Sifat fisik Nikel. Dimana nikel digunakan dalam industri? Terbuat dari apakah nikel?

Logam abu-abu keperakan ini termasuk dalam logam transisi - ia memiliki sifat basa dan asam. Keunggulan utama logam ini adalah kelenturan, keuletan, dan sifat anti korosi yang tinggi. Di mana dan bagaimana nikel digunakan - baca di bawah.

Karena adanya lapisan oksida di permukaan, logam ini memiliki kemampuan menahan korosi dengan sempurna. Selain itu, lapisan logam ini secara andal melindungi bagian dan benda yang terbuat dari bahan lain dari oksidasi. Inilah sebabnya mengapa nikel banyak digunakan dalam industri modern.

Selain itu, elemen tersebut tidak hanya memiliki sifat anti korosi. Ini sangat tahan terhadap efek berbagai alkali. Oleh karena itu, digunakan untuk melindungi semua jenis bagian aluminium, besi dan besi cor yang dimaksudkan untuk digunakan di lingkungan yang agresif. Termasuk untuk pembuatan baling-baling pesawat terbang, tangki pengangkut bahan berbahaya dan peralatan lainnya untuk industri kimia.

Jika kita berbicara tentang bidang lain dalam kehidupan kita di mana penggunaan nikel dalam skala besar saat ini, ada baiknya menyebutkan produksinya:

• prostesis dan kawat gigi untuk kebutuhan medis;
• baterai;
• reagen kimia;
• "emas putih" di industri perhiasan;
• gulungan untuk dawai alat musik.

Paduan

Karena sifat anti korosinya, unsur ini banyak digunakan untuk produksi berbagai paduan dari besi, tembaga, titanium, timah, molibdenum, dll. Lebih dari 80 persen total volume Ni yang ditambang di seluruh dunia dikonsumsi untuk ini, deposito di antaranya berlokasi di Rusia (wilayah Ural, Murmansk dan Voronezh, wilayah Norilsk) Afrika Selatan, Kanada, Yunani, Albania dan negara-negara lain. Ni digunakan untuk membuat baja tahan karat. Paduan dengan besi digunakan di hampir semua cabang industri modern, serta dalam pembangunan fasilitas sipil atau industri.

Sebagai hasil dari kombinasi persentase yang berbeda dengan tembaga, diperoleh paduan Monel, Constantine, dan lainnya. Mereka digunakan untuk pembuatan koin, tangki penyimpanan asam sulfat, perklorat atau fosfat, suku cadang dan suku cadang mesin (katup, penukar panas, busing, pegas, bilah impeller) yang dimaksudkan untuk digunakan pada beban tinggi.

Paduan dengan penambahan kromium - nikrom - tahan panas dan oleh karena itu digunakan untuk pembuatan elemen struktural turbin gas, bagian mesin jet, dan peralatan reaktor nuklir.

Dengan menambahkan molibdenum, diperoleh paduan yang tahan terhadap asam dan senyawa agresif lainnya (klorin kering).

Paduan yang mengandung aluminium, besi, tembaga dan kobalt - alnik dan magneto - memiliki sifat magnet permanen dan digunakan dalam pembuatan berbagai alat ukur radio dan peralatan listrik.

Produk berbahan dasar invar - paduan dengan penambahan besi (Ni - 35 persen, Fe - 65%) memiliki sifat praktis tidak meregang saat dipanaskan.

Aplikasi lain

Salah satu pemanfaatan nikel yang paling umum dalam industri saat ini adalah pelapisan nikel, yaitu penerapan lapisan tipis nikel (ketebalan berkisar antara 12 hingga 36 mikrometer) pada permukaan logam lain dengan menggunakan metode pelapisan listrik. Perawatan anti korosi dilakukan dengan cara ini:

• pipa logam;
• cucian piring;
• peralatan makan;
• mixer dan keran untuk dapur atau kamar mandi;
• perlengkapan furnitur dan produk dekoratif lainnya.

Benda-benda yang dirawat dengan cara ini akan terlindung dari kelembapan untuk waktu yang lama, dan juga, berkat lapisan perak yang tidak akan pudar seiring waktu, akan mempertahankan penampilan yang rapi.

Nikel merupakan unsur kimia ke-17 dalam tabel periodik Mendeleev dengan nomor atom 28. Zat tersebut merupakan logam transisi, dibedakan berdasarkan keuletannya dan memiliki ciri khas warna putih keperakan. Tidak menunjukkan aktivitas kimia yang kuat. Nama zat yang diterjemahkan dari bahasa Jerman berarti “roh gunung”. Orang-orang sudah mengenal nikel pada abad ke-17, namun nikel belum diisolasi sebagai zat yang terpisah. Itu ditemukan dalam bijih tembaga selama penambangan tembaga dan disebut tembaga palsu (kupfernickel) dari semangat pegunungan. Zat ini diisolasi sebagai logam terpisah oleh Axel Crostedt pada tahun 1751 dan menamakannya “nikel”.

Pada pertengahan abad ke-18, orang mengenal 12 logam, serta belerang, fosfor, karbon, dan arsenik. Pada saat yang sama, nikel ditambahkan ke dalamnya, yang diberi nomor ke-17.

Karakteristik Nikel

Elemen yang baru ditemukan tidak segera menemukan penerapannya. Hanya dua abad kemudian orang mulai aktif menggunakan logam. Ini menjadi sangat populer di bidang metalurgi. Ternyata, nikel merupakan unsur paduan yang sangat baik untuk baja dan besi. Dengan demikian, paduan dengan nikel sangat tahan terhadap berbagai pengaruh kimia, tidak mengalami kerusakan korosi, dan juga tahan terhadap suhu yang sangat tinggi. Misalnya, paduan nikel dan besi, yang disebut invar dalam metalurgi, tidak dapat memuai bila terkena suhu tinggi, yang merupakan salah satu alasan utama mengapa invar digunakan untuk membuat rel kereta api dan banyak elemen lainnya.

