سال 1751 بود. در سوئد کوچک، به لطف دانشمند Axel Frederik Krondstedt، عنصر شماره 17 ظاهر شد. در آن زمان، تنها 12 فلز شناخته شده بود، به اضافه گوگرد، فسفر، کربن و آرسنیک. آنها یک تازه وارد را در شرکت خود پذیرفتند، نام او نیکل است.
کمی از تاریخ
سالها قبل از این کشف معجزه آسا، معدنچیان ساکسونی با سنگ معدنی آشنا بودند که ممکن بود با سنگ مس اشتباه گرفته شود. تلاش برای استخراج مس از این ماده بی فایده بود. با احساس تقلب، سنگ معدن شروع به "Kupfernikel" (به روسی - "شیطان مس") نامید.
Krondstedt، متخصص در مواد معدنی، به این سنگ معدن علاقه مند شد. پس از کار زیاد فلز جدیدی به دست آمد که نیکل نام داشت. برگمن باتوم تحقیقات را بر عهده گرفت. او بیشتر فلز را تصفیه کرد و به این نتیجه رسید که این عنصر شبیه آهن است.
خواص فیزیکی نیکل
نیکل در گروه دهم عناصر قرار دارد و در دوره چهارم جدول تناوبی زیر عدد اتمی 28 قرار دارد. اگر نماد Ni را در جدول بردارید، این نیکل است. دارای سایه ای از رنگ زرد، روی پایه نقره ای است. حتی در هوا فلزمحو نمی شود. جامد و کاملا چسبناک. به خوبی برای آهنگری مناسب است، به طوری که می توان محصولات بسیار نازکی تولید کرد. کاملا جلا داده شده نیکل را می توان با آهنربا جذب کرد. حتی در دمای 340 درجه با علامت منفی، ویژگی های مغناطیسی نیکل قابل مشاهده است. نیکل فلزی است که در برابر خوردگی مقاوم است. فعالیت شیمیایی پایینی از خود نشان می دهد. در مورد خواص شیمیایی نیکل چه می توان گفت؟
خواص شیمیایی
برای تعیین ترکیب کیفی نیکل چه چیزی لازم است؟ در اینجا لازم است فهرست کنیم که فلز ما از چه اتمی (یعنی تعداد آنها) تشکیل شده است. جرم مولی (به آن جرم اتمی نیز گفته می شود) 58.6934 (گرم بر مول) است. اندازه گیری ها ادامه پیدا کرده است. شعاع اتم فلز ما 124 pm است. هنگام اندازه گیری شعاع یون، نتیجه (+2e) 69 pm را نشان داد و عدد 115 pm شعاع کووالانسی است. بر اساس مقیاس بلورشناس معروف و شیمیدان بزرگ پاولینگ، الکترونگاتیوی 1.91 و پتانسیل الکترونیکی 0.25 V است.
تأثیر هوا و آب بر نیکل تقریباً ناچیز است. همین را می توان در مورد قلیایی نیز گفت. چرا این فلز اینگونه واکنش نشان می دهد؟ NiO در سطح آن ایجاد می شود. این یک پوشش به شکل یک فیلم است که از اکسیداسیون جلوگیری می کند. اگر نیکل تا دمای بسیار بالا گرم شود، با اکسیژن شروع به واکنش می‌کند و همچنین با هالوژن‌ها و با همه آنها عمل می‌کند.
اگر نیکل وارد اسید نیتریک شود، واکنش طولانی نخواهد بود. همچنین به راحتی در محلول های حاوی آمونیاک فعال می شود.
اما همه اسیدها روی نیکل کار نمی کنند. اسیدهایی مانند هیدروکلریک و سولفوریکآن را خیلی آرام اما مطمئن حل کنید. و تلاش برای انجام همین کار با نیکل در اسید فسفریک به هیچ وجه موفقیت آمیز نبود.
نیکل در طبیعت
حدسیات دانشمندان این است که هسته سیاره ما آلیاژی است که در آن آهن 90 درصد و نیکل 10 برابر کمتر است. وجود کبالت وجود دارد - 0.6٪. در فرآیند چرخش، اتم های نیکل به لایه پوشش زمین خارج شدند. آنها بنیانگذاران سنگهای معدنی سولفید مس نیکل به همراه مس و گوگرد هستند. برخی از جسورتر اتم های نیکل به همین جا ختم نشدند و راه خود را فراتر بردند. اتم ها همراه با کروم، منیزیم و آهن به سطح هجوم آوردند. علاوه بر این، همسفران فلز ما اکسید و جدا شدند.
سنگهای فلسیک و اولترابازیک در سطح کره زمین وجود دارند. به گفته دانشمندان، محتوای نیکل در سنگ های اسیدی بسیار کمتر از سنگ های اولترامافیک است. بنابراین، خاک و پوشش گیاهی در آنجا به خوبی از نظر نیکل غنی شده است. اما سفر قهرمان مورد بحث در بیوسفر و آب چندان قابل توجه نبود.
سنگ معدن نیکل
سنگ معدن نیکل صنعتی به دو نوع تقسیم می شود.
