат. frictio – трение) – материал для деталей, работающих в условиях трения.
ния и спекания, можно получить материалы различной степени пористости.
Антифрикционные порошковые материалы характеризуются низким коэффициентом трения, хорошей износостойкостью, способностью легко прирабатываться к валу и выдерживать значительные нагрузки. Они обладают рядом преимуществ по сравнению с обычными антифрикционными материалами. Их износостойкость в несколько раз выше, чем у бронз и баббитов. Они работают при более высоких скоростях и давлениях. Наличие в структуре пористости, регулируемой в широких пределах (до 35%), позволяет их предварительно пропитывать смазочными
маслами. Во время работы, по мере нагревания, масло, удерживаемое в порах и мельчайших каналах материала капиллярными силами, постепенно вытесняется наружу и образует смазочную пленку на рабочей поверхности. При остановке и последующем охлаждении подшипника масло частично всасывается обратно в поры. Поэтому пористые подшипники могут работать длительное время без дополнительной смазки.
Композиционные антифрикционные порошковые материалы могут иметь равномерно распределенные включения из веществ, играющих роль твердой смазки. К ним относятся графит, сульфиды, пластмассы и некоторые другие соединения. Они имеют сравнительно низкий коэффициент трения при работе без жидкой смазки (в режиме сухого трения). Сочетание повышенных антифрикционных свойств твердых смазок и пластмасс со свойствами металлов позволяют получать материалы, способные работать в воде, агрессивных жидкостях, бензине, различных газовых средах, в вакууме, а также в условиях высоких и низких температур. Наиболее широко используются пористые порошковые железные, железографитовые (2% углерода) и бронзографитовые (87% меди, 10% олова, 3% углерода) подшипники.
Фрикционные материалы применяют для тормозных устройств. Эти материалы, наряду с высоким коэффициентом трения, должны обладать износостойкостью, высокой теплопроводностью, хорошей прирабатываемостью. Таким требованиям удовлетворяют только порошковые материалы, представляющие собой сложные по химическому составу композиции на основе железа и меди. Фрикционные материалы отличаются невысокой прочностью, и поэтому тонкий слой материала соединяют (чаще всего спеканием под давлением) со стальной основой (диском, лентой).
Из пористых материалов (с пористостью не менее 40–50%) изготовляют фильтры для очистки жидкостей и газов от
твердых примесей. В качестве материалов для изготовления фильтров используют порошки железа, бронзы, латуни, никеля и др. Их применяют для очистки воздуха от пыли, водяного и масляного тумана, очистки дизельного топлива, для защиты гидросистем и трубопроводов и т.д. Применение порошковых пористых материалов позволяет увеличить срок службы насосов, двигателей и других агрегатов, работающих на очищенных жидкостях.
3.3.8. Благородные металлы. Общая характери-
стика и применение. Понятие о пробах. К благородным ме-
таллам относят золото, серебро, платину и металлы платиновой группы – палладий, рутений, осмий, родий, иридий. Металлы имеют красивый внешний вид, стойки против окисления и воздействия кислот, обладают высокой температурой плавления, хорошо обрабатываются давлением, являются редкими. За все существование человечества добыто около 100 тыс. т золота. В отличие от других металлов благородные металлы, в основном, находятся в самородном, т.е. металлическом состоянии. Под самородком не следует понимать чистый металл
– как правило, это сплавы. Например, самородное золото может содержать до 40% серебра. Область применения благородных металлов специфична. Раньше их использовали исключительно для изготовления украшений и как валюту, в настоящее время все большую часть потребляет техника, особенно – микроэлектроника. В США и Японии среднее потребление золота на технические нужды составляет 80–90 т в год.
В ювелирных сплавах содержание золота, платины, серебра характеризуется пробой, в технических сплавах – маркой сплава. В мире существует 4 системы проб: тысячная, золотниковая, каратная и унциевая. Они отличаются тем, что принято за
В России стандартной принята тысячная проба , кото-
рая характеризует содержание золота в сплаве с точностью до десятых долей процента. Тысячная проба показывает количество грамм благородного металла, содержащееся в 1000 г. сплава. Например, 583 проба содержит 58,3% золота, остальная часть сплава называется лигатурой , состав элементов которой не регламентируется. Для ювелирных изделий в России установлены: для золота – 375, 500, 583, 750, 958 пробы, для се-
ребра – 750, 800, 916, 925, 960 пробы.
В каратной пробе за 100% принято 24 карата, 1 карат равен 0,2 г. Каратная проба применяется для измерения массы камней.
В унциевой пробе за 100% принято 480 унций, одна тройская унция равна 31,1035 г, 1 английская унция = 16 драхм= 437,5 гран=28,35 грамма.
В золотниковой пробе за 100% принято 96 золотников,
1 золотник=4,266 г., 1 русская унция была равна 29,85 г.
В технических марках сплава указывается полный хими-
ческий состав в процентах.
Золото. Свойства и применение золота. Золото – металл ярко желтого цвета, с ярким металлическим блеском, в 3,5 раза тяжелее железа, не растворимо в кислотах и щелочах, растворимо в царской водке (смесь соляной и азотной кислоты), растворимо в ртути и цианистых солях. Очень пластично – раскатывается в прозрачную фольгу толщиной 10 -4 мм зеленоватого цвета. По электропроводности занимает третье место. Широко используется в технических целях, особенно – для золочения контактов, работающих в микроэлектронике. Это объясняется тем, что поверхность медных контактов окисляется и межконтактное соединение может нарушиться.
Состояние отрасли (рис. 3.15). В Российской империи действовала классическая форма абсолютной ликвидности золота – золотой стандарт, при котором размер золотого запаса полностью соответствовал массе бумажных денег в обращении. Это исключало необходимость экспорта золота и способствовало аккумулированию драгоценного металла в золотом запасе страны.