Sifat fisik nikel

Nikel adalah logam dengan warna perak kekuningan yang khas. Di udara terbuka ia mempertahankan warna dan kilaunya serta tidak pudar. Kekerasan logam Brinell adalah 600-800 Mn/m2. Meskipun kekerasannya cukup tinggi, logam ini cocok untuk berbagai pengaruh dan perawatan fisik, termasuk penempaan dan pemolesan. Hal ini memungkinkan nikel digunakan untuk produksi produk yang sangat tipis dan halus.

Logam ini memiliki sifat magnetis bahkan pada suhu yang cukup rendah (hingga -340 0 C). Tahan terhadap kerusakan korosi.

Sifat kimia nikel

Nikel memiliki nomor atom 28 dan dalam tata nama kimianya diberi simbol Ni. Ia memiliki massa molar 58,6934 g/mol. Atom nikel memiliki jari-jari 124 pm. Keelektronegatifannya pada skala Pauling adalah 1,94, dan potensial elektroniknya adalah 0,25 V.

Logam tidak terkena pengaruh negatif udara dan air. Hal ini disebabkan terbentuknya lapisan tipis pada permukaannya berupa nikel oksida (NiO), yang mencegah oksidasi lebih lanjut.

Bereaksi dengan oksigen hanya dalam kondisi tertentu, khususnya pada suhu tinggi. Pada suhu tinggi ia juga mampu berinteraksi dengan semua halogen.

Menunjukkan reaksi hebat dalam asam nitrat, serta dalam larutan dengan amonia. Namun, beberapa garam, misalnya asam klorida dan asam sulfat, melarutkan logam dengan cukup lambat. Tapi itu tidak larut dalam asam fosfat sama sekali.

Produksi nikel

Bahan utama penambangan nikel adalah bijih tembaga-nikel sulfida. Jadi, dari bijih inilah sekitar 80% nikel dari total produksi dunia diperoleh, tidak termasuk Rusia. Bijih mengalami pengayaan selektif dengan flotasi, setelah itu konsentrat tembaga, nikel, dan pirhotit dipisahkan dari bijih.

Untuk memperoleh logam murni, digunakan konsentrat bijih nikel, yang bersama dengan fluksnya, dilebur dalam poros listrik atau tungku reverberatory. Hasil dari proses ini adalah pemisahan batuan sisa dan ekstraksi nikel dalam bentuk matte yang mengandung nikel hingga 15%.

Kadang-kadang, sebelum konsentrat dikirim untuk peleburan, konsentrat tersebut dipanggang dan dijadikan pelet. Komposisi lelehan sulfida (matte) setelah proses peleburan juga mengandung Fe, Co dan hampir seluruhnya Cu, serta logam mulia. Selanjutnya besi dipisahkan, setelah itu tersisa paduan yang mengandung tembaga dan nikel. Paduan tersebut mengalami pendinginan lambat, setelah itu ditumbuk halus dan dikirim untuk flotasi lebih lanjut untuk memisahkan kedua elemen. Cu dan Ni juga dapat dipisahkan melalui apa yang disebut proses karbonil, yang didasarkan pada reversibilitas reaksi.

Tiga metode paling umum untuk memperoleh nikel adalah:

1. Memulihkan. Basisnya adalah bijih silikat, dari mana, dengan partisipasi debu batubara, pelet besi-nikel yang mengandung 5% hingga 8% nikel terbentuk. Kiln tabung putar digunakan untuk proses ini. Setelah itu, pelet dibersihkan dari belerang, dikalsinasi dan diolah dengan larutan amonia, dari mana nikel diperoleh setelah pengasaman.
2. Karbonil. Metode ini disebut juga metode Mond. Berdasarkan produksi matte tembaga-nikel dari bijih sulfida. CO dilewatkan di atas matte di bawah tekanan tinggi, menghasilkan pembentukan tetrakarbonilnikel, yang darinya, di bawah pengaruh suhu tinggi, nikel yang sangat murni dilepaskan.
3. Aluminotermik. Metode ini didasarkan pada perolehan kembali nikel dari bijih oksida: 3NiO + 2Al = 3Ni +Al 2 O 3

Senyawa nikel

Nikel membentuk banyak senyawa berbeda, baik organik maupun anorganik, yang masing-masing digunakan dalam bidang aktivitas manusia tertentu.

Senyawa nikel anorganik

Diantaranya perlu diperhatikan oksida. Secara khusus, monoksidanya, yang pembentukannya terjadi sebagai akibat dari reaksi logam dan oksigen pada suhu yang cukup tinggi melebihi 500 0 C, digunakan sebagai bahan pembuatan cat dan enamel dalam produksi keramik dan kaca. Dan dalam produksi anoda yang digunakan pada baterai alkaline, digunakan nikel sesquioxide Ni 2 O 3. Untuk mendapatkannya, nikel nitrat atau nikel klorat mengalami pemanasan yang sangat lambat.

Tidak sedikit tempat yang diberikan pada nikel hidroksida. Misalnya, Ni(OH) 2 terbentuk sebagai hasil aksi basa pada larutan garam nikel dalam air. Hidroksida ini ditandai dengan warna hijau muda. Dari nikel hidroksida, di bawah pengaruh zat pengoksidasi dalam lingkungan basa, oksida terhidrasi terbentuk, yang menjadi dasar pengoperasian baterai alkaline Edison. Keunggulan baterai ini adalah kemampuannya untuk tetap tidak terisi daya dalam waktu lama, sedangkan baterai timbal konvensional tidak dapat terisi daya dalam waktu lama.