- سولفید مس نیکل. مواد معدنی: منیزیم، پیروتیت، کوبانیت، میلریت، پتلاندیت، اسپریلیت - این چیزی است که در این سنگ‌ها وجود دارد. با تشکر از ماگمایی که آنها را تشکیل داده است. سنگ معدن سولفید همچنین می تواند پالادیوم، طلا و غیره تولید کند.
- سنگ معدن نیکل سیلیکات. آنها مانند خاک رس شل هستند. کانه های این نوع آهنی، سیلیسی، منیزینی هستند.
جایی که نیکل استفاده می شود
نیکل به طور گسترده در صنایع قدرتمندی مانند متالورژی استفاده می شود. یعنی در ساخت طیف گسترده ای از آلیاژها. اساساً آلیاژ شامل آهن، نیکل و کبالت است. آلیاژهای زیادی بر پایه نیکل وجود دارد. فلز ما به یک آلیاژ ترکیب می شود، به عنوان مثال، با تیتانیوم، کروم، مولیبدن. نیکل همچنین برای محافظت از محصولاتی که به سرعت خورده می شوند استفاده می شود. این محصولات روکش نیکل دارند، یعنی پوشش نیکل خاصی ایجاد می کنند که اجازه نمی دهد خوردگی عکس آن را انجام دهد.
نیکل یک کاتالیزور بسیار خوب است. بنابراین، به طور فعال در صنایع شیمیایی استفاده می شود. اینها دستگاه ها، ظروف شیمیایی، دستگاه هایی برای کاربردهای مختلف هستند. برای مواد شیمیایی، غذا، تحویل مواد قلیایی، ذخیره اسانس، مخازن و مخازن ساخته شده از مواد نیکل استفاده می شود. فناوری هسته ای، تلویزیون، انواع دستگاه ها که لیست آنها بسیار طولانی است، بدون این فلز نمی توانند کار کنند.
اگر به زمینه ای مانند ابزارسازی و سپس به رشته مهندسی مکانیک نگاه کنید، متوجه خواهید شد که آندها و کاتدها ورق های نیکل هستند. و این کل لیست برنامه های کاربردی چنین فلز فوق العاده ای نیست. اهمیت نیکل در پزشکی را نیز نباید دست کم گرفت.
نیکل در پزشکی
نیکل به طور گسترده در پزشکی استفاده می شود. ابتدا ابزارهای لازم برای عملیات را در نظر می گیریم. نتیجه عمل نه تنها به خود پزشک، بلکه به کیفیت ابزاری که با آن کار می کند نیز بستگی دارد.ابزارها تحت استریلیزاسیون های متعددی قرار می گیرند و اگر از آلیاژی ساخته شده باشند که نیکل نداشته باشد، خوردگی طولانی نخواهد بود. و ابزارهای ساخته شده از فولاد که حاوی نیکل هستند، عمر طولانی تری دارند.
از نظر ایمپلنت، برای ساخت آنها از آلیاژهای نیکل استفاده می شود. فولاد حاوی نیکل از استحکام بالایی برخوردار است. دستگاه هایی برای ثابت کردن استخوان ها، پروتزها، پیچ ها - همه چیز از این فولاد ساخته شده است. در دندانپزشکی نیز ایمپلنت ها جایگاه قوی خود را به خود اختصاص داده اند. بوژل ها، بریس های فولادی ضد زنگ توسط ارتودنتیست ها استفاده می شود.
نیکل در موجودات زنده
اگر به جهان از پایین به بالا نگاه کنید، تصویر چیزی شبیه به این ظاهر می شود. ما زیر پایمان خاک داریم. میزان نیکل موجود در آن بیشتر از پوشش گیاهی است. اما اگر این پوشش گیاهی را زیر منشوری که مورد علاقه ماست در نظر بگیریم، آنگاه مقدار زیادی نیکل در حبوبات یافت می شود. و در غلات، درصد نیکل در حال افزایش است.
اجازه دهید به طور خلاصه میانگین محتوای نیکل را در گیاهان، جانوران دریایی و زمینی در نظر بگیریم. و البته در انسان. اندازه گیری بر حسب درصد وزنی است. بنابراین، جرم نیکل در گیاهان 510-5 است. حیوانات خشکی 110-6، حیوانات دریایی 1، 610-4. و یک انسان دارای محتوای نیکل 1-210-6 است.
نقش نیکل در بدن انسان
همیشه می خواهید فردی سالم و زیبا باشید. نیکل یکی از عناصر کمیاب مهم در بدن انسان است. نیکل معمولاً در ریه ها، کلیه ها و کبد تجمع می یابد. انباشته شدن نیکل در انساندر مو، تیروئید و پانکراس یافت می شود. و این تمام نیست. فلز در بدن چه می کند؟ در اینجا به جرات می توان گفت که او یک سوئیسی، یک دروگر و یک بازیکن روی لوله است. یعنی:
- تلاش برای کمک به اکسیژن رسانی به سلول ها، بدون موفقیت؛
- کار کاهش اکسیداسیون در بافت ها نیز بر شانه های نیکل می افتد؛
- از مشارکت در تنظیم پس زمینه هورمونی بدن ابایی ندارد؛
- به طور ایمن ویتامین C را اکسید می کند؛
- می توان به دخالت او در متابولیسم چربی ها اشاره کرد؛
- نیکل عالی بر تشکیل خون تأثیر می گذارد.
