Какие свойства проявляет гидроксид никеля
| Гидроксид никеля II | |
|---|---|
| Систематическое наименование | Гидроксид никеля II |
| Традиционные названия | Гидроокись никеля |
| Хим. формула | H2NiO2 |
| Рац. формула | Ni(OH)2 |
| Состояние | светло-зелёные кристаллы |
| Молярная масса | 92,70 г/моль |
| Плотность | 3,65; 4,1 г/см³ |
| Растворимость | |
| • в воде | 0,0005 г/100 мл |
| Рег. номер CAS | 12054-48-7 |
| PubChem | 61534 |
| Рег. номер EINECS | 235-008-5 |
| SMILES | [Ni+2].[OH-].[OH-] |
| InChI | 1S/Ni.2H2O/h;2*1H2/q+2;;/p-2 BFDHFSHZJLFAMC-UHFFFAOYSA-L |
| RTECS | QR648000 |
| ChemSpider | 55452 и 21171180 |
| Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. | |
Гидроксид никеля II — неорганическое соединение, гидроксид металла никеля с формулой Ni(OH)2, светло-зелёные кристаллы, не растворяется в воде, образует гидраты.
Получение
- Действие концентрированных щелочей на раствор солей двухвалентного никеля:
NiSO4 + 2 NaOH → Ni(OH)2 ↓ + Na2SO4 NiCl2 + 2 NaOH → Ni(OH)2 ↓ + 2 NaCl
Физические свойства
Гидроксид никеля II образует светло-зелёные кристаллы тригональной сингонии, пространственная группа P 3m1, параметры ячейки a = 0,3117 нм, c = 0,4595 нм, Z = 1.
Из раствора осаждается гидрат Ni(OH)2•n H2O из которого после сушки над серной кислотой выделяется соединение стехиометрического состава 3Ni(OH)2•2H2O.
Не растворяется в воде, р ПР = 13,80.
Химические свойства
- При нагревании разлагается:
Ni(OH)2 →230−360oC NiO + H2O
- Реагирует с кислотами:
Ni(OH)2 + 2 HCl → NiCl2 + 2 H2O
- Медленно реагирует с щелочами с образованием тетрагидроксоникелатов:
Ni(OH)2 + 2 NaOH → Na2[Ni(OH)4] ↓
- С растворами аммиака образует комплексные аммины:
Ni(OH)2 + 6 (NH3 ⋅ H2O) → [Ni(NH3)6](OH)2 + 6 H2O Ni(OH)2 + 4 (NH3 ⋅ H2O ) + 2 NH4Cl → [Ni(NH3)6]Cl2 + 6 H2O
- Является слабым восстановителем:
2 Ni(OH)2 + Cl2 + 2 KOH → 2 NiO(OH) + 2 KCl + 2 H2O
Соединения никеля | |
|---|---|
| |
Ключевые слова: никель, получение никеля, применение никеля, соединения никеля, оксиды никеля, гидроксиды никеля, сульфиды никеля, сульфаты никеля, нитраты никеля, фосфаты никеля, токсическое действие никеля и его неорганических соединений.
В 1751 г. никель был открыт шведским химиком Кронштедом. В чистом виде никель получен в 1804 г. Рихтер, Пруст, Тенар и другие химики доказали что никель является индивидуальным элементом. Никель принадлежит к элементам восьмой группы периодической системы Д. И. Менделеева. Порядковый номер никеля равен 28. Атомный вес никеля по углеродной шкале равен 58,71. В большинстве соединений никель положительно двухвалентен, но известны комплексные соединения, где никель имеет валентность +3 и +4.
По распространенности в природе никель превосходит медь и несколько уступает цинку. В земной коре содержится 2∙10-2% (вес.) никеля, в литосфере 8∙10-3%, метеоритах каменных 0,14% и железных 8,6% . Ряд ученых предполагает, что ядро Земли на 6—8% состоит из никеля. Никель содержится в метеоритах. Среднее содержание никеля в растениях составляет 10-6 %.
