Nikliomadused
Nikkel (nikkel) on metallielement, millel on keemiline sümbol Ni, aatomnumber 28 ja suhteline aatommass 58,69. See kuulub VIII alarühma ja neljanda perioodi elementidesse. Koos raua, koobalti, ruteeniumi, rodiumi, pallaadiumi, osmiumi, iriidiumi ja plaatinaga moodustab see VIII rühma. Nende hulgas nimetatakse rauda, koobalti ja niklit "raua elementideks". Nikkel on külgfiili element. Maa tuum koosneb peamiselt rauast ja niklist. Koorikuna sisaldavad Ferromagnenesia kivid rohkem niklit kui räni- ja alumiiniumpokid. Näiteks sisaldab peridootiit 1000 korda rohkem niklit kui graniit ja Gabbro sisaldab 80 korda rohkem nikli kui graniidist.
Füüsilised omadused:
Nikkel on hõbedane valge metall, millel on kõva tekstuur, ferromagnetism, elastsus, plastilisus ja korrosioonikindlus. See on vees lahustumatu. Nikli sulamistemperatuur on 1453 kraadi, keemispunkt on 2732 kraadi ja tihedus on 8,902 g/cm³. See on raske mittepühane metall.
Keemilised omadused:
See on keemiliselt aktiivne, kuid stabiilsem kui raud. Toatemperatuuril moodustub pinnale niiske õhus tihe oksiidkile, mis võib takistada peametalli edasist oksüdeerumist. Kontsentreeritud lämmastikhape võib nikli pinna passiivida ja muuta selle korrosioonikindlaks. Nagu plaatina ja pallaadium, võib ka nikkel passiivsel suurel hulgal vesinikku imada. Mida väiksem on osakeste suurus, seda suurem on imendumine. See lahustub aeglaselt lahjendatud happega. See on tugeva leelise suhtes vastupidav. Nikkel võib põleda puhta hapnikuna ja eraldada pimestavat valget valgust. Sarnaselt võib nikkel põletada ka kloori ja fluori. See ei reageeri oksüdeerivatele lahustele. Nikkel on keskmise tugevusega redutseeriv aine. Nikkelvesinikkloriidhappe, väävelhappe, orgaaniliste hapete ja aluseliste lahuste niklil on väga aeglane korrosioon.
Normaalse rõhu all saab nikkel reageerida süsinikmonooksiidiga, moodustades väga toksilise tetrakarbonüül -nikli (Ni (CO) 4), mis laguneb metalliliseks nikliks ja pärast kuumutamist.
Salvestusmeetod:
Hoidke lahedas ventileeritavas laos. Hoidke tule ja kuumaallikatest eemal. Pakend tuleb pitseerida ja ei saa õhuga kokku puutuda. Seda tuleks säilitada eraldi oksüdeerijatest, hapetest jne ja seda ei tohiks segada. Kasutage plahvatuskindlat valgustus- ja ventilatsioonirajatisi.
Nikli avastamine
Rootslane Kronstadt
Umbes 300 eKr: minu kodumaal ilmusid niklit sisaldavad relvad ja sulamiriistad. Kuna nikkel on hõbevalge värvi lähedal, nimetati Nickelit "valgeks vaskiks" (nikli ja vase sulamiks) Vana-My Country's. Lääne -Hani dünastia ajal oli minu riik õppinud valge vase tootmisprotsessi. Näiteks Yunnanis toodetud valge vase on kõrge niklisisu. Hiinas toodetud valged vaskriistad on Euroopas kasutusele võetud alates 16. sajandist ja eurooplased nimetavad neid "hiina hõbedaks". Tänapäevani nimetatakse valget vaske endiselt Pärsia ja araabia keeles "Hiina kivi".
Keskmine -18 th sajand: Saksamaal kasutatakse tsüaniklaasi valmistamiseks sageli punasepruuni pinna ja roheliste laikudega rasket maagi. Kaevandajad nimetasid seda "Kupfernickel", mis tähendab "kuradi vaske", kuna see võib põhjustada töötajate iiveldust ja kõhulahtisust ning rasketel juhtudel, šokk või isegi surm. Hiljem tõestasid katsed, et Nikel Copper on nikli arseniid, nimelt punane arseeni niklimaak. Nikel vask on happega lahustumisel roheline, mis ei erine tavalisest vaskoola lahusest.
1694: Hillner avaldas paberi, et Nikel Copper on koobalti või arseeni ja vase segu. Kronstadt leidis aga mitme eksperimendi abil, et Nikel Copper pole vaskkomponenti.
1746: Kronstadt leidis Rootsi Riddalhytani piirkonna põhjaosas Los Cobalti kaevandusest rohelise maagi tüki. Pärast lämmastikhappega lahustamist pani ta lahusesse tüki triikraud. Eksperimentaalse hüpoteesi kohaselt asendab raud lahus vase kiiresti. Ootamatult ei saanud eeldatav tulemus teoks. Seejärel põletas ta süsi rohelise maagi ja leidis, et maagi muutus mustaks räbuks. Seejärel lisas ta kolm musta lahusti osa, et saada helekollase pinna ja hõbedase valge ristlõikega toormetall. See koosneb väikestest helvestest, kõvast ja rabedast ning seda võivad magnetid pisut meelitada. Kui see lahustatakse lämmastikhappes, Aqua Regia ja vesinikkloriidhappega, on võimalik roheline lahus saada. Hiljem sai Kronstadt sarnaseid tulemusi nikli vasest. Neid omadusi ühendades uskus Kronstadt, et see aine oli uus metall, mis erineb kõigist sel ajal avastatud metallidest. Seejärel nimetas ta selle metalli "Nickel" ja avaldas oma uurimistulemused Rootsi kuningliku teaduste akadeemia ajakirjas 1751.
Nikli allikas
Maailma nikliressursid jagunevad peamiselt nikkelsulfiidimaagid ja lateriidi niklimaagid (nikkeloksiidimaagid). Nikkelsulfiidimaagid jaotatakse peamiselt vähestes riigis, näiteks Kanadas, Venemaal, Hiinas, Lõuna -Aafrikas ja Austraalias. Sarnaste ladestuste hulgas on Jinchuani nikli-vask-sulfiidimaardlate reservides teisel kohal ainult Norilskile Venemaal ja Sudburys Kanadas.
Hiina nikliressursid on peamiselt nikkelsulfiidimaagid ja nikliressursside varud on piiratud, koondunud peamiselt Jinchuani, Gansu, Xiarihamu, Qinghai, Karatongke, Xinjiang, Panshi, JiLin, Jinping, Yunnan, Yuan, qinghai, qinghai, Yuannhai, Yuann, Yuannhai, Yuann, Yuannhai. Jianchaling, Shaanxi, Shengligou, Sichuan jne.
Minu riigi sõltuvus välismaisest nikli toorainest on koguni 90% ja imporditud niklimaagi kogusumma moodustab 92,1% globaalsest niklimaagi impordikaubandusest. Hiina on juba pikka aega tuginenud Indoneesiast ja Filipiinidest pärit toormaa maagi ulatuslikule impordile, et toetada tohutut kodumaist nõudlust esmase nikli tootmisvõimsuse ja tarbimise järele.
Nikli rakendamine
Nikli osakaal erinevates rakendustes
Pikka aega on inimesed võtnud kasutusele mitmesuguseid sulatusmeetodeid (näiteks elektrolüüs, karbonüülimine, vesiniku vähendamine jne), mis põhineb nikli füüsikalistel ja keemilistel omadustel, st sellel on hea plastilisus, korrosioonikindlus ja magnetilised omadused jne, et saavutada nikli piisav pakkumine ja tagada Nickeli laialdane kasutamine paljudes valdkondades. Üksikasjad on järgmised:
Terasväli
Kuna niklil on hea korrosioonikindlus, kõrge temperatuurikindlus, roostetakistus ja muud omadused, kasutatakse seda laialdaselt sellistes terasväljades, näiteks roostevabast terasest ja sulami terasest.
Roostevaba teras: nikli tarbimine on roostevabast terasest rakendustes suurim ja 2/3 maailma peamistest niklimaakidest kasutatakse roostevabast terasest tootmisel. Nikli erinevate proportsioonide kohaselt jaguneb nikli sisaldav roostevabast terasest peamiselt: austeniitide roostevabast terasest, austeniitilise-feritsete ferritic dupleks roostevabast terasest, sademete kõveneva roostevabast terasest. Nikli sisaldav roostevabast terasest võib vastu seista atmosfääri, auru ja veega, samuti hapete, leeliste ja soolade korral. Seetõttu kasutatakse seda laialdaselt keemilistes, metallurgilistes ja ehitustööstustes, näiteks konteinerite, tornide, künade ja torujuhtmete tootmine, mis vajavad keevitamist sellistes tööstusharudes nagu naftakeemia, tekstiilid, kergetööstus ja tuumaenergia.
Sulami teras: tuntud ka kui spetsiaalset terast, niklit sisaldavat sulamit terast kasutatakse peamiselt happekindlate tornide, meditsiiniseadmete ja igapäevaste keemiatootmise vajaduste tootmiseks, samuti mehaaniliste tootmiste, transpordi- ja sõjaväetööstuste, näiteks sillade rekonstrueerimise ja sõjalaevade remondi valmistamiseks.