Garam nikel (II) biasanya terbentuk sebagai hasil interaksi NiO atau Ni(OH) 2 dengan berbagai asam. Garam nikel yang larut, dalam banyak kasus, membentuk kristal hidrat. Garam yang tidak larut adalah Ni 3 (PO 4) 2 fosfat dan Ni 2 SiO 4 silikat. Kristal hidrat dan larutan dicirikan oleh warna kehijauan, dan garam anhidrat ditandai dengan warna kuning atau kuning kecoklatan.

Senyawa kompleks nikel(II) juga ada. Untuk membentuknya, nikel oksida dilarutkan dalam larutan amonia. Nikel dimetilglioksimat Ni(C 4 H 6 N 2 O 2) 2 digunakan sebagai reaksi terhadap ion nikel. Hal ini ditandai dengan pewarnaan lingkungan asam menjadi merah.

Senyawa nikel yang paling sedikit karakteristiknya adalah senyawa nikel(III). Dari jumlah tersebut, diketahui zat hitam, yang diperoleh sebagai hasil reaksi oksidasi nikel (II) hidroksida dalam media basa dengan hipoklorit atau halogen:

2Ni(OH) 2 + 2NaOH + Br 2 = Ni 2 O 3 *H 2 O + 2NaBr + H 2 O

Senyawa nikel organik

Ikatan Ni-C terjadi dalam dua cara:

1. tipe Y. Senyawa seperti ini disebut kompleks y. Ini termasuk senyawa yang mempunyai bentuk berikut: dan , dimana R=Alk atau Ar, L=PR3, dimana X adalah asidoligan.
2. Berdasarkan tipe-p. Mereka disebut kompleks-p. Ini termasuk senyawa organonikel alkena dan poliena, yang mengandung nikel dalam keadaan oksidasi nol. Senyawa semacam ini biasanya mempunyai struktur trigonal atau tetrahedral.

(bilangan koordinasi ditunjukkan dalam tanda kurung) Ni 2+ 0,069 nm (4), 0,077 nm (5), 0,083 nm (6).

Kandungan nikel rata-rata di kerak bumi adalah 8-10 -3% massa, di lautan 0,002 mg/l. Diketahui kira-kira. 50 nikel, yang terpenting adalah: pentlandit (Fe,Ni) 9 S 8, millerite NiS, garnierite (Ni, Mg) 3 Si 4 O 10 (OH) 10. 4H 2 O, revdinskite (non-puite) (Ni,Mg) 3 Si 2 O 5 (OH) 4, nikel NiAs, annabergite Ni 3 (AsO 4) 2 8H 2 O. Nikel terutama ditambang dari sulfida tembaga-nikel ( Kanada, Australia, Afrika Selatan) dan dari yang teroksidasi silikat (Kaledonia Baru, Kuba, Filipina, Indonesia, dll.). Cadangan nikel darat dunia diperkirakan mencapai 70 juta ton.

Properti. Nikel-perak-putih. Kristalik. kisi berpusat pada muka kubik, a = 0,35238 nm, z = 4, spasi. kelompok RT3t. T.pl. 1455 °C. t.bal 2900 °C; rakit 8,90 gram/cm3; C 0 hal 26.l J/( .K); DH 0 pl 17,5 kJ/, DH 0 isp 370 kJ/; S 0 298 29,9 JDmol K); tingkat ketergantungan suhu untuk nikel padat lgp(hPa) = 13.369-23013/T+0.520lgT+0.395T (298-1728K), untuk cair lgp(hPa)=11.742-20830/T+ 0.618 lgT (1728-3170K); koefisien suhu ekspansi linier 13.5. 10 -6K -1 (273-373K); 94,1 W/(m x x K) pada 273 K, 90,9 W/(m K) pada 298 K; g 1,74 N/m (1520 °C); r 7,5 10 -8 Ohm · m, koefisien suhu. r 6.75. 10 -3K -1 (298-398K); , 631 K. Modulus elastisitas 196-210 IPK; s pertumbuhan 280-720 MPa; berhubungan perpanjangan 40-50%; menurut Brinell (anil) 700-1000 MPa. Nikel murni sangat ulet, dapat diproses dengan baik dalam kondisi dingin dan panas, dapat digulung, ditarik, dan ditempa.

N nikel secara kimia tidak aktif, tetapi senyawa nikel terdispersi halus yang diperoleh pada suhu rendah bersifat piroforik. Standar Ni 0 /Ni 2+ - 0,23 V. Pada suhu normal, nikel tidak dilapisi lapisan tipis. Bukan interaksi. dengan dan kelembaban. Saat dipanaskan Produksi nikel dimulai pada ~ 800 °C. Nikel bereaksi sangat lambat dengan asam klorida, sulfat, fosfat, dan fluorida. Cuka dan org lainnya praktis tidak berpengaruh padanya. untuk-Anda, terutama saat tidak ada. Bereaksi baik dengan dil. HNO3, konsentrasi. HNO 3 dipasifkan. Larutan dan dan, serta cairan NH 3, tidak berpengaruh terhadap nikel. Larutan berair NH 3 hadir. berkorelasi nikel.

N ICEL dalam keadaan terdispersi mempunyai sifat katalitik yang hebat. di distrik, . Mereka menggunakan nikel kerangka (nikel Raney), yang diperoleh dengan paduan Al atau Si dengan yang terakhir. , atau nikel aktif.

N nikel menyerap H2 dan membentuk larutan padat dengannya. NiH 2 (stabil di bawah 0°C) dan NiH yang lebih stabil diperoleh secara tidak langsung. Hampir tidak diserap oleh nikel hingga 1400 °C, nilai pH N 2 adalah 0,07% pada 450 °C. Nikel padat tidak bereaksi dengan NH 3; nikel terdispersi membentuk Ni 3 N nitrida pada suhu 300-450 °C.