Никель — металл серебристо-белого цвета с едва заметным коричневатым оттенком, очень тягучий, ковкий, легко поддается прокатке, ферромагнитен, но в меньшей степени, чем железо. Плотность никеля 8,85—8,9 г/см3. Никель высокой чистоты (99,94%) имеет т. пл. 1455°С. Промышленное значение имеют сульфидные, силикатные или окисленные руды никеля.Встречается в природе в виде соединений с S, As, Sb. При шахтной плавке с дымовыми газами выбрасывается в атмосферу 2% шихты в виде пыли.Применяется как легирующий компонент многих сортов стали и специальных сплавов; как катализатор при гидрогенизации, конверсии метана водяным паром и др.; в производстве щелочных аккумуляторов; в гальванотехнике; в химическом машиностроении.Получается обжигом обогащенного никелевого концентрата и последующим восстановлением до Ni; особо чистый Ni получается разложением карбонилов никеля..
Металлический никель при комнатной температуре в отсутствие влаги устойчив к действию кислорода и галоидов; при нагревании до 500° С слегка окисляется на воздухе и разлагает воду, выделяя водород. Порошкообразный никель, полученный дистилляцией из амальгам или электролизом, слабо пирофорен. Никель—малоактивный металл; при комнатной температуре вода на него не действует. В разбавленных минеральных кислотах (НС1,H2SО4)растворяется медленно, легче растворим в азотной кислоте. Кон-центрированная азотная кислота пассивирует металл, как и железо. Щелочи, сода, поташ в водных растворах и в расплавах не действуют на никель.Никель входит в состав разнообразных сплавов с железом, а также медью, алюминием и многими другими элементами.Металлический никель в мелкораздробленном состоянии при повышении температуры поглощает водород, применяется как катализатор при гидрировании органических соединений. Для никеля установлено существование гидрида NiH , известны также гидриды состава NiH2, NiH4.Никель способен взаимодействовать с монооксидом углерода, образуя карбонилы.
Химические соединения никеля
Оксид никеля (II), NiO — порошок светлого зеленовато-желтого цвета, растворимый в азотной кислоте при нагревании и в растворе аммиака. После прокаливания при высокой температуре оксид никеля NiO не растворяется в щелочах (аммиаке) и минеральных кислотах. Оксид никеля NiO удовлетворяет требованиям к весовым формам. Применяется в аналитической химии .Получается, например, при прокаливании диметилглиоксимата никеля. Применяется в качестве пигмента в керамической и стекольной промышленности; для приготовления катализаторов. Лабораторным способом получения является прокаливание гидроксида никеля Ni(OH)2, карбоната никеля NiCО3 или нитрата никеля Ni(NО3)2.
Оксид никеля (III) и закись-окись никеля (II и III), Ni3О4 — порошкообразные вещества темно-серого и черно-коричневого цвета (соответственно); растворяются в серной и азотной кислотах с выделением кислорода и в соляной кислоте с выделением хлора. Получается прокаливанием карбоната никеля; обжигом никелевых руд. Представляет собой серо-черный порошок. При 600° разлагается, не плавясь
Диоксид никеля NiО2 — аморфное вещество черного цвета. Это наименее прочное кислородное соединение никеля. С трудом растворяется в минеральных кислотах, выделяя кислород или хлор.
Ион никеля образует с гидроксил-ионом в зависимости от условий ряд соединений различного состава, проявляя склонность к образованию основных солей .
Гидроксид никеля (II), Ni(OH)2—порошок светло-зеленого цвета или аморфные кристаллы, при температуре 230° С разлагается на NiO и Н2О. Растворим в кислотах и NH4OH. Получается при действии растворов щелочей на соли Ni(II). Применяется в производстве щелочных аккумуляторов. Гидроксид никеля (II) в присутствии сильных окислителей (С12, Вг2) в щелочной среде переходит в гидроксид никеля (III), Ni(OH)3.