Niklit sisaldavad sulamist tööriistad elus
Niklipõhine sulami väli
Niklipõhine sulam viitab suure tugevuse ning teatud antioksüdatsiooni ja korrosioonikindlusega sulami tüübile kõrgel temperatuuril 650–1000 kraadi. Peamiste omaduste kohaselt võib selle jagada niklipõhisteks kuumuskindlateks sulamiteks, niklipõhisteks korrosioonikindlateks sulamiteks, niklipõhiste kulumiskindlate sulamite, niklipõhiste täpsussulamite ja niklipõhiste kuju mälu sulamite sulamid. Seda kasutatakse laialdaselt lennunduse, laevaehituse, keemiliste, elektrooniliste, meditsiiniliste ja energiatööstustega.
Elektriväli
Nikkelplaadil viidatakse terase ja muude metallisubstraatide katmisele vastupidava korrosioonikindla kattega, mille korrosioonikindlus on 20–25% suurem kui tsingiplaadil. Nikkelplaatimine jaguneb elektroplekkitud nikli- ja keemilisteks nikliplaatideks.
Elektropleteeritud niklikihil on õhus kõrge stabiilsus, äärmiselt peened kristallid ja suurepärased poleerimisomadused. Katte suhteliselt kõrge karedus võib parandada toote pinna kulumiskindlust. Seda kasutatakse laialdaselt optiliste instrumentide plaatimisel, kaitsekattekatteid, valates kristallisaatori elektroonilisi komponente jne.
Keemilise nikliplaatimisega on hea paksuse ühtlus, see ei tungiks vesinikku, tal pole vesiniku omaks ja see ei vaja pärast keemilise nikliplaatimise vesiniku eemaldamist. See sobib eriti keerukate kujude ja pindadega osade funktsionaalsete kattete jaoks, mis vajavad kulumis- ja korrosioonikindlust.
Akuväli
Metallist nikliplaatimist kasutatakse ka akuväljal, peamiselt nikkel-hüdrogeeni akud, kaadrium-nikli akud ja nikkel-mangani akud. Viimastel aastatel on kõige kiiremini välja töötatud üha praktilisem MHX-NI aku, mida kasutatakse peamiselt mobiilside, sülearvutite, videosalveraamatute ja muudes valdkondades ning mida kasutatakse ka sõjatööstuses, riigikaitses, kõrgtehnoloogias ja muudes valdkondades. Turule on ka selliste patareide poolt toiteallikaid.
Meditsiinivaldkond
Niklisulameid kasutatakse meditsiiniseadmete ja implantaatide, näiteks kunstlike liigeste, südamestimulaatori jms valmistamiseks.
Muud rakendused
Nikkelkomposiiti saab kasutada naftakeemiatoodete hüdrogeenimise ja metaani sünteesi katalüsaatoritena. Eeliseks on see, et H2S ja SO2 ei mürgita neid kergesti.
Nikliühendeid saab kasutada pigmentide ja värvainete valmistamiseks. Nikli saab teha ka uuteks keraamikaks nagu nikkelferriit ja nikkel tsingi ferriit, mida saab kasutada trafo südamike ja raadioantennidena.
Keemiatööstuses kasutatakse sageli katalüsaatorina väga peent niklipulbrit.
Nikkel on magnetiline ja seda võivad meelitada magnetid. Seda saab kasutada elektromagnetiliste kraanade valmistamiseks.
Niklit saab kasutada ka müntide valmistamiseks, näiteks Ühendkuningriik, Ameerika Ühendriigid, Austraalia, Venemaa, Uus -Meremaa jne.
Nikli ja bioloogia suhe
Nikli ja inimeste tervise suhe
Nikkel on inimkeha jaoks oluline mikroelement. Inimkeha sisu on äärmiselt väike. Alles 1974. aastal osutus see inimkeha jaoks üheks oluliseks elemendiks. See mõjutab teatud ensüümide aktiivsust, mängib olulist rolli rakkude redoksseisundi säilitamisel ning osaleb ka erinevates füsioloogilistes, biokeemilistes ja kasvureaktsioonides. Organismide nõudlus nikli järele on siiski piiratud. Teatud vahemiku ületamine annab organismidele mitmesuguseid toksilisi mõjusid.
Nikli mõju inimkehale
Ensüümide aktiivsuse reguleerimine: Nickel on paljude ensüümide kofaktor ja osaleb mitmesugustel biokeemilistel reaktsioonidel. See mängib olulist regulatiivset rolli valkude, nukleiinhapete ja süsivesikute metabolismis. Nikkel on normaalse energia metabolismi ja rakkude funktsiooni säilitamiseks hädavajalik.
Immuunsussüsteemi funktsioon: nikkel mängib olulist toetavat rolli immuunsussüsteemi normaalses funktsioonis. See võib suurendada immuunrakkude aktiivsust, soodustada valgete vereliblede tootmist ja funktsiooni ning aidata parandada keha vastupidavust patogeenidele. Nikkel võib soodustada ka antikehade tootmist ja suurendada immuunvastuse mõju.
Luude tervis: nikkel on luude moodustamiseks ja hooldamiseks hädavajalik. See võib soodustada kaltsiumi imendumist ja luude lupjumist, aidates vältida osteoporoosi. Nikkel võib parandada ka luude stabiilsust ja vähendada luumurdude riski.
Kardiovaskulaarne tervis: nikkel on kasulik kardiovaskulaarsele süsteemile. See võib vähendada kolesterooli taset ning vähendada südamehaiguste ja insuldi riski. Nikkel võib parandada ka veresoonte elastsust, parandada vereringet ning aidata vältida kõrget vererõhku ja arterioskleroosi.
Soovitatav nikli tarbimine
Maailma Terviseorganisatsiooni (WHO) andmetel peaksid täiskasvanud tarbima 10-40 mikrogrammi niklit päevas. Spetsiifilist tarbimist tuleks kohandada ka üksikute tingimuste ja arsti nõuannete järgi. Nikli liigsel tarbimisel võib olla negatiivne tervisemõju, seetõttu tuleks asjakohase tarbimise säilitamiseks olla ettevaatlik.
Niklipuuduse sümptomid inimkehas
Aneemia: niklipuudus võib põhjustada aneemiat, mis avaldub punaste vereliblede arvu vähenemisega ja hemoglobiini taseme langusega. Selle põhjuseks on asjaolu, et nikkel on hemoglobiini sünteesi ja punaste vereliblede moodustumiseks hädavajalik.
Vähenenud immuunsussüsteemi funktsioon: nikkel mängib olulist toetavat rolli immuunsussüsteemi normaalses toimimises. Nikli puudumine võib põhjustada immuunrakkude vähenemist ning suurenenud vastuvõtlikkust nakkuse ja haiguste suhtes.
Kasvu- ja arenguprobleemid: niklipuudus võib mõjutada laste kasvu ja arengut. See on hädavajalik luude moodustamiseks ja lupjumiseks ning nikli puudumine võib põhjustada luude tihedust ja suurenenud osteoporoosi riski.
Kardiovaskulaarsed probleemid: nikkel on kasulik südame -veresoonkonna süsteemi tervisele. Niklipuudus võib põhjustada kõrgenenud kolesteroolitaset ning suurendada südamehaiguste ja insuldi riski. Lisaks võib nikkel parandada veresoonte elastsust ja parandada vereringet.
Millistes toitudes on nikkel laialt olemas?
Mereannid: Mõned mereannid on rikkad nikli, näiteks krevetid, krabid, koorikloomad jne. Need toidud on head nikli allikad, eriti koorikloomad, millel on kõrge nikli sisu.
Teraviljad ja oad: teraviljad ja oad on ka olulised nikli allikad. Kaer, pruun riis, nisu, sojaoad jne. Kõik sisaldavad teatud kogust niklit. Terveterad sisaldavad tavaliselt rohkem niklit kui rafineeritud terad.
Pähklid ja seemned: pähklid ja seemned on toitainerikkad toidud, mis sisaldavad ka teatud koguses niklit. Mandlid, kreeka pähklid, maapähklid, kõrvitsaseemned jne on kõik head nikli allikad.
Köögiviljad ja puuviljad: mõned köögiviljad ja puuviljad sisaldavad ka väikest kogust niklit. Spinat, brokoli, peet, maasikad, tsitrusviljad jne on kõik niklit sisaldavad toidud.
Liigse nikli põhjustatud negatiivsed mõjud
Toksilised reaktsioonid: nikli liigne tarbimine võib põhjustada toksilisi reaktsioone, nagu seedetrakti ebamugavustunne, oksendamine, kõhulahtisus, peavalu, pearinglus jne. Tugev üledoos võib põhjustada maksakahjustusi ja neerukahjustusi.
Allergilised reaktsioonid: mõned inimesed võivad olla nikli suhtes allergilised, põhjustades allergilisi sümptomeid nagu sügelus, punetus ja lööve. Neile, kes on nikli suhtes allergilised, vältige kontakti metallitoodete ja nikli sisaldavate toitudega.
