3 Физические свойства. Формула высшего оксида никеля.

Содержание

Реакция в этих устройствах включает окисление Ni(OH)₂на стадии зарядки и восстановление NiO(OH) на стадии разрядки в щелочном электролите:

3 Физические свойства

Металл никель имеет серебристый цвет с желтоватым оттенком, очень твердый, ковкий и пластичный, хорошо полируется, притягивает магниты и проявляет магнитные свойства при температуре ниже 340 °C.

Никель — элемент вторичной подгруппы восьмой группы, четвертого периода периодической таблицы химических элементов по D. Менделеев.

Массовое число — 58,693

Количество протонов — 28

Количество нейтронов — 21

Количество электронов — 28

Символизируется знаком Ni (лат. Niccolum).

Полная электронная формула:

1s 2 2s 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 8

Электронное семейство: d-элемент, так как находится в фазе заполнения d-орбитали. Никель является переходным металлом.

Никель имеет два валентных состояния:

— Земля (2 валентных электрона):

— Возбужденный (3 валентных электрона):

1 Оксиды никеля

NiO — оксид никеля(II), является основным оксидом.

Он обладает амфотерными свойствами (преобладают основные) и практически нерастворим в воде:

Реагирует с кислотами:

При агрегации реагирует со щелочами и типичными оксидами металлов:

Образует аминокомплексы с концентрированным раствором аммиака:

Растворяется водородом или другими восстановителями (C, Mg, Al) с образованием металла:

В сочетании с кислотными оксидами они образуют соли:

Ni₂O₃— Никель(III) оксид, основной оксид.

Реагирует с кислотами:

5 Химические свойства

Атомы никеля имеют внешнюю электронную конфигурацию 3d 8 4s 2. Состояние окисления Ni(II) является наиболее стабильным.

Никель образует соединения со степенью окисления +2 и +3, в то время как никель со степенью окисления +3 образует только комплексные соли. Для соединений никеля+2 известно большое количество простых и сложных соединений. Оксид никеля Ni 2 O 3 является сильным окислителем.

Никель характеризуется высокой коррозионной стойкостью — он устойчив на воздухе, в воде, щелочах и многих кислотах. Химическая стойкость обусловлена его пассивирующей способностью — образованием на его поверхности толстого оксидного слоя, который оказывает защитное действие. Никель активно растворяется в азотной кислоте.

Никель соединяется с монооксидом углерода CO, образуя высокотоксичный и летучий карбонил Ni(CO).₄.

Тонкий никелевый порошок является пирофорным (самовоспламеняется на воздухе).

Никель горит только в виде порошка. Он образует два оксида NiO и Ni₂O₃и два гидроксида Ni(OH) каждый₂и Ni(OH)₃. Наиболее важными растворимыми солями никеля являются ацетат, хлорид, нитрат и сульфат. Растворы обычно имеют зеленый цвет, а безводные соли — желтый или коричневато-желтый. Нерастворимыми солями являются оксалат и фосфат (зеленые), три сульфида NiS (черные), Ni₂S₃(желтоватая бронза) и Ni₃S₄(черный). Никель также образует многочисленные координационные и комплексные соединения. Например, диметилглиоксим никеля Ni(C₄H₆N₂O₂)₂который в кислой среде приобретает чисто красный цвет, часто используется в качественном анализе для обнаружения никеля.

Водные растворы солей никеля(II) содержат гексациано никель(II) ион Ni(H₂O)₆₂+. Если к раствору, содержащему эти ионы, добавить аммиак, выпадет гидроксид никеля(II) — зеленое студенистое вещество. Этот осадок растворяется при добавлении избыточного количества аммиака, как Ni(NH₃)₆₂+.

Никель образует комплексы с тетраэдрической и планарно-тетраэдрической структурой. Например, комплекс тетрахлорникеля(II) NiCl₄₂— имеет тетраэдрическую структуру, а тетрацианоицеллиевый(II) комплекс Ni(CN)₄₂— имеет плоскую квадратную структуру.

В качественном и количественном анализе для обнаружения ионов никеля (II) используется щелочной раствор бутандиоксима, также называемого диметилглиоксимом, который реагирует с ионами никеля (II) с образованием

красное координационное соединение бис(бутандиоксимато)никеля (II), которое является хелатирующим агентом, причем бутандиоксимато лиганд является двухвалентным.

Содержание

1 Производство
2 Структура
3 Заявки и реакции
4 Электронная структура
5 Риск для здоровья
6 Рекомендации
7 внешняя ссылка

NiO может быть получен различными способами. При нагревании до температуры свыше 400 °C никелевый порошок вступает в реакцию с кислородом, образуя NiO. В некоторых промышленных процессах зеленый оксид никеля получают путем нагревания смеси порошка никеля и воды до 1000 °C, а скорость этой реакции можно увеличить путем добавления NiO. 5 Наиболее простым и успешным методом является пиролиз соединений никеля(II), таких как гидроксид, нитрат и карбонат, которые дают ярко-зеленый порошок. 3 Элементарный синтез путем нагревания металла в кислороде может привести к получению порошков от серого до черного цвета, что указывает на нестехиометрию. 3

Структура

NiO имеет структуру NaCl с октаэдрическими позициями Ni 2+ и O 2-. Концептуально простая структура широко известна как структура каменной соли. Как и многие другие бинарные оксиды металлов, NiO часто нестехиометричен, т.е. соотношение Ni: O отклоняется от 1: 1. В оксиде никеля эта нестехиометрия сопровождается изменением цвета, при этом стехиометрически правильный NiO становится зеленым и нестехиометрическим. NiO имеет черный цвет.

NiO имеет множество специализированных применений, и обычно различают «химический сорт», который представляет собой относительно чистый материал для специализированных применений, и «металлургический сорт», который в основном используется для производства сплавов. Он используется в керамической промышленности для производства фритт, ферритов и стекловидных эмалей для фарфора. Спеченный оксид используется для производства никелевых сталей. Шарль Эдуард Гийом был удостоен Нобелевской премии по физике в 1920 году за работу над сплавами никель-сталь, которые он назвал инвар и элинвар.

NiO также был компонентом никель-железной батареи, также известной как батарея Эдисона, и компонентом топливных элементов. Он является прекурсором многих солей никеля, используемых в качестве специальных химикатов и катализаторов. Совсем недавно NiO использовался для изготовления никель-кадмиевых батарей, которые используются во многих электронных устройствах, до того, как были разработаны более экологичные никель-металлгидридные батареи. 5 NiO, электрохромный анодный материал, был широко изучен в качестве противоэлектрода оксиду вольфрама, электрохромному катодному материалу, в дополнительных электрохромных устройствах.

Ежегодно производится около 4 000 тонн NiO химического качества. 4 Скумбрия NiO является предшественником солей никеля, получаемых при переработке минеральных кислот. NiO является универсальным катализатором гидрогенизации.

Нагревание оксида никеля водородом, углеродом или монооксидом углерода восстанавливает его до металлического никеля. Он соединяется с оксидами натрия и калия при высоких температурах (>700°C) с образованием соответствующих солей никеля. 5

Электронная структура

NiO полезно показать, что теория функционала плотности (использующая функции, основанные на подходе локальной плотности) и теория Хартри-Фока не в состоянии учесть сильную корреляцию. Термин «сильная корреляция» относится к поведению электронов в твердых телах, которое неадекватно (часто даже не качественно) описывается простыми одноэлектронными теориями, такими как оценка локальной плотности (LDA) или теория Хартри-Фока. Например, простой на первый взгляд материал NiO имеет частично заполненную 3d-полосу (атом Ni имеет 8 из 10 возможных 3d-электронов) и поэтому должен быть хорошим проводником. Однако сильное кулоновское отталкивание (эффект корреляции) между d-электронами приводит к тому, что NiO вместо этого имеет широкий зазор. Изолятор Мотта. Таким образом, сильно коррелированные материалы имеют электронные структуры, которые не являются ни просто свободными электронами, ни полностью ионными, а представляют собой смесь того и другого. 7 8

Длительное вдыхание NiO повреждает легкие, вызывая поражения и в некоторых случаях рак. 9

Предполагаемый период полураспада NiO в крови составляет более 90 дней. 10 NiO имеет длительный период полураспада в легких; после введения грызунам он оставался в легких более 3 месяцев. 11 10 Оксид никеля классифицируется как канцероген для человека 12 13 14 15 16 17, поскольку эпидемиологические исследования выявили повышенный риск развития рака дыхательных путей у работников заводов по переработке сульфидных руд. 18

В двухлетнем исследовании Национальной токсикологической программы по ингаляции зеленого NiO были получены некоторые доказательства канцерогенности у крыс F344/N, но неоднозначные доказательства у самок мышей B6C3F1; у самцов мышей B6C3F1 доказательств канцерогенности не было. 12 Хроническое воспаление без фиброза наблюдалось в двухлетних исследованиях.

Получение

В природе оксид никеля встречается в виде минерала бунзенита — октаэдрических кристаллов от темно-зеленого до коричнево-черного цвета в зависимости от примеси. Химический состав — неэлементарный NiO_x, где x = ~1 с примесями Bi, Co, As. Очень редко он встречается в Йоханнгеоргенштадте в Саксонии.

Небольшое количество оксида никеля(II) можно получить путем разложения карбонила никеля на воздухе до диоксида углерода.

Оксид никеля может быть синтезирован непосредственно из элементов путем окисления Ni при нагревании на воздухе или в кислороде:

Применение

Оксид никеля в основном используется в качестве промежуточного продукта для производства солей никеля(II), никельсодержащих катализаторов и ферритов. NiO используется в качестве зеленого пигмента для стекла, стеклянной посуды и керамики. Объем производства оксида никеля составляет около 4 000 тонн/год.

Как и большинство соединений никеля, оксид никеля токсичен и канцерогенен. Значение ПДК в воздухе на рабочем месте составляет 0,005 мг/см³ (в пересчете на Ni 2+ ).

ЛД50 составляет 100 мг/кг. Класс опасности — 2.

Никеля окись

Оксид никеля — купить в УфаХимПроект
Оксид никеля — продажа химических реактивов (химической продукции) для промышленности и сельского хозяйства. Купить в УфаХимПроект. Оксиды и гидроксиды

Молярная масса 74,69 г/моль
Внешний вид порошок от серовато-зеленого до черного цвета

ПОЛУЧЕНИЕ

В природе оксид никеля встречается в виде минерала бунзенита — октаэдрических кристаллов, цвет которых варьируется от темно-зеленого до красновато-черного, в зависимости от примеси. Химический состав — неэлементарный NiOx, где x = 1, Bi, Co. ~1 с примесями Bi, Co, As. Он очень редок и встречается в Йоханнгеоргенштадте, Саксония. Оксид никеля может быть синтезирован непосредственно из элементов путем окисления Ni при нагревании на воздухе или в кислороде. Оксид никеля(II) может быть получен путем термического разложения гидроксида никеля(II) или некоторых двухвалентных солей никеля (карбонаты, нитраты и т.д.).