Гидроксид никеля (III) существует в двух модификациях: α-модификация — черный аморфный порошок, плотн. 4,15; Разлагается при нагревании; реагирует с кислотами. β-модификация не имеет явно кристаллической структуры, на воздухе переходит в соединение Ni3O2(OH)4.Гидроксиды никеля получаются косвенным путем: Ni(OH)3 — действием разбавленных растворов щелочей на соли никеля (обладает основными свойствами); гидроксиды никеля (III) и (II, III) образуются при действии окислителей в щелочной среде. Ni(OH)3 может быть получен действием перекиси водорода в слабо уксуснокислой среде на соли никеля. Последний способ часто применяется в качественном анализе для обнаружения и отделения никеля.
Сульфиды никеля Метод отделения никеля в виде сульфида широко используется в химическом анализе. Известны три модификации сульфида никеля NiS, имеющие различную растворимость в водных растворах и кислотах .Встречаются в природе в виде минералов миллерита NiS, полидимита Ni3S и ваэсита NiS2; в файнштейне — промежуточном, продукте — присутствуют Ni3S2 и Ni6Se.
Получаются: NiS — нагреванием NiO с S либо действием H2S и (NH4)2S на растворы солей Ni(II); Ni2S— нагреванием смеси NiSО4 с S в токе Hg либо восстановлением NiSО4 углеродом в электропечи; Ni3S4— нагреванием NiCl2 с полисульфидом калия в запаянной трубке;
Сульфид никеля по внешнему виду, будучи выделенным и высушенным, независимо от модификации представляет черный порошок. NiS во влажном состоянии на воздухе переходит в NiOHS. Сульфид NiS легко образует коллоидные растворы (золи), в форме которых проходит через фильтр; это соединение трудно коагулирует.
Никель в виде сульфида часто отделяют (обычно совместно с кобальтом) от других элементов, поэтому важно соблюдать условия для образования легкоотфильтровываемого осадка сульфида никеля NiS. Осаждением свежеприготовленным раствором сульфида аммония (не содержащим карбоната аммония) также получают сульфид никеля хорошего качества. Сульфиды никеля и кобальта в кристаллическом состоянии получаются при действии сероводорода в присутствии пиридина. Применяются как катализаторы при гидрогенизации и дегидрогенизации.
Сульфат никеля Применяется в производстве аккумуляторов; в фунгицидных смесях; для изготовления катализаторов, в жировой и парфюмерной промышленности. Получается растворением Ni в H2SО4; из растворов электролитов рафинирования меди; из сульфатных растворов — отходов производства Кобальта. NiSО4 — желтые кристаллы; плотн. 3,68; при 840° разлагается, теряя SО3; раств. в воде 38,3 г/100 г (20°). Легко образует двойные соли типа Me(NiSО4)2-6H2О; NiSО4-7H2О — зеленые кристаллы;
Нитрат никеля в зависимости от температуры образует несколько гигроскопичных кристаллогидратов: Ni(NО3)2∙9H2О, Ni(NО3)2∙6H2O, Ni(NО3)2∙3H2О. Нитраты никеля применяются для получения других соединенйй Ni, никелевых катализаторов. Получаются при растворении Ni в HNO3.
Фосфаты никеля. Фосфат-ионы образуют с солями никеля аморфный осадок яблочно-зеленого цвета переменного состава; осадок растворим в минеральных кислотах, а также в уксусной кислоте и NH4OH. Известны ортофосфат никеля Ni(PО4)2∙8H2О, аммоний-никельфосфат NH4NiPО4∙2H2О, натрий- триникельфосфат Na3NiP3O10∙12Н2О и другие.
Токсическое действие никеля и его неорганических соединений. Общий характер действия. Ni активирует или угнетает ряд ферментов, влияет на дефосфорилирование аминотрифосфата. В крови человека Ni связывается преимущественно с γ-глобулином сыворотки. Оказывает влияние на кроветворение, углеводный обмен. Металлический Ni и его соединения вызывают образование опухолей у животных, а также профессиональный рак. Канцерогенное действие Ni связывают с нарушением метаболизма клеток. Соли Ni вызывают поражение кожи человека с развитием повышенной чувствительности к металлу.