Nikel cair melarutkan C dengan pembentukan karbida Ni 3 C, yang terurai dengan pelepasan; Ni 3 C yang berbentuk abu-abu kehitaman (terurai pada ~450 °C) diperoleh dengan mengkarburasi nikel dalam CO pada suhu 250-400 °C. Nikel yang terdispersi dengan CO menghasilkan Ni(CO) 4 yang mudah menguap. Ketika dicampur dengan Si, ia membentuk silika; Ni 5 Si 2, Ni 2 Si dan NiSi melebur secara kongruen. pada 1282, 1318 dan 992 °C, Ni 3 Si dan NiSi 2 - masing-masing tidak kongruen. pada 1165 dan 1125°C, Ni 3 Si 2 terurai tanpa meleleh pada 845°C. Jika dilebur dengan B menghasilkan borida: Ni 3 B (mp 1175°C), Ni 2 B (1240°C), Ni 3 B 2 (1163°C), Ni 4 B 3 (1580 °C), NiB 12 ( 2320 °C), NiB (terurai pada 1600 °C). Dengan Se, nikel membentuk selenida: NiSe (mp 980 °C), Ni 3 Se 2 dan NiSe 2 (terurai masing-masing pada 800 dan 850 ° C), Ni 6 Se 5 dan Ni 21 Se 20 (hanya ada dalam keadaan padat) . Ketika nikel dicampur dengan Te, telurida diperoleh: NiTe dan NiTe 2 (tampaknya daerah larutan padat yang luas terbentuk di antara keduanya), dll.

Arsenat Ni 3 (AsO 4) 2. 8H 2 O-hijau; p-rate sebesar 0,022%; to-tami terurai; di atas 200 °C ia mengalami dehidrasi, pada ~ 1000 °C ia terurai; memperoleh padat.

Silikat Ni 2 SiO 4 - hijau muda dengan pola belah ketupat. memarut; padat 4,85 gram/cm3; terurai tanpa meleleh pada 1545°C; dalam tidak larut; buruh tambang K-tami perlahan terurai saat dipanaskan. Aluminate NiAl 2 O 4 (nickel spinel) - biru dengan kubik. memarut; mp. 2110°C; padat 4,50 gram/cm3; bukan sol. V ; perlahan terurai to-tami; .

Koneksi kompleks yang paling penting. nikel-a m m i n s. Naib. Karakteristiknya masing-masing adalah hexaammines dan aquatetrammines. 2+ dan 2+. Ini adalah kristal biru atau ungu. in-va, biasanya sol. di, dalam larutan berwarna biru cerah; ketika larutan direbus dan bila terkena larutan, larutan tersebut terurai; terbentuk dalam larutan selama pemrosesan amonia nikel dan kobalt.

Dalam kompleks Ni(III) dan Ni(IV), koordinasi jumlah nikel adalah 6. Contohnya adalah K 3 ungu dan K 2 merah, terbentuk akibat aksi F 2 pada campuran NiCl 2 dan KCl; kuat. Jenis asam heteropoli lainnya juga diketahui, misalnya. (NH 4) 6 jam 7. 5H 2 O, sejumlah besar senyawa intra-kompleks. Ni(II). Lihat juga Senyawa organo-nikel.

Kuitansi. memproses bahan-bahan piro- dan hidrometal-lurgis. jalan. Untuk teroksidasi silikat (tidak dapat diperkaya) gunakan salah satu peredam. peleburan untuk menghasilkan feronikel, yang kemudian dimurnikan dalam konverter untuk tujuan pengayaan, atau peleburan matte yang mengandung belerang (FeS 2 atau CaSO 4). Matte yang dihasilkan ditiup dalam konverter untuk menghilangkan Fe, lalu dihancurkan dan dibakar untuk mereduksi NiO dari bahan yang dihasilkan. Nikel logam diperoleh dengan peleburan. Konsentrat nikel yang diperoleh dari pengayaan konsentrat sulfida dilebur menjadi matte dengan yang terakhir. membersihkan konverter. Dari matte tembaga-nikel, setelah pendinginan lambat, konsentrat Ni 3 S 2 diisolasi, yang, mirip dengan matte teroksidasi, dibakar dan direduksi.

Salah satu cara hidroproses bijih teroksidasi adalah reduksi atau pencampuran H 2 dan N 2 dengan yang terakhir. larutan NH 3 dan CO 2 dengan purging. Solusinya dimurnikan dari Co. Selama penguraian larutan dengan distilasi NH 3, nikel hidroksokarbonat diendapkan, yang dikalsinasi dan direduksi dari NiO yang dihasilkan. Nikel diperoleh dengan peleburan, atau dengan pelarutan kembali. dalam larutan NH 3 dan setelah penyulingan NH 3 dari pulp H 2, diperoleh nikel. Dr. cara - asam sulfat teroksidasi di. Dari larutan yang dihasilkan, setelah dimurnikan, nikel diendapkan dan konsentrat NiS yang dihasilkan diproses seperti matte.

Hidroproses bahan nikel sulfida (konsentrat, matte) direduksi menjadi oksidasi yang diautoklaf. baik larutan NH 3 (pada kandungan Co rendah) atau H 2 SO 4. Dari larutan amonia, setelah pemisahan CuS, nikel diendapkan di bawah. Untuk pemisahan Ni,Co dan Cu dari larutan amonia juga digunakan sebagai ekstraktor. metode yang menggunakan, pertama-tama, ekstraktan pengkelat.

Oksidasi autoklaf untuk menghasilkan larutan sulfat digunakan baik untuk bahan yang diperkaya (matte) dengan transfer nikel, dll. ke dalam larutan, dan untuk konsentrat pirhotium Fe 7 S 8 yang buruk. Dalam kasus terakhir, preminya teroksidasi. pirhotit, yang memungkinkan untuk mengisolasi unsur S dan konsentrat sulfida, yang selanjutnya dilebur menjadi nikel matte.

