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鎳:銀白色金屬,密度8.9克/厘米3。熔點1455℃,沸點2730℃ 。化合價2和3。電離能為7.635電子伏特。質堅硬,具有磁性和良好的可塑性。有好的耐腐蝕性,在空氣中不被氧化,又耐強鹼。在稀酸中可緩慢溶解,釋放出氫氣而產生綠色的正二價鎳離子Ni2+;對氧化劑溶液包括硝酸在內,均不發生反應。鎳是一個中等強度的還原劑。

1 鎳 -概述

鎳

鎳是一種銀白色金屬,首先是1751年由瑞典礦物學家克朗斯塔特(A.F.Cronstedt)分離出來的。由於它具有良好的機械強度和延展性,難熔耐高溫,並具有很高的化學穩定性,在空氣中不氧化等特徵,因此是一種十分重要的有色金屬原料,被用來製造不鏽鋼、高鎳合金鋼和合金結構鋼,廣泛用于飛機、雷達、導彈、坦克、艦艇、宇宙飛船、原子反應堆等各種軍工製造業。在民用工業中,鎳常製成結構鋼、耐酸鋼、耐熱鋼等大量用於各種機械製造業。鎳還可作陶瓷顏料和防腐鍍層,鎳鈷合金是一種永磁材料,廣泛用於電子遙控、原子能工業和超聲工藝等領域,在化學工業中,鎳常用作氫化催化劑。

2 鎳 -綜合性質

元素名稱:鎳
元素原子量:58.69
元素類型:金屬
原子體積:(立方厘米/摩爾):6.59
元素在太陽中的含量:(ppm) :80
元素在海水中的含量:(ppm):太平洋表面   0.0001
地殼中含量:(ppm):80

原子序數:28
元素符號:Ni
元素中文名稱:鎳
元素英文名稱:Nickel

鎳鎳鈷合金

相對原子質量:58.69
核內質子數:28
核外電子數:28
核電核數:28
質子質量:4.6844E-26
質子相對質量:28.196
所屬周期:4
所屬族數:VIII
摩爾質量:59
氫化物:NiH3
氧化物:NiO
最高價氧化物化學式:Ni2O3

氧化態:Main  Ni+2
Other  Ni-1, Ni0, Ni+1, Ni+3, Ni+4, Ni+6
密度:8.902
熔點:1453.0
沸點:2732.0
聲音在其中的傳播速率:(m/S):4900

電離能 (kJ/ mol) 
M - M+ 736.7
M+ - M2+ 1735.0
M2+ - M3+ 3393
M3+ - M4+ 5300
M4+ - M5+ 7280
M5+ - M6+ 10400
M6+ - M7+ 12800
M7+ - M8+ 15600
M8+ - M9+ 18600
M9+ - M10+ 21660

外圍電子排布:3d8 4s2
核外電子排布:2,8,16,2
晶體結構:晶胞為面心立方晶胞,每個晶胞含有4個金屬原子。

鎳

晶胞參數:
aa = 352.4 pm
b = 352.4 pm
c = 352.4 pm
α = 90°
β = 90°
γ = 90°

莫氏硬度:4 
顏色和狀態:銀白色金屬
原子半徑:1.62
常見化合價:+2,+3

3 鎳 -發現

發現人:克朗斯塔特
發現時間和地點:1751     瑞典
元素來源:鎳黃鐵礦[(Ni,Fe)9S8]

鎳鎳鋅磁芯

發現過程:1751年,瑞典的克郎斯塔特,用紅砷鎳礦表面風化后的晶粒與木炭共熱,而製得鎳。

鎳在地殼中含量不小,大於常見金屬鉛、錫等,但明顯比鐵少得多,而且鎳和鐵的熔點不相上下,因此註定它比鐵發現得晚。17世紀末,歐洲人開始注意鎳砒(砷)礦。當時德國用它來製造青色玻璃,採礦工人稱它為kupfernickel。「kupfer」在德文中是「銅」;「nickel」是罵人的話,大意是「騙人的小鬼」。因此這一詞可以義譯為「假銅」。當時人們認為它是銅和砷的混合物。

瑞典化學家克隆斯特研究了這個礦物,他得到了少量與銅不同的金屬。他在1751年發表研究報告,認為這是一種新金屬,就稱它為nickel,這也就是鎳的拉丁名稱niccolum和符號Ni的來源。鎳在歐洲被發現后,德國人首先把它摻入銅中,製成所謂日耳曼銀,或稱德國銀,也就是中國的白銅。