Природная смесь содержит пять стабильных изотопов никеля с массовыми числами 58,
60, 61, 63 и 64. Содержание в литосфере никеля около 0,02% (мас.). Важнейшие
руды – никелевый колчедан NiS и мышьяково-никелевый блеск NiAsS.
Физические свойства
Чистый никель – желтовато-белый, пластичный, ковкий и тягучий металл, хорошо
полируется, ферромагнитен.
Химические свойства
В компактном состоянии никель устойчив к действию воздуха и воды, менее активен,
чем железо, хуже растворяется в разбавленных кислотах и вовсе нерастворим в
щелочах. Концентрированные азотная и серная кислоты пассивируют никель:
2Ni + O2 → 2NiO
Ni + Cl2 NiCl2
Ni + S NiS
Ni + 2HCl (разб.) NiCl2 +
H2
3Ni + 8HNO3 (разб.) →
3Ni(NO3)2 +
2NO + 4H2O
Соединения никеля
У никеля два оксида – оксид никеля (II) NiO и оксид никеля (III) Ni2O3 и
соответственно два ряда соединений. Наиболее устойчивы соединения никеля (II);
соединения никеля (III) проявляют окислительные свойства, они нестойки.
Оксид никеля ( II ) NiO –
проявляет амфотерные свойства, реагирует с кислотами, при спекании со щелочами и
оксидами типичных металлов:
NiО + 2HCl (разб.) →
NiCl2 +
H2О
NiО + 2NaOH Na2NiO2 +
H2О
NiО + BaO (BaNi)O2
Гидроксид никеля ( II ) Ni ( OH )2 –
проявляет амфотерные свойства, реагирует с разбавленными кислотами, щелочами при
спекании, является слабым восстановителем:
Ni(OH)2 NiО
+ H2О
Ni(OH)2 +
2HCl (разб.) →
NiCl2 +
2H2О
Ni(OH)2 тв. +
2NaOH тв. Na2[Ni(OH)4]
Гидроксид никеля (II) Ni(OH)2 осаждают,
действуя щелочами на соли:
NiSO4 +
2NaOH → Ni(OH)2 +
Na2SО4
зеленый осадок гидроксида никеля (II) Ni(OH)2 растворяется
в кислотах.
Гидроксид никеля (III) Ni (OH)3 получается
в виде черно-бурого осадка при действии окислителей на гидроксид никеля (II).
Известны соли никеля (II) практически со всеми обычными анионами. Безводные соли
в отличие от зеленых кристаллогидратов часто имеют желтый цвет с разными
оттенками. Таковы, например, фторид NiF2,
хлорид NiCl2, бромид NiBr2 и
цианид Ni(CN)2 никеля.
Иодид никеля NiI2 черного
цвета. Большинство солей никеля хорошо растворимо в воде. Практически
нерастворимы карбонат NiCO3·6Н2О,
сульфид NiS и ортофосфат никеля Ni3(PO4)2·
8Н2О.
Подобно железу и кобальту, никель образует комплексные соединения. Например,
действием избытка гидроксида аммония на сульфат никеля (II) получают аммиакаты:
NiSO4 +
6NH4OH → [Ni(NH3)6]SO4 +
6H2O
эта соль растворима в воде, сообщает раствору интенсивно-синюю окраску.
Биологические функции никеля
Катион Ni2+ активирует
растительный фермент уреазу. Совместно с другими катионами металлов он
активирует также определенные ферменты в организмах животных. В теле человека
содержится около 10 мг Ni2+ и
это содержание поддерживается постоянным в результате гомеостаза.