Penggunaan nikel dalam paduan

Nikel adalah bahan dasar sebagian besar bahan tahan panas yang digunakan dalam industri dirgantara untuk komponen pembangkit listrik.

• Logam monel (65 - 67% Ni + 30 - 32% Cu + 1% Mn), tahan panas hingga 500 °C, sangat tahan korosi;
• nichrome, paduan resistensi (60% Ni + 40% Cr);
• permalloy (76% Ni + 17% Fe + 5% Cu + 2% Cr), memiliki kerentanan magnet yang tinggi dengan kehilangan histeresis yang sangat rendah;
• invar (65% Fe + 35% Ni), hampir tidak memanjang jika dipanaskan.
• Selain itu, paduan nikel termasuk baja nikel dan kromium-nikel, perak nikel dan berbagai paduan tahan seperti konstantan, nikel dan manganin.

Semua baja tahan karat pasti mengandung nikel, karena... Nikel meningkatkan ketahanan kimia paduan. Paduan nikel juga memiliki ciri ketangguhan tinggi dan digunakan dalam pembuatan baju besi yang tahan lama. Dalam pembuatan bagian terpenting dari berbagai perangkat, paduan nikel-besi (36-38% nikel) digunakan, yang memiliki koefisien muai panas yang rendah.

Dalam pembuatan inti elektromagnet, paduan dengan nama umum permalloy banyak digunakan. Paduan ini, selain besi, mengandung 40 hingga 80% nikel. Koin dicetak dari paduan nikel. Jumlah paduan nikel berbeda yang digunakan secara praktis mencapai beberapa ribu.

Nikel dalam bentuk murni terutama digunakan sebagai lapisan pelindung terhadap korosi di berbagai lingkungan kimia. Lapisan pelindung pada besi dan logam lainnya diperoleh dengan dua metode terkenal: pelapisan dan pelapisan listrik. Pada metode pertama, lapisan kelongsong dibuat dengan cara menggulung pelat nikel tipis dengan lembaran besi tebal secara panas. Perbandingan ketebalan nikel dan logam yang dilapisi kira-kira 1:10. Dalam proses penggulungan sambungan, karena difusi timbal balik, lembaran-lembaran ini dilas, dan logam dua lapis atau bahkan tiga lapis monolitik diperoleh, permukaan nikel yang melindungi bahan ini dari korosi.

Metode panas untuk membuat lapisan pelindung nikel ini banyak digunakan untuk melindungi besi dan baja murni dari korosi. Hal ini secara signifikan mengurangi biaya banyak produk dan perangkat yang tidak terbuat dari nikel murni, tetapi dari besi atau baja yang relatif murah, namun dilapisi dengan lapisan pelindung tipis nikel. Tangki besar terbuat dari lembaran besi berlapis nikel untuk mengangkut dan menyimpan, misalnya alkali kaustik, yang juga digunakan di berbagai industri kimia.

Metode pelapisan listrik untuk membuat lapisan pelindung dengan nikel adalah salah satu metode proses elektrokimia tertua. Operasi ini, yang dikenal luas dalam teknologi sebagai pelapisan nikel, pada prinsipnya merupakan proses teknologi yang relatif sederhana. Ini melibatkan beberapa pekerjaan persiapan dalam membersihkan permukaan logam yang dilapisi secara menyeluruh dan menyiapkan rendaman elektrolitik yang terdiri dari larutan garam nikel yang diasamkan, biasanya nikel sulfat. Dalam pelapisan elektrolitik, bahan yang dilapisi berfungsi sebagai katoda, dan pelat nikel berfungsi sebagai anoda. Dalam rangkaian galvanik, nikel diendapkan pada katoda dengan transisi setara dari anoda ke larutan. Metode pelapisan nikel banyak digunakan dalam bidang teknik dan sejumlah besar nikel dikonsumsi untuk tujuan ini.

Baru-baru ini, metode pelapisan nikel elektrolitik telah digunakan untuk membuat lapisan pelindung pada aluminium, magnesium, seng, dan besi tuang. Makalah ini menjelaskan penggunaan metode pelapisan nikel untuk paduan aluminium dan magnesium, khususnya untuk perlindungan bilah duralumin pada baling-baling pesawat. Makalah lain menjelaskan penggunaan drum pengering besi cor berlapis nikel dalam pembuatan kertas; Telah terjadi peningkatan yang signifikan dalam ketahanan korosi pada drum dan peningkatan kualitas kertas pada drum berlapis nikel dibandingkan dengan drum besi cor konvensional tanpa pelapisan nikel.

Pelapisan nikel dilakukan dengan pelapisan listrik menggunakan elektrolit yang mengandung nikel(II) sulfat, natrium klorida, boron hidroksida, surfaktan dan bahan pencerah, serta anoda nikel terlarut. Ketebalan lapisan nikel yang dihasilkan adalah 12 – 36 mikron. Kilauan permukaan yang stabil dapat dipastikan dengan pelapisan krom berikutnya (ketebalan lapisan krom 0,3 mikron).

Pelapisan nikel tanpa arus dilakukan dalam larutan campuran nikel(II) klorida dan natrium hipofosfit dengan adanya natrium sitrat:

NiCl 2 + NaH 2 PO 2 + H 2 O = Ni + NaH 2 PO 3 + 2HCl

Prosesnya dilakukan pada pH 4 - 6 dan 95 °C.

Produksi baterai besi-nikel, nikel-kadmium, nikel-seng, nikel-hidrogen.

“Kekurangan” yang paling umum dalam sumber arus kimia adalah seng, kadmium, besi, dan “kelebihan” yang paling umum adalah oksida perak, timbal, mangan, dan nikel. Senyawa nikel digunakan dalam produksi baterai alkaline. Omong-omong, baterai besi-nikel ditemukan pada tahun 1900 oleh Thomas Alva Edison.