Immuunsussüsteemi mahasurumine: nikli liigne tarbimine võib pärssida immuunsussüsteemi funktsiooni, vähendada keha vastupidavust patogeenidele ning suurendada nakkuse ja põletiku riski.
Nikkel on mikroelement, mis on inimeste tervise jaoks hädavajalik. See mängib olulist rolli ensüümide aktiivsuse, immuunsussüsteemi funktsiooni, luude tervise ja südame -veresoonkonna tervise reguleerimisel. Piisava nikli tarbimise säilitamiseks peaksid inimesed valima nikli rikkaid toite, nagu mereannid, teraviljad, oad, pähklid ja seemned, ning tegema mõistlikke toitumiskorraldusi, mis põhinevad isiklikel asjaoludel ja arsti nõuannetel. Samal ajal tuleks olla ettevaatlik, et vältida nikli liigset tarbimist füüsilise tervise kaitsmiseks.
Nikli ja taimede suhe
Nikkel on laialt levinud taimekuningriigis ja see on taimede kasvu jaoks vajalik jäljeline toitainete element. Ultrabaaside kivimite ja serpentiniitide ilmastikuses muldades kasvavate taimede niklisisaldus on tavalisest oluliselt kõrgem. Taimed on nikli suhtes väga tundlikud ja fungitsiididena saab kasutada nikli soolasid. Kui inimesed kasutasid taimede fungitsiididena kõigepealt niklisoolasid, leidsid nad, et propageerisid taimede kasvu, eriti väike kogus niklit stimuleeris männi seemikute, nisu, puuvilla, herneste ja päevalillede kasvu. Lisaks leiti, et nikkel võib edendada sojaoa, nisu, neeruoad ja herneseemnete idanemist. Kui taimedel puudub nikkel, on nende kasv ja areng pärsitud ning nad ei saa isegi oma elutsüklit lõpule viia. Taimed imavad peamiselt nikli pinnasest. Niklisisaldus ja tõhusus erinevates mullatüüpides on erinevad ning seda mõjutavad mullamaterjalid ja tööstuslikud tegevused.
Nikli ohud
Keskkonnaohud
Nikkel on üks kaheksast raskemetallist, mis põhjustavad minu kodumaal mulla saastet. Nikli sulatus- ja tootmiskeskkond võib põhjustada ka suure hulga nikkeltolmu, mis on kahjulik inimeste tervisele. Nikkelsulamistöötajad on kalduvad nasofarüngeaalsele vähile ja kopsuvähile. Maailma Terviseorganisatsiooni uuringu kohaselt on peamine põhjus, miks Maailma suurim nikli tootmisbaas Norilski elanike keskmine eluiga on madalam kui Venemaa riigi keskmise eluiga on nikli heitkogused ja reostus.
Praegu on nikli vabastamine muutunud üheks peamiseks keskkonnaprobleemiks, millele Euroopa ja Ameerika riigid tähelepanu pööravad. Nikli vabastamise rajad hõlmavad: metalli mineraalide kaevandamine, metallide sulatamine, fossiilkütuste põletamine, pestitsiidide ja väetiste rakendamine, sõidukite heitgaaside heitkogused, maja lammutamise jäätmete töötlemine, prügi virnastamine ja põletamine jne.
Terviseohud
Metallilisel niklil pole peaaegu ägedat toksilisust ja ka üldiste niklisoolade toksilisus on madal, kuid karbonüül -nikkel, kolloidne nikkel, nikkelkloriid, nikkelsulfiidid jne võivad olla väga toksilised ja sellel on tugev ärritav mõju inimese nahale, limaskestadele ja hingamisteedele.
Toksikoloogilised andmed
27. oktoobril 2017 avaldas Maailma Terviseorganisatsiooni rahvusvaheline vähiuuringute agentuur kantserogeenide esialgse nimekirja viitamiseks ning niklimetalli ja nikli sulamid on 2. klassi kartsinogeenide nimekirjas.
Järeldus
Nikkel on oluline metallielement, millel on lai valik rakendusi. Selle rakendused metallurgias, elektroonikas, keemiatööstuses ja muudes valdkondades muutuvad üha ulatuslikumaks ning selle tähtsus tänapäeva ühiskonnas on muutumas üha silmapaistvamaks. Seetõttu võib öelda, et nikli avastamine pole mitte ainult propageerinud teaduse arengut, vaid andnud olulise panuse ka inimühiskonna arengusse. Nikli eeliste ärakasutamisel peame tähelepanu pöörama ka riskidele, mida see võib anda, et tagada inimeste ja keskkonna turvalisus.