Среднее содержание никеля в почвах составляет 20 мкг/кг. Существуют
геохимические территории с серпентинными почвами, в которых содержание никеля
достигает 2400 мг/кг. Там наблюдаются заболевания сельскохозяйственных животных,
которые связывают с высокими концентрациями никеля в пастбищных растениях,
извлекающих его из почв.
Применение никеля и его соединений
Основная масса никеля в промышленности расходуется на производство сплавов для
электротехники: инвара, платинита, нихрома, никелина. Никелевые сплавы применяют
также в химической и авиационной промышленности в судостроении. Как легирующий
металл никель сообщает сталям вязкость, механическую прочность, жаростойкость,
устойчивость к коррозии. Хромоникелевые стали (1-4% (маc.) никеля и 0,5-2%
(маc.) хрома) идут на изготовление брони, бронебойных снарядов, артиллерийских
орудий. Никель используют в щелочных аккумуляторах. Давно известен никель как
катализатор.
Деятельность человека (извлечение и переработка содержащих никель руд,
использование никеля и его соединений в производственных процессах и в быту,
сжигание угля и нефти, применение для удобрения полей осадков из сточных вод и
некоторых фосфорных удобрений) приводит к существенному поступлению никеля в
почвы. Техногенное загрязнение сильно влияет на концентрации никеля в растениях.
Никель и его соединения – сильные
аллергены. Они также способны
поощрять возникновение опухолей при действии органических канцерогенов. Наиболее
токсичное из соединений никеля тетракарбонилникель [Ni(CO)4],
который при вдыхании поражает легкие. Поскольку соединения никеля в больших
концентрациях представляют серьезную опасность для здоровья людей, необходим
контроль за их перераспределением в окружающей среде.
Таблица
=>>
v
Аксель Фредрик Кронстедт
(1722-1765).
Источник:
https://physchem.narod.ru/Source/ History/Persones/Cronstedt.html
Металлический никель, полученный электролитически
и никелевый кубик.
В порах никеля остатки соли, электролита (Википедия).
NiSO4*7Н2О |
| Поделиться в |
История открытия:
Задолго до открытия никеля саксонские горняки знали минерал, который походил на медную руду и применялся в стекловарении для окраски стёкол в зелёный цвет. Все попытки получить из него медь оказались неудачными, в связи с чем он получил название «купферникель», что приблизительно означает «Медный дьявол» (ср. нем. Nickel — озорник). Этот минерал (красный никелевый колчедан NiAs) в 1751 г. исследовал шведский минералог и химик Кронштедт. Ему удалось получить зелёный оксид и путём восстановления последнего — новый металл, названный никелем.
Нахождение в природе, получение:
Никель довольно распространён в природе — его содержание в земной коре составляет 0,01 %(масс.). В железных метеоритах (до 8 %). В растениях в среднем 5*10-5 весовых процентов, в морских животных — 1,6*10-4, в наземных — 1*10-6, в человеческом организме — 1…2*10-6
Основную массу никеля получают из гарниерита и магнитного колчедана несколькими способами:
1. Силикатную руду восстанавливают угольной пылью во вращающихся трубчатых печах до железо-никелевых окатышей (5-8% Ni), которые затем очищают от серы, прокаливают и обрабатывают раствором аммиака. После подкисления раствора из него электролитически получают металл.
2. Карбонильный способ (метод Монда). Вначале из сульфидной руды получают медно-никелевый штейн, над которым пропускают СО под высоким давлением. Образуется легколетучий тетракарбонилникель [Ni(CO)4], термическим разложением, которого выделяют особо чистый металл.
3. Алюминотермический способ. Восстановления никеля из оксидной руды алюминием: 3NiO + 2Al = 3Ni +Al2O3.
Физические свойства:
Металлический никель имеет серебристый цвет с желтоватым оттенком, очень твёрд, вязкий и ковкий, хорошо полируется, притягивается магнитом. Плотность простого вещества при н.у. 8,902 г/см3, Тпл.=1726К, Ткип.=3005К.
Химические свойства:
При обычных температурах никель характеризуется высокой коррозионной стойкостью — устойчив на воздухе, в воде, в щелочах, в ряде кислот. Реагирует с азотной кислотой, образуя нитрат никеля(II) Ni(NO3)2 и соответствующий оксид азота.
При нагревании никель взоимодействует со многими неметаллами: галогенами, серой, фосфором, углеродом. С кислородом воздуха при 800°С никель образует оксид NiO.
Никель способен поглощать большие объемы водорода, причем в результате образуются твердые растворы водорода в никеле.
С оксидом углерода(II) никель легко образует летучий и весьма ядовитый карбонил Ni(CO)4.
Важнейшие соединения:
В соединениях кобальт проявляет степень окисления +3, +2, 0.
Оксид никеля(II), NiO — твердое вещество от светло- до тёмно-зелёного или чёрного цвета. Преобладают основные свойства, водородом и другими восстановителями восстанавливается до металла.
Гидроксид никеля(II), Ni(OH)2 — зеленого цвета, мало растворим в воде, и щелочах, хорошо во многих кислотах, преобладают основные свойства. При нагревании разлагается, образуя NiO.
Соли никеля(II) — обычно получают взаимодействием NiO или Ni(OH)2 с различными кислотами. Растворимые в воде соли никеля обычно образуют кристаллогидраты, например, NiSO4*7Н2О, Ni(NO3)2*6Н2О. К числу нерастворимых соединений никеля относятся фосфат Ni3(PO4)2 и силикат Ni2SiO4. Кристаллогидраты и растворы окрашены обычно в зелёный цвет, а безводные соли — жёлтые или коричнево-жёлтые.
Комплексные соединения никеля(II) весьма многочислены (к.ч.=6). Их образованием объясняется например растворение оксида никеля в растворе аммиака. Диметилглиоксимат никеля Ni(C4H6N2O2)2, дающий чёткую красную окраску в кислой среде, используется как качественная реакция на ионы никеля (II).
Соединения никеля(III) — менее характерны. Известен, напиример оксид Ni2O3*H2O, вещество чёрного цвета, получается при окислении гидроксида никеля(II) в щелочной среде гипохлоритом или галогенами:
2Ni(OH)2 + 2NaOH + Br2 = Ni2O3*H2O + 2NaBr + H2O
Сильный окислитель.
Существуют также комплексные соединения никеля(III), например, K3[NiF6].
Карбонил никеля, Ni(CO)4. Диамагнитная бесцветная жидкость, очень летучая и токсичная. Затвердевает при -23°С, при нагревании до 180-200°С разлагается на металлический никель и оксид углерода(II). Ni(CO)4 мало растворим в воде, хорошо в органических растворителях, не реагирует с разбавленными кислотами и щелочами.
Применение:
Никель является компонентом многих сплавов — жаропрочных, сплавов сопротивления (нихром: 60% Ni + 40% Cr), ювелирных (белое золото, мельхиор), монетных.
Никель используется также для никелирования — создания корозионностойкого покрытия на поверхности другого металла. Еще используют также для производства аккумуляторов, обмотки струн музыкальных инструментов…
Никель относится к числу микроэлементов, необходимых для нормального развития живых организмов. Известно, что он принимает участие в ферментативных реакциях у животных и растений.
Никель может служить причиной аллергии (контактного дерматита) на металлы, контактирующие с кожей (украшения, часы, джинсовые заклепки). В Евросоюзе ограничено содержание никеля в продукции, контактирующей с кожей человека.
Рудагина Ольга
ХФ ТюмГУ, 581гр., 2011 г.
Источники: Википедия: https://ru.wikipedia.org/wiki/Ni и др.,
Популярная библиотека химических элементов. Никель. https://n-t.ru/ri/ps/pb028.htm
Сайт кафедры общей и неорганической химии РХТУ им. Д.И. Менделеева. Таблица Д.И. Менделеева: Никельhttps://www.onx.distant.ru/elements/28-Ni_soed.html)