Elektroda positif berbahan dasar nikel oksida mempunyai muatan positif yang cukup besar, stabil dalam elektrolit, mudah dalam pengolahannya, harganya relatif murah, tahan lama dan tidak memerlukan perawatan khusus. Kumpulan sifat ini menjadikan elektroda nikel paling umum. Beberapa baterai, khususnya baterai seng-perak, memiliki karakteristik spesifik yang lebih baik dibandingkan baterai besi-nikel atau nikel-kadmium. Namun harga nikel jauh lebih murah dibandingkan perak, dan baterai yang mahal akan bertahan lebih lama.

Elektroda nikel oksida untuk baterai alkaline terbuat dari pasta yang mengandung nikel oksida hidrat dan bubuk grafit. Kadang-kadang, alih-alih grafit, fungsi aditif konduktif dilakukan oleh kelopak nikel tipis yang didistribusikan secara merata dalam nikel hidroksida. Massa aktif ini dikemas dalam pelat konduktif dengan berbagai desain.

Dalam beberapa tahun terakhir, metode lain untuk memproduksi elektroda nikel telah tersebar luas. Pelat dibuat dari bubuk oksida nikel yang sangat halus dengan bahan tambahan yang diperlukan. Tahap produksi kedua adalah sintering massa dalam atmosfer hidrogen. Metode ini menghasilkan elektroda berpori dengan permukaan yang sangat berkembang, dan semakin besar permukaannya, semakin besar pula arusnya. Baterai dengan elektroda yang dibuat dengan metode ini lebih bertenaga, lebih andal, lebih ringan, tetapi juga lebih mahal. Oleh karena itu, mereka digunakan di objek yang paling kritis - sirkuit radio-elektronik, sumber arus di pesawat ruang angkasa, dll.

Elektroda nikel, terbuat dari bubuk terbaik, juga digunakan dalam sel bahan bakar. Di sini sifat katalitik nikel dan senyawanya menjadi sangat penting. Nikel adalah katalis yang sangat baik untuk proses kompleks yang terjadi pada sumber-sumber arus ini. Omong-omong, dalam sel bahan bakar, nikel dan senyawanya dapat digunakan untuk menghasilkan “plus” dan “minus”. Perbedaannya hanya pada bahan tambahannya saja.

Nuklida 63 Ni, yang memancarkan partikel β+, memiliki waktu paruh 100,1 tahun dan digunakan dalam krytron. Pelat nikel baru-baru ini digunakan sebagai pengganti pelat kadmium dalam pemutus berkas neutron mekanis untuk memperoleh pulsa neutron dengan nilai energi tinggi.

• Digunakan dalam pembuatan sistem braket.
• Prostetik

Pembentukan endapan merah ketika dimetilglioksim ditambahkan ke larutan amonia dari campuran yang dianalisis adalah reaksi terbaik untuk penentuan kualitatif dan kuantitatif nikel. Namun nikel dimetilglioksimat tidak hanya dibutuhkan oleh para analis. Warna dalam yang indah dari senyawa kompleks ini telah menarik perhatian para pembuat parfum: nikel dimetilglioksimat dimasukkan ke dalam lipstik. Beberapa senyawa seperti nikel dimetilglioksimat merupakan bahan dasar cat yang sangat tahan cahaya.

Ada indikasi menarik tentang penggunaan pelat nikel dalam instalasi ultrasonik, baik listrik maupun mekanik, serta dalam desain pesawat telepon modern.

Ada beberapa bidang teknologi dimana nikel murni digunakan baik secara langsung dalam bentuk bubuk atau dalam bentuk berbagai produk yang diperoleh dari bubuk nikel murni.

Salah satu bidang penerapan nikel bubuk adalah proses katalitik dalam reaksi hidrogenasi hidrokarbon tak jenuh, aldehida siklik, alkohol, dan hidrokarbon aromatik.

Sifat katalitik nikel mirip dengan platinum dan paladium. Dengan demikian, analogi kimia unsur-unsur dari golongan yang sama pada tabel periodik tercermin di sini. Nikel, sebagai logam yang lebih murah dibandingkan paladium dan platinum, banyak digunakan sebagai katalis dalam proses hidrogenasi.

Untuk keperluan tersebut disarankan menggunakan nikel dalam bentuk bubuk yang sangat halus. Ini diperoleh dengan mode khusus reduksi nikel oksida dengan hidrogen dalam kisaran suhu 300-350°.

Nikel adalah unsur golongan 10 dari tabel D.I. Mendeleev. Dikenal relatif baru, juga baru digunakan dalam industri. Nikel mendapatkan namanya dari nama kurcaci jahat, yang malah melemparkan mineral nikel, termasuk nikel dan arsenik, kepada para penambang. Pada zaman dahulu mereka tidak tahu cara menggunakan nikel, sehingga logam “palsu” mulai disebut “nakal” dari Nikel Jerman.

Dan hari ini kita akan melihat sifat fisik dan kimia serta kegunaan nikel, memberikan gambaran umum, dan mempelajari paduan dan kadar nikel.

Ini adalah logam transisi, yaitu menunjukkan sifat asam dan basa. Ia memiliki kilau putih keperakan, ulet, mudah dibentuk, tetapi keras. Berat molekulnya kecil - 28, sehingga tergolong zat ringan.

Video ini akan memberi tahu Anda tentang ciri-ciri nikel sebagai logam:

Konsep dan fitur

Dari segi kimia, nikel merupakan logam yang sangat menarik dan tidak biasa. Di satu sisi, ia mampu bereaksi dengan asam dan basa, namun di sisi lain, ia bersifat inert secara kimia dan bahkan menolak bereaksi dengan alkali dan asam pekat. Selain itu, sifat ini sangat menonjol sehingga nikel digunakan dalam pembuatan berbagai peralatan tahan asam dan tangki alkali.