4 鎳 -來源及用途

元素來源:礦石經煅燒成氧化物后,用水煤氣或碳還原而製得。
元素用途:主要用來製造不鏽鋼和其他抗腐蝕合金,如鎳鋼、鉻鎳鋼及各種有色金屬合金,含鎳成分較高的銅鎳合金,就不易腐蝕。也作加氫催化劑和用於陶瓷製品、特種化學器皿、電子線路、玻璃著綠色以及鎳化合物製備等等。具有鐵磁性的金屬元素,它能夠高度磨光和抗腐蝕。主要用於合金(如鎳鋼和鎳銀)及用作催化劑(如拉內鎳,尤指用作氫化的催化劑) ,可用來製造貨幣等,鍍在其他金屬上可以防止生鏽。

5 鎳 -同位素

最穩定的同位素:
同位素  丰度    半衰期   衰變模式   衰變能量    衰變產物
                                      MeV 
56Ni   人造     6.077天  電子捕獲    2.136        56Co
58Ni   68.077 %   穩定
59Ni   人造     76,000年 電子捕獲    1.072        59Co
60Ni   26.233 %   穩定
61Ni   1.14 %     穩定
62Ni   3.634 %    穩定
63Ni   人造     100.1年    β衰變     2.137        63Cu
64Ni   0.926 %    穩定

6 鎳 -基本知識

在自然界,最主要的鎳礦是紅鎳礦(砷化鎳)與輝砷鎳礦(硫砷化鎳)。古巴是世界上最著名的蘊藏鎳礦的國家,在多米尼加也有大量的鎳礦。

金屬鎳主要用於電鍍工業,鍍鎳的物品美觀、乾淨、

鎳鎳鉻線
又不易鏽蝕。極細的鎳粉,在化學工業上常用作催化劑。
鎳大量用於製造合金。在鋼中加入鎳,可以提高機械強度。如鋼中含鎳量從2.94%增加到了7.04%時,抗拉強度便由52.2公斤/毫米2增加到72.8公斤/毫米3。鎳鋼用來製造機器承受較大壓力、承受衝擊和往複負荷部分的零件,如渦輪葉片、曲軸、連桿等。含鎳36%、含碳0.3-0.5%的鎳鋼,它的膨脹係數非常小,幾乎不熱脹冷縮,用來製造多種精密機械,精確量規等。含鎳46%、含碳0.15%的高鎳鋼,叫「類鉑」,因為它的膨脹係數與鉑、玻璃相似,這種高鎳鋼可熔焊到玻璃中。在燈泡生產上很重要,可作鉑絲的代用品。一些精密的透鏡框,也用這種類鉑鋼做,透鏡不會因熱脹冷縮而從框中掉下來。由67.5%鎳、16%鐵、15%鉻、1.5%錳組成的合金,具有很大的電阻,用來製造各種變阻器與電熱器。

鈦鎳合金具有「記憶」的本領,而且記憶力很強,經過相當長的時間,重複上千萬次都準確無誤。它的「記憶」本領就是記住它原來的形狀,所以人們稱它為「形狀記憶合金」。原來這種合金有一個特性轉變溫度,在轉變溫度之上,它具有一種組織結構,而在轉變溫度之下,它又有另一種組織結構。結構不同,性能也就不同。例如:一種鈦鎳記憶合金,當它在轉變溫度之上時,很堅硬,強度大,而在這個溫度以下,它卻很軟,容易冷加工。這樣,當我們需要它記憶什麼形狀時,就把它做成那種形狀,這就是它的「永久記憶「形狀,在轉變溫度以下,由於它很軟,我們便可以在相當大的程度內使其任意變形。而當需要它恢復到原來形狀時,只要把它加熱到轉變溫度以上就行了。

鎳具有磁性,能被磁鐵吸引。而用鋁、鈷與鎳製成的合金,磁性更強了。這種合金受到電磁鐵吸引時,不僅自己會被吸過去,而且在它下面吊了比它重六十倍的東西,也不會掉下來。這樣,可以用它來製造電磁起重機。鎳的鹽類大都是綠色的。氫氧化鎳是棕黑色的,氧化鎳則是灰黑色的。氧化鎳常用來製造鐵鎳鹼性蓄電池。二價鎳離子常用丁二酮肟來鑒定,在氨性溶液中,鎳離子(Ni2+)與丁二酮肟(Dimethylglyoxime)生成鮮紅色沉澱(Ni(dmgH)2)。
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