Производство золота осн отр тех рис.15 по 3 15 см. Аосновы отр техн сбор 2010а граф
С 1918 г. по 1991 г. СССР произвел более 11 тыс. т золота. Около 3 тыс. т было использовано страной за это время для промышленных нужд. СССР начал продавать золото на мировых рынках после смерти Сталина в 1953 г. К 1991 г. объем продаж советского золота составил 8191 т. Максимальный послереволюционный запас СССР имел в 1953 г. – 2049,8 т, затем запас стал падать, в 1991 г. он составил 484 т. Золотой запас России в 1995 г. достиг минимума – 278 т, затем стал расти и в 2007 г. составил 402,8 т. Он значительно уступает запасу монетарного золота США – 8133,56 т (75,9% в общем объеме золотовалютных резервов), Германии – 3423 т (63%), Франции – 2720 тыс. т (57%), Италии – 2452 тыс. т (65%), Японии – 765,2 т (2%), Ни-
дерландам – 641 т (55%)1 . Золотые запасы Международного валютного фонда составляют 3217,3 тыс. т, Европейского Центро-
банка – 641,7 т.2
По разведанным запасам и прогнозным ресурсам золота мы занимаем 6-е место после ЮАР, США, Австралии, Китая и Канады. Мировая добыча золота в 2007 году составила 2500 тонн, в России – 163 т. В 2000 г. в США было произведено 330 т золота. Добыча драгоценных металлов по рассмотренным причинам (дробление предприятий, отсутствие инвестиционных ресурсов и т.д.) пока не достигла уровня 1990 г. В золотодобывающую промышленность, как это было в период концессий, интенсивно внедряются иностранные компании: в Магаданской обл. добычу золота осуществляет "Kinrossi Gold Corp." США (13,5 т в 2001 г.),
основной вкладчик Покровского рудника в Амурской обл. (2,8 т) –
англ. компания "Petr. Hambro Mining Pik.", 51% акций ОАО "Бурят-
золото" владеет канадская компания "High Piver Gold Mines Ltd." (4,7 т) и т.д. Для сравнения: в 1927 г. концессии в СССР добывали 35% золота.
Опыт западных стран показывает, что основные инвестиции в золотодобывающую промышленность делают мощные транснациональные компании (ТНК), их в мире 15: 5 – в ЮАР, 4
– в Канаде, 3 – в США, 2 – в Австралии, 1 – в Англии. Ежегодно они добывают 45% мирового золота. Наши бывшие крупные компании “Северовостокзолото”, “Якутзолото” и др. в настоящее время разделены на несколько сот маломощных предприятий. Производительность добычи золота на одного работающего в отрасли в России составляет 400 г в год, в указанных компаниях
– 8–12 кг.
Серебро и его сплавы. Серебро – блестящий белый металл, прекрасно поддается полировке, занимает первое ме-
1 Российский статистический ежегодник. 2007. …– 808 с.
2 ttp://www.belta.by/ru/news/archive?date=13_03_2007&page=2&id= 142455
сто среди металлов по тепло- и электропроводности, растворяется серной и азотной кислотой, реагирует с сероводородом, пластичен и малопрочен, раскатывается в прозрачную с голубоватым оттенком фольгу до 25*10-5 мм. 25% серебра добывается из руд, 75% – как сопутствующий металл при добыче меди, свинца и т.д. Значительное количество серебра идет на экспорт. Так, в 2000 г. в России было добыто 628 т серебра, экспорт составил 460 т. Согласно данным Virtual Metals, добыча серебра в
России в 2006–2007 гг. составила 1200 т, в мире – порядка 20,9 тыс. т1 .
Большое количество серебра идет в фото-, кинопромышленность, из сплавов серебра находят применение серебряные припои, используемые для пайки цветных металлов и обозначаемые "ПСр." и цифрой, показывающей содержание серебра в %, например, ПСр. 28 содержит 28% серебра. Серебро широко применяется в радиопромышленности, при изготовлении зеркал и т.д.
Металлы платиновой группы. К металлам платино-
вой группы (МПГ), или платиноидам, относятся: платина, палладий, родий, иридий, рутений и осмий. Их использование говорит о высоком уровне развития промышленности. Эти металлы нашли применение именно в современных производствах, так как они обладают исключительно полезными свойствами, которых нет у других металлов и материалов. К таким свойствам относятся: высокая электропроводность, пластичность, отражательная способность, теплопроводность, малая химическая активность, стойкость к коррозии, нетоксичность, уникальные каталитические свойства, а также способность сохранять все это в широком диапазоне температур, давления и состава агрессивных сред. Родий и иридий нерастворимы в царской водке.
В ювелирной промышленности платину применяют для ограновки бриллиантов, так как она имеет одинаковое с бриллиантами тепловое расширение и придает им лучший блеск. Широко применяется в химической промышленности, в медицине, радиопромышленности, из платины и иридия изготовлены эталоны веса и длины. В электротехнике и электронике они используются для производства изделий исключительно высокой надежности. Для изготовления надежных коммутационных соединений (разъемов, штекеров) применяется сплав палладия и серебра. В составе сопротивлений высокой надежности (резисторов) используют платину и рутений, в конденсаторах на керамической основе – платину и палладий, в конденсаторах на танталовой основе – платину. В виде покрытий жестких дисков компьютеров
1 http://www.mineral.ru/News/29266.html
применяют сплав платины и кобальта – для увеличения плотности записей.
В качестве катализаторов платиноиды используются в химической и нефтехимической промышленности. В нефтехимии наибольшее распространение получили платино-рениевые катализаторы, с помощью которых из нефти производится более 5 тыс. видов синтетических продуктов. Палладий используют в катализе для получения мономеров синтетического каучука, полупродуктов для производства синтетических волокон, моющих средств. Платиноиды применяются также в качестве катализаторов неорганических соединений, особенно аммиака и азотной кислоты.
С середины 70-х годов в зарубежной автомобильной промышленности распространяются конвертеры выхлопных газов с платиновыми и палладиевыми автокатализаторами, способствующими снижению в выхлопных газах автомобилей концентрации оксида углерода и углеводородов.