Logam tersebut dilebur kemudian digunakan dalam bentuk batang, lembaran, dan sebagainya. Dan dalam keadaan ini ia menunjukkan sifat logam yang biasa dari zat aktif rendah. Namun nikel yang diubah menjadi bubuk yang sangat halus menjadi piroforik dan mampu terbakar sendiri di udara.

Rahasianya adalah zat biasa di udara, seperti aluminium, misalnya, ditutupi dengan lapisan oksida, dan lapisan ini berfungsi sebagai lapisan pelindung yang sangat kuat.

Kualitas ini menentukan salah satu kegunaan tertua dari pelapisan logam - nikel, yaitu penerapan lapisan nikel tertipis pada permukaan benda. Lapisan ini sepenuhnya melindungi baja, besi cor, magnesium, aluminium dan sebagainya dari korosi.

Produk yang terbuat dari nikel murni jarang ditemukan dan hanya digunakan di area yang sangat kritis. Penggunaannya dalam industri disebabkan oleh kualitas unik lainnya: dalam paduannya, nikel memberikan ketahanan korosi yang sangat baik pada material seperti yang dimilikinya. Kebanyakan baja tahan karat dan baja struktural memasukkan nikel sebagai komponen paduannya. Hal inilah yang menjamin kekuatan baja dan daya tahannya.

Paduan berbahan dasar nikel sangat beragam dan memiliki sifat yang luar biasa: kekuatan, tahan panas, kemampuan menahan beban gaya tinggi pada suhu tinggi, ketahanan aus, ketidakpekaan terhadap zat kimia agresif, dan sebagainya. Dari total volume zat yang diekstraksi, sekitar 9% digunakan dalam bentuk murni. 7% lainnya dihabiskan untuk pelapisan nikel, dan sisanya dihabiskan untuk memproduksi paduan.

Nikel membentuk triad besi dengan besi dan kobalt. Kelompok ini juga mencakup platina - osmium, platina, rhodium. Namun, meskipun letaknya relatif dekat, sifat-sifat logam sangat berbeda. Dari segi kekuatan, nikel tidak kalah dengan besi, bahkan memiliki kepadatan yang lebih tinggi, namun tidak seperti besi, nikel sangat tahan terhadap korosi, sedangkan besi cepat terkorosi di udara, terutama jika bersentuhan dengan air.

Dibandingkan dengan logam platina, nikel jauh lebih ringan, lebih murah dan lebih aktif: platina, osmium dan lainnya adalah logam mulia yang memiliki potensial elektroda positif dan sangat inert.

Keuntungan dan kerugian

Hampir seluruh sifat nikel dalam kaitannya dengan perekonomian nasional merupakan keunggulan. Satu-satunya kelemahan logam adalah keberadaannya di alam. Nikel dianggap sebagai unsur umum, namun hanya ditemukan dalam bentuk terikat. Nikel asli jatuh ke bumi hanya sebagai bagian dari meteorit. Oleh karena itu, logam diperoleh dengan menggunakan teknologi yang lebih mahal.

• Nikel memiliki kekuatan dan kekerasan yang baik, dengan tetap mempertahankan kemampuan menempa dan ketangguhan yang tinggi: dapat digunakan untuk menghasilkan lembaran dan batang tertipis.
• Logam ini memiliki ketahanan korosi yang sangat baik. Selain itu, ia mentransfer kualitas ini ke paduan yang dikandungnya sebagai elemen paduan.
• Paduan berbahan dasar nikel sangat beragam dan memiliki kualitas yang luar biasa. Misalnya, paduan besi-nikel tahan panas digunakan dalam pembuatan bagian reaktor nuklir dan mesin jet. Hingga saat ini, sekitar 3.000 paduan nikel berbeda telah dideskripsikan dan digunakan.
• Lapisan nikel masih aktif digunakan tidak hanya dalam pembuatan instrumen dan peralatan mesin, tetapi juga dalam kehidupan sehari-hari dan konstruksi. Piring, peralatan makan, aksesori, dll. berlapis nikel tidak hanya menarik secara estetika, tetapi juga benar-benar higienis, tidak berbahaya, dan sangat tahan lama. Kelambanan dan kebersihan logam menentukan penggunaannya dalam industri makanan.
• Nikel adalah feromagnet, yaitu zat yang rentan terhadap magnetisasi spontan. Sifat ini memungkinkan logam digunakan untuk menghasilkan magnet permanen.
• Logam ini relatif murah untuk diperoleh dan memiliki karakteristik konduktivitas listrik yang baik. Nikel menggantikan perak yang mahal atau dalam produksi baterai.

Struktur dan komposisi kimia nikel dibahas di bawah ini.

Struktur dan komposisi

Nikel, seperti logam murni lainnya, memiliki struktur yang homogen dan tertata rapi, yang memberikan zat ini kemampuan untuk menghantarkan arus. Namun, komposisi fasa material mungkin berbeda, yang mempengaruhi sifat-sifatnya.

• Dalam kondisi normal, mereka menangani modifikasi β nikel. Hal ini ditandai dengan kisi kubik berpusat muka dan menentukan sifat umum logam - kelenturan, keuletan, kemampuan mesin, feromagnetisme, dan sebagainya.
• Ada juga jenis bahan lain. Nikel yang mengalami sputtering katoda dalam atmosfer hidrogen tidak bereaksi, tetapi juga mengubah strukturnya, berubah menjadi modifikasi α. Yang terakhir ini memiliki kisi heksagonal yang padat. Ketika dipanaskan hingga 200 C, fase α berubah menjadi fase β. Dalam industri, mereka terlibat dalam modifikasi β nikel.