می خواهم به اهمیت زیاد نیکل در سلول توجه کنم. این عنصر کمیاب از غشای سلولی و اسیدهای نوکلئیک، یعنی طراحی آنها محافظت می کند.
اگرچه فهرست آثار شایسته نیکل قابل ادامه است. با توجه به موارد فوق، توجه می کنیم که بدن به نیکل نیاز دارد. این عنصر کمیاب از طریق غذا وارد بدن ما می شود. معمولاً به اندازه کافی نیکل در بدن وجود دارد، زیرا به مقدار بسیار کمی نیاز دارد. زنگ هشدار کمبود فلز ما ظهور درماتیت است. ارزش نیکل در بدن انسان اینجاست.
آلیاژهای نیکل
آلیاژهای نیکل مختلفی وجود دارد. بیایید به سه گروه اصلی توجه کنیم.
گروه اول شامل آلیاژهای نیکل و مس است. به آنها آلیاژهای نیکل مس می گویند. به هر نسبتی که این دو عنصر با هم ترکیب شوند، نتیجه شگفت انگیز و از همه مهمتر بدون غافلگیری است. آلیاژ همگن تضمین شده است. اگر حاوی مس بیشتر از نیکل باشد، خواص آن مشخص تر استمس، و اگر نیکل غالب باشد، آلیاژ ویژگی نیکل را نشان می دهد.
آلیاژهای نیکل مس در تولید سکه، قطعات ماشین آلات محبوب هستند. آلیاژ کنستانتین که تقریباً 60 درصد آن مس و بقیه نیکل است، برای ایجاد تجهیزات با دقت بالاتر استفاده می شود.
آلیاژی با نیکل و کروم را در نظر بگیرید. نیکروم ها مقاوم در برابر خوردگی، اسیدها، مقاوم در برابر حرارت. چنین آلیاژهایی برای موتورهای جت، راکتورهای هسته‌ای استفاده می‌شوند، اما فقط در صورتی که حاوی 80 درصد نیکل باشند.
بیایید به سراغ گروه سوم آلیاژها برویم. اینها آلیاژهای آهن هستند. آنها به 4 نوع تقسیم می شوند.
- مقاوم در برابر حرارت - مقاوم در برابر دماهای بالا. این آلیاژ تقریباً 50 درصد نیکل دارد. در اینجا ترکیب می تواند با مولیبدن، تیتانیوم، آلومینیوم باشد.
- مغناطیسی - افزایش نفوذپذیری مغناطیسی، که اغلب در مهندسی برق استفاده می شود.
- ضد خوردگی - این آلیاژ در تولید تجهیزات شیمیایی و همچنین هنگام کار در محیط های تهاجمی ضروری است. آلیاژ حاوی مولیبدن است.
- آلیاژی که اندازه و خاصیت ارتجاعی خود را حفظ می کند. ترموکوپل در فر. این جایی است که آلیاژ وارد می شود. هنگام گرم شدن، ابعاد ابعاد حفظ می شود و خاصیت ارتجاعی از بین نمی رود. چه مقدار نیکل برای ساخت آلیاژی با چنین خواصی لازم است؟ فلز موجود در آلیاژ باید تقریباً 40% باشد.
نیکل در زندگی روزمره
اگر به اطراف نگاه کنید، می توانید بفهمید که آلیاژهای نیکل همه جا انسان را احاطه کرده است. بیایید با مبلمان شروع کنیم. آلیاژ پایه مبلمان را از آسیب، اثرات مضر محافظت می کند. بیایید نگاهی به لوازم جانبی بیاندازیم. هر چند روی پنجره، اما روی مبلمان. او می تواندماندگاری طولانی دارد و ظاهر بسیار زیبایی دارد. بیایید تور خود را به سمت حمام ادامه دهیم. اینجا نیکل نیست سر دوش، شیر آب، شیر آب - همه با روکش نیکل. به لطف این، می توانید فراموش کنید که خوردگی چیست. و نگاه کردن به محصول خجالت آور نیست، زیرا زیبا به نظر می رسد و از دکور پشتیبانی می کند. قطعات نیکل اندود در ساختمان های تزئینی یافت می شود.
نیکل به هیچ وجه یک فلز جزئی نیست. کانی ها و کانه های مختلف می توانند به وجود نیکل ببالند. خوشحالم که چنین عنصری در سیاره ما و حتی در بدن انسان وجود دارد. در اینجا او آخرین ویولن را در فرآیندهای خونساز و حتی در DNA نمی نوازد. به طور گسترده در فناوری استفاده می شود. نیکل به دلیل مقاومت شیمیایی در پوشش های محافظ، برتری خود را به دست آورده است.
نیکل فلزی با آینده ای عالی است. در واقع، در برخی مناطق این امر ضروری است.