В стекольной промышленности платину, палладий и сплавы на их основе применяют в виде конструкционных элементов при изготовлении трубок дисплеев компьютеров и жидкокристальных дисплеев, оптического стекла, при выращивании монокристаллов для лазеров и для производства стекловолокна.
Металлы платиновой группы широко применяются и в других отраслях – в приборостроении, атомной промышленности, медицине (в основном, в стоматологии).
Металлы платиновой группы относятся к числу редких, содержание их в земной коре очень невелико. Добыча обходится дорого, и на мировом рынке цена их выше цены золота. Поэтому длительное время потребление МПГ было незначительным. Еще лет 40–50 назад добыча и потребление этой группы металлов в мире составляли несколько десятков тонн, в основном добывалась платина, которая шла преимущественно на изготовление ювелирных изделий. Стимулом для быстрого роста потребления платиноидов в промышленности стало внедрение в индустриально развитых странах в 80–90-е годы XX столетия пятого технологического уклада. Широкое развитие в этот период электронной промышленности, производства телекоммуникационного и лазерного оборудования, роботостроения потребовало применения новых металлов и сплавов, и платиноиды оказались практически незаменимыми.
Введение в 70-х годах в Японии, а в 80-х годах – в США, строгих норм содержания вредных веществ в выхлопных газах автомобилей привело к оснащению продаваемых в этих странах автомобилей платиновыми и палладиевыми каталитическими фильтрами-нейтрализаторами. Введение с 1993 г. строгого эко-
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Никель - двадцать восьмой элемент Периодической таблицы. Обозначение - Ni от латинского «niccolum». Расположен в четвертом периоде, VIIIB группе. Относится к металлам. Заряд ядра равен 28.
Подобно кобальту, никель встречается в природе преимущественно в виде соединений с мышьяком или серой; таковы, например, минералы купферникель NiAs, мышьяковоникелевый блеск NiAsS и др. Никель более распространен, чем кобальт [около 0,01% (масс.) земной коры].
Металлический никель имеет серебристый цвет с желтоватым оттенком (рис. 1), очень тверд, хорошо полируется, притягивается магнитом. Он характеризуется высокой коррозионной стойкостью - устойчив в атмосфере, в воде, в щелочах и ряде кислот. Активно растворяется в азотной кислоте. Химическая стойкость никеля обусловлена его склонностью к пассивированию - к образованию на поверхности оксидных пленок, обладающих сильным защитным действием.
Рис. 1. Никель. Внешний вид.
Атомная и молекулярная масса никеля
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Относительной молекулярная масса вещества (M r) - это число, показывающее, во сколько раз масса данной молекулы больше 1/12 массы атома углерода, а относительная атомная масса элемента (A r) — во сколько раз средняя масса атомов химического элемента больше 1/12 массы атома углерода.
Поскольку в свободном состоянии никель существует в виде одноатомных молекул Ni, значения его атомной и молекулярной масс совпадают. Они равны 58,6934.
Изотопы никеля
Известно, что в природе никель может находиться в виде пяти стабильных изотопов 58 Ni, 60 Ni, 61 Ni, 62 Niи 64 Ni. Их массовые числа равны 58, 60, 61, 62 и 64 соответственно. Ядро атома изотопа никеля 58 Ni содержит двадцать восемь протонов и тридцать нейтронов, а остальные изотопы отличаются от него только числом нейтронов.
Существуют искусственные нестабильные изотопы никеля с массовыми числами от 48-ми до 78-ми, а также восемь мета стабильных состояний, среди которых наиболее долгоживущим является изотоп 59 Ni с периодом полураспада равным 76 тысяч лет.
Ионы никеля
Электронная формула, демонстрирующая распределение по орбиталям электронов никеля выглядит следующим образом:
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 8 4s 2 .
В результате химического взаимодействия никель отдает свои валентные электроны, т.е. является их донором, и превращается в положительно заряженный ион:
Ni 0 -2e → Ni 2+ ;
Ni 0 -3e → Ni 3+ .
Молекула и атом никеля
В свободном состоянии никель существует в виде одноатомных молекул Ni. Приведем некоторые свойства, характеризующие атом и молекулу никеля:
Сплавы никеля
Главная масса никеля идет на производство различных сплавов с железом, медью, цинком и др. Металлами. Присадка никеля к стали повышает её вязкость и стойкость против коррозии.
Сплавы на основе никеля можно разделить на жаропрочные (нимоник, инконель, хастелла [свыше 60% никеля, 15-20% хрома и др. металлы]), магнитные (пермаллой ) и сплавы с особыми свойствами (монель-металл, никелин, константан, инвар, платинит).
Примеры решения задач
ПРИМЕР 1
Задание | Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
NiCl 2 → Ni → NiSO 4 → Ni(NO 3) 2 → Ni(OH) 2 → NiCl 2 . Уравнения реакций, протекающих в растворах, изобразите в ионной и сокращенной ионной формах. |
Ответ | Поместив в раствор хлорида никеля (II) более активный, чем никель металл, можно получить никель в свободном виде (реакция замещения):
NiCl 2 + Zn → Ni + ZnCl 2 ; Ni 2+ + Zn 0 → Ni 0 + Zn 2+ . Никель растворяется в разбавленной серной кислоте с образованием сульфата никеля (II): Ni + H 2 SO 4 (dilute) → NiSO 4 + H 2 ; Ni 0 + 2H + → Ni 2+ + H 2 . Нитрат никеля (II) можно получить по реакции обмена: NiSO 4 + Ba(NO 3) 2 → Ni(NO 3) 2 + BaSO 4 ↓; SO 4 2- + Ba 2+ → BaSO 4 ↓. Подействовав на нитрат никеля (II) щелочью можно получить гидроксид никеля (II): Ni(NO 3) 2 + 2NaOH → Ni(OH) 2 ↓+ 2NaNO 3 ; Ni 2+ + 2OH — = Ni(OH) 2 ↓. Хлорид никеля (II) из гидроксида никеля (II) можно получить по реакции нейтрализации с соляной кислотой: Ni(OH) 2 + 2HCl → NiCl 2 + 2H 2 O; OH — + H + = H 2 O. |
ПРИМЕР 2
Задание | Какую массу хлорида никеля (II) можно получить при нагревании 17,7 г никеля и 12 л хлора (н.у.)? Какой объем 0,06М раствора можно приготовить из этой массы соли? |
Решение | Запишем уравнение реакции:
Ni + Cl 2 = NiCl 2 . Найдем количество моль никеля (молярная масса - 59 г/моль) и хлора, вступивших в реакцию используя данные указанные в условии задачи: n (Ni) = m (Ni) / M (Ni); n (Ni) = 17,7 / 59 = 0,3 моль. n (Cl 2) = V (Cl 2) / V m ; n (Cl 2) = 12 / 22,4 = 0,54 моль. Согласно уравнению задачи n (Ni): n (Cl 2) = 1:1. Это означает, что хлор находится в избытке и все дальнейшие расчеты следует вести по никелю. Найдем количество вещества и массу образовавшегося хлорида никеля (II) (молярная масса 130 г/моль): n (Ni): n (NiCl 2) = 1:1; n (Ni) = n (NiCl 2) = 0,3 моль. m (NiCl 2)= n (NiCl 2)×M (NiCl 2); m (NiCl 2)= 0,3 × 130 = 39 г. Рассчитаем объем 0,06М раствора, который можно получить из 39 г хлорида никеля (II): V(NiCl 2) = n (NiCl 2)/ c (NiCl 2); V (NiCl 2)= 0,3 / 0,06 = 0,5 л. |
Ответ | Масса хлорида никеля (II) равна 39 г, объем 0,06М раствора - 0,5 л (500 мл). |
ГОСТ 13047.5-2002
Группа В59
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
НИКЕЛЬ. КОБАЛЬТ
Методы определения никеля в кобальте
Nickel. Cobalt.
Methods for determination of nickel in cobalt
МКС 77.120.40
ОКСТУ 1732
Дата введения 2003-07-01
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН Межгосударственными техническими комитетами по стандартизации МТК 501 "Никель" и МТК 502 "Кобальт", АО "Институт Гипроникель"
ВНЕСЕН Госстандартом России
2 ПРИНЯТ Межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол N 21 от 30 мая 2002 г.)
За принятие проголосовали:
Наименование государства | Наименование национального органа по стандартизации |
Азербайджанская Республика | Азгосстандарт |
Республика Армения | Армгосстандарт |
Республика Беларусь | Госстандарт Республики Беларусь |
Грузстандарт |
|
Кыргызская Республика | Кыргызстандарт |
Республика Молдова | Молдовастандарт |
Российская Федерация | Госстандарт России |
Республика Таджикистан | Таджикстандарт |
Туркменистан | Главгосслужба "Туркменстандартлары" |
Республика Узбекистан | Узгосстандарт |
Госстандарт Украины |
3 Постановлением Государственного комитета Российской Федерации по стандартизации и метрологии от 17 сентября 2002 г. N 334-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 13047.5-2002 введен в действие непосредственно в качестве государственного стандарта Российской Федерации с 1 июля 2003 г.
4 ВЗАМЕН ГОСТ 741.5-80
1 Область применения
1 Область применения
Настоящий стандарт устанавливает спектрофотометрический и атомно-абсорбционный методы определения никеля при массовой доле от 0,001% до 0,60% в кобальте по ГОСТ 123 и в кобальтовом порошке по ГОСТ 9721 .
2 Нормативные ссылки
ГОСТ 83-79 Натрий углекислый. Технические условия
ГОСТ 123-98 Кобальт. Технические условия
ГОСТ 849-97 Никель первичный. Технические условия
ГОСТ 3118-77 Кислота соляная. Технические условия
ГОСТ 3760-79 Аммиак водный. Технические условия
ГОСТ 3773-72 Аммоний хлористый. Технические условия
ГОСТ 4204-77 Кислота серная. Технические условия
ГОСТ 4328-77 Нaтpия гидроокись. Технические условия
ГОСТ 4461-77 Кислота азотная. Технические условия
ГОСТ 5457-75 Ацетилен растворенный и газообразный технический. Технические условия
ГОСТ 5828-77 Диметилглиоксим. Технические условия
ГОСТ 5845-79 Калий-натрий виннокислый 4-водный. Технические условия
ГОСТ 9721-79 Порошок кобальтовый. Технические условия
ГОСТ 9722-97 Порошок никелевый. Технические условия
ГОСТ 10929-76 Водорода пероксид. Технические условия
ГОСТ 11125-84 Кислота азотная особой чистоты. Технические условия
ГОСТ 13047.1-2002 Никель. Кобальт. Общие требования к методам анализа
ГОСТ 14261-77 Кислота соляная особой чистоты. Технические условия
ГОСТ 18300-87 Спирт этиловый ректификованный технический. Технические условия
ГОСТ 20015-88 Хлороформ. Технические условия
ГОСТ 20478-75 Аммоний надсернокислый. Технические условия
ГОСТ 22280-76 Натрий лимоннокислый 5,5-водный. Технические условия
ГОСТ 24147-80 Аммиак водный особой чистоты. Технические условия
3 Общие требования и требования безопасности
Общие требования к методам анализа и требования безопасности при проведении работ - по ГОСТ 13047.1 .
4 Спектрофотометрический метод
4.1 Метод анализа
Метод основан на измерении светопоглощения при длине волны 440 нм раствора комплексного соединения никеля с диметилглиоксимом после предварительного выделения его экстракцией хлороформом.
4.2 Средства измерений, вспомогательные устройства, материалы, реактивы, растворы
Спектрофотометр или фотоэлектроколориметр, обеспечивающий проведение измерений в диапазоне длин волн 420-460 нм.
Кислота азотная по ГОСТ 4461 ГОСТ 11125 , разбавленная 1:1.
Кислота соляная по ГОСТ 3118 , при необходимости по ГОСТ 14261 , разбавленная 1:24.
Кислота серная по ГОСТ 4204 , разбавленная 1:1, 1:4.
Водорода пероксид по ГОСТ 10929 .
Аммиак водный по ГОСТ 3760 или при необходимости по ГОСТ 24147 , разбавленный 1:1 и 1:19.
Аммоний хлористый по ГОСТ 3773 .
Аммоний надсернокислый по ГОСТ 20478
Натрия гидроокись по ГОСТ 4328 , раствор массовой концентрации 0,04 г/см.
Натрий лимоннокислый трехзамещенный по ГОСТ 22280 , раствор массовой концентрации 0,03 г/см.
Натрий углекислый по ГОСТ 83 , раствор массовой концентрации 0,05 г/см.
Калий-натрий виннокислый 4-водный по ГОСТ 5845 , раствор массовой концентрации 0,2 г/см.
Диметилглиоксим по ГОСТ 5828 , раствор массовой концентрации 0,01 г/см в этиловом спирте и раствор массовой концентрации 0,01 г/см в растворе гидроокиси натрия.
Спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ 18300 .
Хлороформ по ГОСТ 20015 или фармакопейный по .
Универсальная индикаторная бумага по .
Никель первичный по ГОСТ 849 .
Никелевый порошок по ГОСТ 9722 .
Раствор А массовой концентрации никеля 0,0005 г/см: в стакан вместимостью 250 см помещают навеску первичного никеля или карбонильного никелевого порошка массой 0,5000 г, приливают 15-20 см азотной кислоты, разбавленной 1:1, растворяют при нагревании, кипятят 2-3 мин. При использовании никелевого порошка раствор фильтруют через фильтр (красная или белая лента), предварительно промытый 2-3 раза раствором азотной кислоты, разбавленной 1:9, фильтр промывают 2-3 раза горячей водой. К раствору приливают 20 см серной кислоты, разбавленной 1:1, выпаривают до паров серной кислоты, охлаждают. К остатку приливают 60-70 см воды, растворяют соли при нагревании, охлаждают раствор, переводят в мерную колбу вместимостью 1000 см, приливают 50 см серной кислоты, разбавленной 1:4, и доливают до метки водой.
Раствор Б массовой концентрации никеля 0,00005 г/см: в мерную колбу вместимостью 100 см отбирают 10 см раствора А, приливают 5 см серной кислоты, разбавленной 1:4, доливают до метки водой.
Раствор В массовой концентрации никеля 0,00001 г/см: в мерную колбу вместимостью 100 см отбирают 20 см раствора Б, доливают
до метки водой.
4.3 Подготовка к анализу
Для градуировочного графика в мерные колбы вместимостью 100 см отбирают 0,5; 1,0; 2,0; 4,0; 6,0; 8,0; 10,0 см раствора В, доливают воду до 25-30 см, приливают 10 см раствора виннокислого калия-натрия, 10 см раствора гидроокиси натрия, 10 см раствора надсернокислого аммония, 10 см раствора диметилглиоксима в гидроокиси натрия, доливают до метки водой и проводят измерения, как указано в 4.4.6.
Масса никеля в растворах для построения градуировочного графика составляет 0,000005; 0,000010; 0,000020; 0,000040; 0,000060; 0,000080; 0,000100 г.
По значениям светопоглощения растворов и соответствующим им массам никеля строят градуировочный график с учетом значения светопоглощения раствора, подготовленного без введения раствора никеля
4.4 Проведение анализа
4.4.1 В стакан или колбу вместимостью 250 см помещают навеску пробы массой 0,500 г, приливают 15-20 см азотной кислоты, разбавленной 1:1, растворяют при нагревании, выпаривают раствор до объема 5-6 см.
4.4.2 При массовой доле никеля не более 0,020% к остатку приливают воду до 100-120 см, 5 см раствора лимоннокислого натрия, 5-6 г хлористого аммония, 20 см аммиака, 4 см пероксида водорода и кипятят в течение 8-10 мин. Раствор охлаждают, нейтрализуют соляной кислотой, разбавленной 1:1, до рН 8-9 по универсальной индикаторной бумаге и переводят в делительную воронку вместимостью 500 см. Доливают объем раствора водой до 200 см, приливают 120 см раствора диметилглиоксима в этиловом спирте, 20 см хлороформа, встряхивают делительную воронку 1 мин и далее поступают, как указано в 4.4.5 и 4.4.
4.4.3 При массовой доле никеля от 0,02% до 0,20% к остатку приливают 60-70 см воды, нагревают до кипения, охлаждают, переводят раствор в мерную колбу вместимостью 250 см, доливают до метки водой. Аликвотную часть раствора объемом 25 см отбирают в стакан вместимостью 250 см, доливают воду до объема 70-80 см, добавляют 5 см раствора лимоннокислого натрия, 2-3 г хлористого аммония, 15 см раствора аммиака, 2 см пероксида водорода и кипятят в течение 8-10 мин. Раствор охлаждают, нейтрализуют соляной кислотой, разбавленной 1:1, до рН 8-9 по универсальной индикаторной бумаге и переводят в делительную воронку вместимостью 250 см. Приливают 50 см раствора диметилглиоксима в этиловом спирте, 20 см хлороформа, встряхивают делительную воронку 1 мин и далее поступают, как указано в 4.4.5 и 4
4.4.4 При массовой доле никеля свыше 0,20% к остатку приливают 60-70 см воды, нагревают до кипения, охлаждают, переводят раствор в мерную колбу вместимостью 500 см, доливают до метки водой. Аликвотную часть раствора объемом 5 см отбирают в стакан вместимостью 100 см, доливают воду до объема 20 см, приливают 5 см раствора лимоннокислого натрия, нейтрализуют аммиаком до рН 8-9 по универсальной индикаторной бумаге. Подготовленный раствор переводят в делительную воронку вместимостью 100 см, приливают 15 см раствора диметилглиоксима в этиловом спирте, 20 см хлороформа, встряхивают делительную воронку 1 м
4.4.5 Нижний органический слой сливают в делительную воронку вместимостью 100 см, к водной фазе приливают 20 см хлороформа и повторяют экстракцию. Органические фазы объединяют, а водную - отбрасывают.
К объединенной органической фазе приливают аммиак, разбавленный 1:19, последовательно порциями 15, 10, 5 см и промывают до обесцвечивания раствора, встряхивая воронку 10-15 раз.
К промытой органической фазе приливают 15 см соляной кислоты, разбавленной 1:24, и встряхивают воронку в течение 1 мин. Органическую фазу сливают в другую делительную воронку, а водную фазу - в стакан вместимостью 100 см. Реэкстракцию повторяют с использованием 15 см раствора соляной кислоты, разбавленной 1:24, водную фазу сливают в тот же стакан, органическую фазу отбрасывают.
К объединенным водным фазам приливают 5 см серной кислоты, разбавленной 1:1, добавляют в 2-3 приема по каплям 0,5 см раствора азотной кислоты для разрушений остатков органических соединений, после чего вновь выпаривают до паров серной кислоты. К охлажденному остатку приливают 10-15 см воды, нагревают до растворения солей, вновь охлажда
4.4.6 Раствор переносят в мерную колбу вместимостью 100 см, приливают 10 см раствора виннокислого калия-натрия, 10 см раствора гидроокиси натрия, 10 см раствора надсернокислого аммония, 10 см раствора диметилглиоксима в гидроокиси натрия, доливают до метки водой.
Через 5-7 мин измеряют светопоглощение раствора на спектрофотометре при длине волны 440 нм или на фотоэпектроколориметре в области длин волн 420-460 нм. В качестве раствора сравнения используют раствор, подготовленный, как указано в 4.3.
Массу никеля в растворе находят по градуировочному графику.
4.5 Обработка результатов анализа
Массовую долю никеля в пробе ,%, вычисляют по формуле
- масса никеля в растворе контрольного опыта, г;
- масса навески пробы, г;
- коэффициент разбавления раствора пробы.
4.6 Контроль точности анализа
ГОСТ 13047.1 .
Таблица 1 - Нормативы контроля и погрешность метода анализа
В процентах
Массовая доля никеля | Допускаемые расхождения результатов двух параллельных определений | Допускаемые расхождения результатов трех параллельных определений | Допускаемые расхождения двух результатов анализа D
| Погрешность метода анализа |
5 Атомно-абсорбционный метод
5.1 Метод анализа
Метод основан на измерении поглощения при длине волны 232,0 или 231,1 нм резонансного излучения атомами никеля, образующимися в результате атомизации при введении раствора пробы в пламя ацетилен-воздух.
5.2 Средства измерений, вспомогательные устройства, материалы, реактивы, растворы
Атомно-абсорбционный спектрофотометр, обеспечивающий проведение измерений в пламени ацетилен-воздух.
Лампа с полым катодом для возбуждения спектральной линии никеля.
Ацетилен газообразный по ГОСТ 5457 .
Фильтры обеззоленные по или другие средней плотности.
Кислота азотная по ГОСТ 4461 , при необходимости очищенная перегонкой, или по ГОСТ 11125 , разбавленная 1:1 и 1:19.
Кобальт по ГОСТ 123 или стандартный образец состава кобальта с установленной массовой долей никеля не более 0,001%.
Порошок никелевый по ГОСТ 9722 или никель первичный по ГОСТ 849 .
Растворы никеля известной концентрации.
Раствор A массовой концентрации никеля 0,001 г/см: в стакан или колбу вместимостью 250 см помещают навеску первичного никеля или карбонильного никелевого порошка массой 1,0000 г, приливают 20-25 см азотной кислоты, разбавленной 1:1, растворяют при нагревании, кипятят 3-5 мин. При использовании никелевого порошка раствор фильтруют через фильтр (красная или белая лента), предварительно промытый 2-3 раза азотной кислотой, разбавленной 1:19, фильтр промывают 2-3 раза горячей водой. Раствор охлаждают, переводят в мерную колбу вместимостью 1000 см приливают 50 см раствора азотной кислоты, разбавленной 1:1, доливают до метки водой.
Раствор Б массовой концентрации никеля 0,0001 г/см: в мерную колбу вместимостью 100 см отбирают 10 см раствора А, приливают 10 см раствора азотной кислоты, разбавленной 1:1, доливают до метки вод
5.3 Подготовка к анализу
5.3.1 Для градуировочного графика 1 при определении массовых долей никеля не более 0,010% в стаканы или колбы вместимостью 250 см помещают навески массой 5,000 г проб кобальта или стандартного образца состава кобальта с установленной массовой долей никеля. Число навесок должно соответствовать числу точек градуировочного графика, включая контрольный опыт.
Навески растворяют при нагревании в 50-60 см азотной кислоты, разбавленной 1:1, выпаривают до объема 15-20 см, приливают 50-60 см воды, нагревают до кипения, охлаждают, переводят в мерные колбы вместимостью 100 см, отбирают в них 0,5; 1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0 см раствора Б, в колбу с контрольным опытом раствор никеля не вводят, доливают до метки водой и измеряют абсорбцию, как указано в 5.4.
Масса никеля в растворах для градуировки составляет 0,00005; 0,00010; 0,00020; 0,00030; 0,00040; 0,00050 г.
5.3.2 Для градуировочного графика 2 при определении массовых долей никеля от 0,010% до 0,050% в стаканы или колбы вместимостью 250 см помещают навески массой 1,000 г проб кобальта или стандартного образца состава кобальта с установленной массовой долей никеля. Число навесок должно соответствовать числу точек градуировочного графика, включая контрольный опыт.
Навески растворяют при нагревании в 15-20 см азотной кислоты, разбавленной 1:1, выпаривают до объема 5-7 см, приливают 50-60 см воды, нагревают до кипения, охлаждают, переводят в мерные колбы вместимостью 100 см, отбирают в них 0,5; 1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0 см раствора Б, в колбу с раствором контрольного опыта раствор никеля не вводят, доливают до метки водой и измеряют абсорбцию, как указано в 5.4.
Масса никеля в растворах для градуировки указана в 5.3.1.
5.3.3 Для градуировочного графика 3 при определении массовых долей никеля свыше 0,050% в мерные колбы вместимостью 100 см отбирают по 10 см раствора контрольного опыта, подготовленного, как указано в 5.3.2, и вводят 0,5; 1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 6,0 см раствора Б, в колбу с раствором контрольного опыта раствор никеля не вводят, доливают до метки раствором азотной кислоты, разбавленной 1:19, и измеряют абсорбцию, как указано в 5.4.
Масса никеля в растворах для градуировки составляет 0,00005; 0,00010; 0,00020; 0,00030; 0,00040; 0,00060 г.
5.4 Проведение анализа
В стакан или колбу вместимостью 250 см помещают навеску пробы массой в соответствии с таблицей 2.
Таблица 2 - Условия подготовки раствора пробы
Массовая доля никеля, % | Масса навески пробы, г | Объем аликвотной части раствора, см | Номер градуировочного графика |
||||
Весь раствор | |||||||
Навеску пробы массой 5,000 г растворяют при нагревании в 50-60 см, а массой 1,000 г - в 15-20 см раствора азотной кислоты, разбавленной 1:1, выпаривают соответственно до объема 15-20 см или 5-7 см, приливают 40-50 см воды, нагревают до кипения, охлаждают. Раствор переводят в мерную колбу вместимостью 100 см и доливают до метки водой.
При массовой доле никеля свыше 0,050% в мерную колбу вместимостью 100 см отбирают аликвотную часть раствора объемом в соответствии с таблицей 2 и доливают до метки раствором азотной кислоты, разбавленной 1:19.
Измеряют абсорбцию раствора пробы и соответствующих растворов для градуировки при длине волны 232,0 нм, ширине щели не более 0,2 нм не менее двух раз, последовательно вводя их в пламя, промывают систему водой, проверяют нулевую точку и стабильность градуировочного графика. Для проверки нулевой точки используют раствор соответствующего контрольного опыта, подготовленного, как указано в 5.3.
По значениям абсорбции растворов для градуировки и соответствующим им массам никеля строят градуировочные графики.
Массу никеля в растворе пробы находят по градуировочному графику в соответствии с таблицей 2
5.5 Обработка результатов анализа
Массовую долю никеля , %, вычисляют по формуле
где - масса никеля в растворе пробы, г;
- коэффициент разбавления раствора пробы;
- масса навески пробы, г.
5.6 Контроль точности анализа
Контроль метрологических характеристик результатов анализа проводят по ГОСТ 13047.1 .
Нормативы контроля и погрешность метода анализа приведены в таблице 1.
ПРИЛОЖЕНИЕ А (справочное). Библиография
ПРИЛОЖЕНИЕ А
(справочное)
ГФ Х, статья 160 Хлороформ фармакопейный
ТУ 6-09-1181-89 Бумага индикаторная универсальная для определения рН 1-10 и 7-14
ТУ 6-09-1678-95* Фильтры обеззоленные (белая, красная, синяя ленты)
________________
* Действует на территории Российской Федерации.
Текст документа сверен по:
официальное издание
М.: ИПК Издательство стандартов, 2002
(в скобках указаны координац. числа) Ni 2+
0,069 нм (4), 0,077 нм (5), 0,083 нм (6).
Среднее содержание никеля в
земной коре 8-10 -3 % по массе, в океанов 0,002 мг/л. Известно
ок. 50 никеля, из них важнейшие: пентландит (Fe,Ni) 9 S 8 ,
миллерит NiS, гарниерит (Ni,Mg) 3 Si 4 O 10 (OH) 10 . 4H 2 O,
ревдинскит (не-пуит) (Ni,Mg) 3 Si 2 O 5 (OH) 4 ,
никелин NiAs, аннабергит Ni 3 (AsO 4) 2 8Н 2 О.
В основном никель добывают из сульфидных медно-никелевых (Канада, Австралия,
Юж. Африка) и из силикатно-окисленных (Новая Каледония, Куба, Филиппины,
Индонезия и др.). Мировые запасы никеля на суше оцениваются в 70 млн. т.
Свойства.
Никель-серебристо-белый
. Кристаллич. решетка гранецентрир. кубическая, а = 0,35238 нм,
z = 4, пространств. группа Рт3т. Т. пл. 1455 °С. т.
кип. 2900 °С; плота. 8,90 г/см 3 ; C 0 p
26,l Дж/( . К); DH 0 пл 17,5
кДж/ , DH 0 исп 370кДж/ ; S 0 298
29,9 ДжДмоль К); ур-ние температурной зависимости для твердого
никеля lgp(гПа) = 13,369-23013/T+0,520lgT+0,395T (298-1728К),
для жидкого lgp(гПа)=11,742-20830/T+ 0,618 lg Т (1728-
3170 К); температурный
коэф. линейного расширения 13,5 . 10 -6 К -1 (273-373
К); 94,1 Вт/(м х х К) при 273 К, 90,9 Вт/(м. К) при
298 К; g 1,74 Н/м (1520 °С); r 7,5 10 -8 Ом м, температурный коэф.
r 6,75 . 10 -3 К -1 (298-398 К); ,
631 К. Модуль упругости 196-210 ГПа; s раст 280-720 МПа;
относит. удлинение 40-50%; по Бринеллю (отожженного) 700-1000 МПа.
Чистый никель- весьма пластичный , хорошо обрабатывается в холодном и горячем
состоянии, поддается прокатке, волочению, ковке.
Н
икель химически малоактивен,
но тонкодисперсный , полученный соединений никеля
при низких т-рах, пирофорен. Стандартный Ni 0 /Ni 2+
- 0,23 В. При обычных т-рах никель на покрывается тонкой
. Не взаимод. с и влагой . При нагр.
никеля с пов-сти начинается при ~ 800 °С. С соляной, серной, фосфорной, фтористоводородной
к-тами никель реагирует очень медленно. Практически на него не действуют уксусная
и др. орг. к-ты, особенно в отсутствие . Хорошо реагирует с разб. HNO 3 ,
конц. HNO 3 пассивируется. Р-ры и и , а также жидкий NH 3 на никель не действуют. Водные р-ры NH 3
в присут. коррелируют никель.
Н
икель в дисперсном состоянии
обладает большой каталитич. в р-циях , . Используют либо скелетный никель (никель Ренея),
получаемый сплавлением с Аl или Si с послед. , либо никель
на .
Н
икель поглощает Н 2
и образует с ним твердые р-ры. NiH 2 (устойчив ниже 0°С)
и более стабильный NiH получены косвенными путями. почти не поглощается
никелем вплоть до 1400 °С, р-римость N 2 в 0,07% при 450 °С.
Компактный никель не реагирует с NH 3 , дисперсный при 300-450 °С образует
с ним н и т р и д Ni 3 N.
Расплавленный никель растворяет
С с образованием к а р б и д а Ni 3 C, к-рый при
разлагается с выделением ; Ni 3 C в виде серо-черного
(разлагается при ~ 450°С) получают науглероживанием никеля в СО при
250-400 °С. Дисперсный никель с СО дает летучий Ni(CO) 4 .
При сплавлении с Si образует с и л и ц и д ы; Ni 5 Si 2 ,
Ni 2 Si и NiSi плавятся конгруэнтно соотв. при 1282, 1318 и 992 °С,
Ni 3 Si и NiSi 2 -инконг-руэнтно соотв. при 1165 и 1125°С,
Ni 3 Si 2 разлагается, не плавясь, при 845 °С. При сплавлении
с В дает б о р и д ы: Ni 3 B (т. пл. 1175°С), Ni 2 B (1240
°С), Ni 3 B 2 (1163°C), Ni 4 B 3 (1580
°С), NiB 12 (2320 °С), NiB (разлагается при 1600 °С).
С Se никель образует с е л е н и д ы: NiSe (т. пл. 980 °С), Ni 3 Se 2
и NiSe 2 (разлагаются соотв. при 800 и 850 °С), Ni 6 Se 5
и Ni 21 Se 20 (существуют только в твердом состоянии). При
сплавлении никеля с Те получают т е л л у р и д ы: NiTe и NiTe 2 (между
ними образуется, по-видимому, широкая область твердых р-ров) и др.
А р с е н а т Ni 3 (AsO 4) 2 . 8H 2 O-зеленые
; р-римость в 0,022%; к-тами разлагается; выше 200 °С обезвоживается,
при ~ 1000°С разлагается; получения твердого .
С и л и к а т Ni 2 SiO 4 -светло-зеленые
с ромбич. решеткой; плотн. 4,85 г/см 3 ; разлагается, не
плавясь, при 1545°С; в не раств.; минер. к-тами медленно разлагается
при нагревании. А л ю м и н а т NiAl 2 O 4 (никелевая шпи-нель)-голубые
с кубич. решеткой; т. пл. 2110°С; плотн. 4,50 г/см 3 ;
не раств. в ; медленно разлагается к-тами; .
Важнейшие комплексные соед.
никеля-а м м и н ы. Наиб. характерны гексааммины и акватетраммины с соотв.
2+ и 2+ .
Это голубые или фиолетовые кристаллич. в-ва, обычно раств. в , в р-рах ярко-синего
цвета; при кипячении р-ров и при действии к-т разлагаются; образуются в р-рах
при аммиачной переработке никелевых и кобальтовых .
В комплексах Ni(III) и
Ni(IV) координац. число никеля равно 6. Примеры-фиолетовый K 3
и красный K 2 , образующиеся при действии F 2
на смеси NiCl 2 и КСl; сильные . Из др. типов известны
гетеро-поликислот, напр. (NH 4) 6 H 7 . 5H 2 O,
большое число внутрикомплексных соед. Ni(II). См. также Никель-органические
соединения.
Получение.
перерабатывают пиро- и гидромстал-лургич. путем. Для силикатно-окисленных
(не поддаются обогащению) используют либо восстановит. плавку с получением ферроникеля,
к-рый далее подвергают продувке в конвертере с целью и обогащения,
либо плавку на штейн с серосодержащими (FeS 2 или CaSO 4).
Полученный штейн продувают в конвертере для удаления Fe, а затем дробят и обжигают,
из образовавшегося NiO восстановит. плавкой получают металлический никель. Никелевые
концентраты, получаемые при обогащении сульфидных , плавят на штейн с послед.
продувкой в конвертере. Из медно-никелевого штейна после его медленного охлаждения
выделяют концентрат Ni 3 S 2 , к-рый, аналогично
штейнам из окисленных , обжигают и восстанавливают.
Один из путей гидропереработки
окисленных руд-восстановление или смесью Н 2
и N 2 с послед. р-ром NH 3 и СО 2
с продувкой . Р-р очищают от Со . При разложении р-ра
с отгонкой NH 3 осаждается гидроксо-карбонат никеля, к-рый либо прокаливают
и из образовавшегося NiO восстановит. плавкой получают никель, либо повторно раств.
в р-ре NH 3 и после отгонки NH 3 из пульпы
Н 2 получают никель. Др. путь - окисленной серной к-той
в . Из образовавшегося р-ра после его очистки и никель осаждают
под и полученный концентрат NiS перерабатывают подобно
штейнам.
Гидропереработка сульфидных
никелевых материалов (концентратов, штейнов) сводится к автоклавному окислит.
либо р-рами NH 3 (при низком содержании Со), либо H 2 SO 4 .
Из аммиачных р-ров после отделения CuS никель осаждают под .
Для разделения Ni,
Со
и Сu из аммиачных р-ров применяют также экстракц. способы с использованием,
в первую очередь, хелатообразу-ющих экстрагентов.
Автоклавное окислитю с получением сульфатных р-ров применяют как к обогащенным материалам (штейнам) с переводом никеля и др. в р-р, так и к бедным пирротииовым Fe 7 S 8 концентратам. В последнем случае окисляется преим. пирротин, что позволяет выделить элементарную S и сульфидный концентрат, переплавляемый далее на никелевый штейн.