Video ini akan memberi tahu Anda cara mengubah sendiri baterai nikel-kadmium menjadi baterai lithium-ion:

Sifat dan karakteristik

Karakteristik fase β, sebagai yang utama, menjadi lebih menarik, karena keberadaan fase α terbatas. Sifat-sifat logam adalah:

• kepadatan pada suhu normal – 8,9 g/cu. cm;
• titik leleh – 1453 C;
• titik didih – 3000 C;
• koefisien muai panas yang sangat rendah – 13,5∙10 −6 K −1
• modulus elastisitas – 196–210 IPK;
• Batas elastisnya adalah 80 MN/sq. M;
• kekuatan luluh – 120 MN/sq. M:
• batas tarik 40–50 kgf/sq. mm;
• kapasitas panas spesifik zat – 0,440 kJ/(kg K);
• konduktivitas termal – 90,1 W/(m K);
• hambatan listrik spesifik – 0,0684 µOhm∙m.

Nikel bersifat feromagnetik, titik Curie-nya 358 C.

Kami akan berbicara tentang pembuatan dan produsen paduan nikel di bawah ini.

Produksi

Nikel dianggap cukup umum - urutan ke-13 di antara logam. Namun distribusinya agak spesifik. Bukan tanpa alasan logam ini disebut sebagai salah satu unsur kedalaman bumi, karena pada batuan ultrabasa jumlahnya 200 kali lebih banyak dibandingkan pada batuan asam. Menurut salah satu teori umum, inti bumi terdiri dari besi nikel.

Nikel asli tidak terdapat di Bumi. Dalam bentuk terikat, ia hadir dalam bijih tembaga-nikel - mengandung arsenik dan sulfida. Ini adalah nikel - pirit nikel merah, sama dengan yang dikira para penambang sebagai pirit, kloantit - pirit nikel putih, garnierit, pirit tembaga, dan sebagainya.

Bahan bakunya paling sering berupa bijih sulfida, yang mencakup nikel dan nikel, jadi langkah tambahan untuk memisahkan logam juga disertakan.

• Bijih sulfida biasanya mengandung banyak uap air dan zat liat. Untuk menghilangkannya, bijih dihancurkan, dikeringkan dan dibuat briket. Jika kandungan sulfur dalam bijih terlalu tinggi, maka akan dipanggang.
• Peleburan matte dilakukan di tungku poros atau reverberatory. Campuran nikel dan besi sulfida diperoleh, termasuk sejumlah kecil tembaga.
• Pemisahan nikel dan tembaga.
• Pemanggangan konsentrat nikel, peleburan reduksi dan pemurnian dengan elektrolisis.

Metode memperoleh nikel dari bijih teroksidasi terlihat agak berbeda.

• Bijih tersebut mengalami peleburan sulfidisasi dengan reduksi sebagian.
• Dapatkan matte - matte cair ditiup dengan udara dalam konverter.
• Feinstein dipecat dan dibersihkan dari tembaga;
• Kemudian nikel tersebut direduksi atau nikel yang terbakar tersebut dilebur menjadi feronikel.

Berapa harga 1 kg nikel? Harga logam tersebut sangat ditentukan oleh keberhasilan eksploitasi simpanan. Oleh karena itu, pada tahun 2013, Tiongkok meningkatkan produksi pig iron yang mengandung nikel, yang menyebabkan penurunan harga logam secara signifikan. Pada musim gugur 2016, harga satu ton logam adalah $10.045.

Daerah aplikasi

Nikel sendiri jarang digunakan. Areanya jauh lebih luas.

• Dalam kehidupan sehari-hari, orang paling sering menjumpai produk berlapis nikel - keran, mixer, perlengkapan furnitur. Bagian furnitur yang terbuat dari logam sering kali dilapisi dengan lapisan logam berwarna keperakan yang tidak mudah ternoda. Hal yang sama berlaku untuk peralatan makan dan barang pecah belah.
• Kegunaan lain yang diketahui adalah emas putih. Ini terdiri dari emas dengan standar tertentu dan paduan nikel.
• Katoda nikel banyak digunakan dalam teknik kelistrikan. Banyak baterai berbahan nikel-kadmium. Nikel, besi-nikel, dan sebagainya bersaing dengan baterai dan jauh lebih aman.

Namun, konsumen utama nikel adalah metalurgi non-besi dan besi: 67% dari seluruh logam yang ditambang digunakan untuk memproduksi baja tahan karat. Dan 17% - untuk produksi paduan non-besi lainnya.

• Baja struktural dan baja tahan karat digunakan di mana-mana: konstruksi dan teknik mesin, teknik elektro dan manufaktur pipa, pembuatan instrumen, dan konstruksi rangka penahan beban. Nikellah yang membuat baja tahan terhadap korosi.
• Paduan nikel-tembaga paling sering digunakan dalam pembuatan peralatan tahan asam dan berbagai suku cadang yang harus dioperasikan di lingkungan kimia yang agresif.
• Paduan nikel dan kromium terkenal karena ketahanan panasnya dan ketahanannya terhadap alkali dan asam. Mereka digunakan dalam tungku, reaktor nuklir, mesin, dan sebagainya.
• Selain itu, paduan nikel, kromium, dan besi tetap tahan terhadap beban tinggi pada suhu yang sangat tinggi - hingga 900 C. Ini adalah bahan yang sangat diperlukan untuk turbin gas.

Nikel adalah logam dengan . Tahan lama, mudah dibentuk, tahan terhadap asam dan basa dan mampu memberikan sifat-sifat ini pada hampir semua paduan. Tidak heran nikel digunakan secara luas.

Cara sederhana dan andal untuk memulihkan baterai nikel-kadmium dibahas dalam video di bawah ini: