Применение никеля в сплавах

Никель является основой большинства жаропрочных материалов, применяемых в аэрокосмической промышленности для деталей силовых установок.

• монель-металл (65 - 67 % Ni + 30 - 32 % Cu + 1 % Mn), жаростойкий до 500 °C, очень коррозионно-устойчив;
• нихром, сплав сопротивления (60 % Ni + 40 % Cr);
• пермаллой (76 % Ni + 17 %Fe + 5 % Cu + 2 % Cr), обладает высокой магнитной восприимчивостью при очень малых потерях на гистерезис;
• инвар (65 % Fe + 35 % Ni), почти не удлиняется при нагревании.
• Кроме того, к сплавам никеля относятся никелевые и хромоникелевые стали, нейзильбер и различные сплавы сопротивления типа константана, никелина и манганина.

се нержавеющие стали обязательно содержат никель, т.к. никель повышает химическую стойкость сплава. Также сплавы никеля характеризуются высокой вязкостью и и используются при изготовлении прочной брони. При изготовлении важнейших деталей различных приборов использется сплав никеля с железом (36-38% никеля), обладающий низким коэффициентом термического расширения.

При изготовлении сердечникиов электромагнитов широкое применение находят сплавы под общим названием пермаллои. Эти сплавы, кроме железа, содержат от 40 до 80% никеля. Из никелевых сплавов чеканяться монеты. Общее число различных сплавов никеля, находящих практическое применение, достигает нескольких тысяч.

Никель в чистом виде находит основное применение в качестве защитных покрытий от коррозии в различных химических средах. Защитные покрытия на железе и других металлах получаются двумя известными способами: плакировкой и гальванопластикой. Первым методом плакированный слой создается путем совместной прокатки в горячем состоянии тонкой никелевой пластинки с толстым железным листом. Соотношение толщин никеля и покрываемого металла при этом равно примерно 1:10. В процессе совместной прокатки, за счет взаимной диффузии, эти листы свариваются, и получается монолитный двухслойный или даже трехслойный металл, никелевая поверхность которого предохраняет этот материал от коррозии.

Такого рода горячий метод создания защитных никелевых покрытий широко применяется для предохранения железа и нелегированных сталей от коррозии. Это значительно удешевляет стоимость многих изделий и аппаратов, изготовленных не из чистого никеля, а из сравнительно дешевого железа или стали, но покрытых тонким защитным слоем из никеля. Из никелированных листов железа изготовляются большие резервуары для транспортировки и хранения, например, едких щелочей, применяемые также в различных производствах химической промышленности.

Гальванический способ создания защитных покрытий никелем является одним из самых старых методов электрохимических процессов. Эта операция, широко известная в технике под названием никелирование, в принципе представляет сравнительно простой технологический процесс. Он включает в себя некоторую подготовительную работу по весьма тщательной очистке поверхности покрываемого металла и подготовке электролитической ванны, состоящей из подкисленного раствора никелевой соли, обычно сульфата никеля. При электролитическом покрытии катодом служит покрываемый материал, а анодом - никелевая пластинка. В гальванической цепи никель осаждается на катоде с эквивалентным переходом его из анода в раствор. Метод никелирования имеет широкое применение в технике, и для этой цели потребляется большое количество никеля.

За последнее время метод электролитического покрытия никелем применяется для создания защитных покрытий на алюминии, магнии, цинке и чугунах. В работе описывается применение метода никелирования алюминиевых и магниевых сплавов, в частности для защиты дюралюминиевых лопастей винтовых самолетов. В другой работе описано применение никелированных чугунных барабанов для сушки в бумажном производстве; установлено значительное повышение коррозионной стойкости барабанов и повышение качества бумаги на никелированных барабанах по сравнению с обычными чугунными без никелировки.

Никелирование проводится гальваническим способом с использованием электролитов, содержащих сульфат никеля(II), хлорид натрия, гидроксид бора, поверхностно-активные и глянцующие вещества, и растворимых никелевых анодов. Толщина получаемого никелевого слоя составляет 12 - 36 мкм. Устойчивость блеска поверхности может быть обеспечена последующим хромированием (толщина слоя хрома 0,3 мкм).

Бестоковое никелирование проводится в растворе смеси хлорида никеля(II) и гипофосфита натрия в присутствии цитрата натрия:

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

Процесс проводят при рН 4 - 6 и 95 °C.

Производство железо-никелевых, никель-кадмиевых, никель-цинковых, никель-водородных аккумуляторов.

Самые распространенные «минусы» в химических источниках тока – это цинк, кадмий, железо, а самые распространенные «плюсы» – окислы серебра, свинца, марганца, никеля. Соединения никеля используются в производстве щелочных аккумуляторов. Кстати, железоникелевый аккумулятор изобретен в 1900 г. Томасом Алвой Эдисоном.

Положительные электроды на основе окислов никеля имеют достаточно большой положительный заряд, они стойки в электролите, хорошо обрабатываются, сравнительно недороги, служат долго и не требуют особого ухода. Этот комплекс свойств и сделал никелевые электроды самыми распространенными. У некоторых батарей, в частности цинково-серебряных, удельные характеристики лучше, чем у железоникелевых или кадмийникелевых. Но никель намного дешевле серебра, к тому же дорогие батареи служат намного меньше.

Окисноникелевые электроды для щелочных аккумуляторов делают из пасты, в состав которой входят гидрат окиси никеля и графитовый порошок. Иногда функции токопроводящей добавки вместо графита выполняют тонкие никелевые лепестки, равномерно распределенные в гидроокиси никеля. Эту активную массу набивают в различные по конструкции токопроводящие пластины.

В последние годы получил распространение другой способ производства никелевых электродов. Пластины прессуют из очень тонкого порошка окислов никеля с необходимыми добавками. Вторая стадия производства – спекание массы в атмосфере водорода. Этим способом получают пористые электроды с очень развитой поверхностью, а чем больше поверхность, тем больше ток. Аккумуляторы с электродами, изготовленными этим методом, мощнее, надежнее, легче, но и дороже. Поэтому их применяют в наиболее ответственных объектах – радиоэлектронных схемах, источниках тока в космических аппаратах и т.д.

Никелевые электроды, изготовленные из тончайших порошков, используются и в топливных элементах. Здесь особое значение приобретают каталитические свойства никеля и его соединений. Никель – прекрасный катализатор сложных процессов, протекающих в этих источниках тока. Кстати, в топливных элементах никель и его соединения могут пойти на изготовление и «плюс» и «минуса». Разница лишь в добавках.

Нуклид 63 Ni, излучающий β + -частицы, имеет период полураспада 100,1 года и применяется в крайтронах. Никелевые пластинки в последнее время применяют взамен кадмиевых в механических прерывателях нейтронного пучка с целью получения нейтронных импульсов с большим значением энергии.

• Применяется при изготовлении брекет-систем.
• Протезирование

Образование алого осадка при добавлении диметилглиоксима к аммиачному раствору анализируемой смеси – лучшая реакция для качественного и количественного определения никеля. Но диметилгли-оксимат никеля нужен не только аналитикам. Красивая глубокая окраска этого комплексного соединения привлекла внимание парфюмеров: диметилглиоксимат никеля вводят в состав губной помады. Некоторые из подобных диметилглиоксимату никеля соединений – основа очень светостойких красок.

Имеются интересные указания о применении никелевых пластинок в ультразвуковых установках, как электрических, так и механических, а также в современных конструкциях телефонных аппаратов.

Есть некоторые области техники, где чистый никель применяется или непосредственно в порошкообразном виде или в виде различных изделий, получаемых из порошков чистого никеля.

Одной из областей применения порошкообразного никеля являются каталитические процессы в реакциях гидрогенизации непредельных углеводородов, циклических альдегидов, спиртов, ароматических углеводородов.

Каталитические свойства никеля аналогичны тем же свойствам платины и палладия. Таким образом, химическая аналогия элементов одной и той же группы периодической системы находит отражение и здесь. Никель, как металл более дешевый, чем палладий и платина, широко применяется в качестве катализатора при гидрогенизационных процессах.

Для этих целей целесообразно применять никель в виде тончайшего порошка. Он получается специальным режимом восстановления водородом закиси никеля в интервале температур 300-350°.

Никель – элемент 10 группы таблицы Д.И. Менделеева. Известный сравнительно недавно, также недавно используемый в промышленности. Свое наименование никель получил от имени зловредного гнома, который вместо подбрасывал горнякам минерал никелин, включающий никель и мышьяк. Использовать в те давние времена никель не умели, так что металл-«обманку» стали называть «озорником» от немецкого Nickel.

И сегодня мы рассмотрим физико-химические свойства и применение никеля, дадим ему общую характеристику, изучим никелевые сплавы и марки.

Это переходный металл, то есть, проявляющий свойства и кислотные, и щелочные. Имеет серебристо-белый блеск, пластичный, ковкий, но твердый. Молекулярная масса невелика – 28, так что он относится к веществам легким.

Об особенностях никеля как металла расскажет этот видеоролик:

Понятие и особенности

С точки зрения химии никель – металл очень интересный и необычный. С одной стороны, он в состоянии вступать в реакцию и с кислотами, и с щелочами, но с другой, отличается химической инертностью и даже с концентрированными щелочами и кислотами отказывается реагировать. Причем свойство это настолько ярко выражено, что никель применяют при изготовлении разнообразной кислотоупорной аппаратуры и резервуаров для щелочей.

Металл выплавляется, а затем используется в виде прутков, листов и так далее. И в таком состоянии проявляет обычные металлические свойства малоактивного вещества. А вот превращенный в очень тонкий порошок никель становится пирофорным и способен самовоспламеняться на воздухе.

Секрет в том, что обычное вещество на воздухе, наподобие алюминия, например, покрывается оксидной пленкой, и эта пленка выступает в качестве прочнейшего защитного слоя.

Это качество обуславливает одно из самых старых применений металла – никелирование, то есть, нанесение на поверхность предметов тончайшего слоя никеля. Такой слой полностью защищает от коррозии сталь, чугун, магний, алюминий и так далее.

Изделия из чистого никеля встречаются редко и применяются только на особо ответственных участках. Его использование в промышленности обусловлено другим уникальным качеством: в сплаве никель сообщает материалу ту же превосходную стойкость к коррозии, которой обладает сам. Большинство нержавеющих и конструкционных сталей включает никель в качестве легирующего компонента. Именно он и обеспечивает стойкость стали и ее долговечность.

Сплавы на основе никеля очень разнообразны и отличаются замечательными свойствами: прочностью, жаростойкостью, способностью выдерживать высокие силовые нагрузки при высокой температуре, износостойкостью, нечувствительностью к химически агрессивным веществам и так далее. Из всего объема добываемого вещества в чистом виде используется около 9%. Еще 7% тратится на никелирование, а весь остальной объем расходуется на получение сплавов.

Никель составляет с железом и кобальтом триаду железа. В состав группы также входят и платиновые – осмий, платина, родий. Однако, несмотря на относительную близость, свойства металлов заметно отличаются. По прочности никель мало уступает железу, обладает даже более высокой плотностью, но в отличие от последнего очень стоек к коррозии, в то время как железо на воздухе, а тем более при контакте с водой быстро корродирует.

По сравнению с платиновыми металлами никель куда легче, значительно дешевле и гораздо активнее: платина, осмий и другие относятся к благородным металлам, которые имеют положительный электродный потенциал и являются крайне инертными.

Плюсы и минусы

Практически все свойства никеля по отношению к народному хозяйству являются преимуществами. К недостаткам металла можно отнести лишь его нахождение в природе. Никель считается элементом распространенным, но встречается только в связанном виде. Самородный никель попадает на землю только в составе метеоритов. Соответственно, получают металл по более дорогим технологиям.

• Никель обладает неплохой прочностью и твердостью, при этом сохраняя способность к ковке и высокую вязкость: из него можно получать тончайшие листы и прутки.
• Металл обладает замечательной стойкостью к коррозии. Более того, это качество он передает сплавам, в состав которых входит в виде легирующего элемента.
• Сплавы на никелевой основе очень разнообразны и отличаются исключительными качествами. Так, жаропрочные железо-никелевые сплавы применяются при изготовлении частей атомных реакторов и реактивных двигателей. На сегодня описаны и используются около 3000 различных никелевых сплавов.
• Покрытие из никеля и сейчас активно применяется не только в приборо- и станкостроении, но и в быту, в строительстве. Никелированная посуда, столовые приборы, фурнитура и прочее не только эстетически привлекательны, но и абсолютно гигиеничны, безвредны и крайне долговечны. Инертность и гигиеничность металла обуславливает его использование в пищевой промышленности.
• Никель является ферромагнетиком, то есть, веществом склонным к самопроизвольному намагничиванию. Это свойство позволяет использовать металл для производства постоянных магнитов.
• Металл относительно дешев в получении и обладает хорошими характеристиками по электропроводности. Никель заменяет дорогое серебро или в производстве аккумуляторов.

Структура и химический состав никеля рассмотрены ниже.

Структура и состав

Никель, как и другие чистые металлы, обладает однородной, хорошо упорядоченной структурой, что и обеспечивает этим веществам способность проводить ток. Однако фазовый состав материала может быть разным, что влияет на его свойства.

• При нормальных условиях дело имеют с β-модификацией никеля. Она характеризуется гранецентрированной кубической решеткой и обуславливает привычные свойства металла – ковкость, пластичность, способность к механической обработке, ферромагнетизм и так далее.
• Существует и материал другого вида. Никель, подвергнутый катодному распылению в атмосфере водорода, в реакцию не вступает, но и меняет структуру, переходя в α-модификацию. Последняя имеет плотнейшую гексагональную решетку. При нагревании до 200 С α-фаза переходит в β-фазу. В промышленности имеют дело с β-модификацией никеля.

Данное видео расскажет о том, как самому переделать никель-кадмиевый аккумулятор на литий-ионный:

Свойства и характеристики

Характеристики β-фазы, как основной, представляют больший интерес, поскольку само существование α-фазы ограничено. Свойства металла таковы:

• плотность при нормальной температуре – 8,9 г/куб. см;
• температура плавления – 1453 С;
• температура кипения – 3000 С;
• очень низкий коэффициент теплового расширения – 13,5∙10 −6 K −1
• модуль упругости – 196–210 ГПа;
• предел упругости составляет 80 Мн/кв. м;
• предел текучести – 120 Мн/кв. м:
• предел растяжения 40–50 кгс/ кв. мм;
• удельная теплоемкость вещества – 0,440 кдж/(кг·К);
• теплопроводность – 90,1 вт/(м·К);
• удельное электрическое сопротивление – 0,0684 мкОм∙м.

Никель является ферромагнетиком, его точка Кюри – 358 С.

Об изготовлении и производителя никелевых сплавов поговорим ниже.

Производство

Никель считается довольно распространенным – 13 место среди металлов. Однако распределение его несколько специфично. Металл не зря называют элементом земных глубин, поскольку в ультраосновных породах его в 200 раз больше, чем в кислых. По одной из распространенных теорий земное ядро состоит из никелистого железа.

Самородный никель на Земле не встречается. В связанном виде он наличествует в медно-никелевых рудах – мышьяксодержащих и сульфидных. Это никелин – красный никелевый колчедан, тот самый, который горняки принимали за , хлоантит – белый никелевый колчедан, гарниерит, медный колчедан и так далее.

Исходным сырьем чаще всего служит сульфидная руда, включающая и , и никель, поэтому в включены дополнительные этапы по разделению металлов.

• Сульфидные руды обычно содержат много влаги и глинистых веществ. Чтобы избавиться от них, руду измельчают, сушат и брикетируют. При слишком высоком содержании серы в руде ее обжигают.
• Плавка на штейн – осуществляются в шахтных или отражательных печах. Получают сплав сульфида никеля и железа, включая небольшое количество меди.
• Разделение никеля и меди.
• Обжиг никелевого концентрата, восстановительная плавка и рафинирование электролизом.

Способ получения никеля из окисленной руды выглядит несколько иначе.

• Руду подвергают сульфидизирующей плавке с частичным восстановлением.
• Получают файнштейн – расплавленный штейн продувают воздухом в конверторах.
• Файнштейн обжигают и очищают от меди;
• Затем восстанавливают никель либо плавят обожженную крицу на ферроникель.

А сколько стоит 1 кг никеля? Цены на такой металл во многом определяются успехом эксплуатации месторождений. Так, в 2013 году Китай увеличил производство никельсодержащего чугуна, что привело к заметному падению цен на металл. В 2016 году осенью стоимость тонны металла составляла 10045$.

Область применения

Никель сам по себе используется достаточно редко. Гораздо шире область .

• В быту чаще всего сталкиваются с никелированными изделиями – краны, смесители, мебельная фурнитура. Металлические части мебели довольно часто покрыты слоем серебристого не тускнеющего металла. То же самое касается столовых приборов и посуды.
• Еще один известный способ использования – белое золото. В его состав входит золото определенной пробы и сплав никеля.
• В электротехнике широчайшее распространение нашли никелевые катоды. Многочисленные аккумуляторы – никель-кадмиевые. Никель- , железо-никелевые и так далее составляют конкуренцию аккумулятором и при этом намного безопаснее.

Однако основным потребителем никеля является цветная и черная металлургия: 67% всего добытого металла используется для получения нержавеющих сталей. А 17% – на изготовление других, не железных сплавов.

• Конструкционная и нержавеющая сталь применяется буквально везде: строительство и машиностроение, электротехника и изготовление трубопроводов, приборостроение и сооружение несущих каркасов. Именно никель придает сталям их стойкость к коррозии.
• Никель-медные сплавы чаще всего применяются при изготовлении кислотоупорной аппаратуры и разнообразных деталей, которые должны работать в условиях агрессивной химической среды.
• Сплавы никеля и хрома знамениты своей жаропрочностью и стойкость к щелочам и кислотам. Их используют в печах, атомных реакторах, двигателях и так далее.
• Сплавы никеля, хрома и железа, кроме того, сохраняют стойкость к высокой нагрузке при очень высоких температурах – до 900 С. Это незаменимый материал для газовых турбин.

Никель – металл с . Прочный, ковкий, стойкий к кислотам и щелочам и способный передать эти свойства практически любому сплаву. Неудивительно, что никель так широко применяется.

Простой и надежный способ восстановления никель-кадмиевых аккумуляторов рассмотрен в видео ниже:

Одним из самых востребованных видов металла, пригодного для вторичной переработки, является лом никельсодержащих сплавов.

Это связанно с тем, что добыча данного сырья предполагает:

• большие материальные расходы;
• негативно отражается на человеческом здоровье.

Прием лома никеля и его сплавов производится специализированными предприятиями.

Цена за 1 кг никеля и его сплавов может варьироваться и зависит от:

• общемировой стоимости металла;
• его процентного содержания в сплаве.

Никель - это цветной металл, он является одним из наиболее значимых «промышленных» металлов.

Его чаще всего используется в качестве основы сплавов для изготовления:

• сверхпрочной брони;
• аэродинамической обшивки самолетов;
• покрытия готовых изделий.

Этот металл обладает универсальными свойствами :

• прочность;
• жаростойкость;
• магнитность;
• высокая пластичность.

В небольших долях никель находится в благодаря своей способности повышать стойкость металлов к коррозии и другим внешним химическим воздействиям.

Основными сферами применения этого металла являются:

• аэрокосмическая промышленность;
• ювелирное производство (покрытие ювелирных украшений);
• медицина (изготовление зубных протезов, брекетов и медицинских инструментов);
• чеканка монет;
• изготовление струн для музыкальных инструментов;
• химическая промышленность (производство аппаратуры для работы с агрессивными реагентами);
• электровакуумная техника (производство анодов, сеток и др.);
• ультразвуковые установки и др.

Сплавы никеля

Никель является составным компонентом большого количества сплавов.

Основные источники

Наиболее значимым источником никеля является лом.

К лому никеля относят :

• болванки;
• отработанные никелевые аноды и катоды;
• проволоку, пруты, листы, фольгу, трубы;
• стружка, обрезки;
• посуду, емкости для хранения химических веществ;
• технические приборы и их детали (отработанные , радиаторы, всевозможные измерительные приборы и др.).

Условия и ограничения приема лома

Порядок приема металлолома утвержден Правительством Российской Федерации и распространяется на предприятия занимающиеся:

• переработкой;
• перепродажей;
• сбором лома.

Прием никелевого лома осуществляется как у юридических лиц, так и у граждан, достигших дееспособного возраста, на основании письменного заявления .

Физическое лицо также обязано предъявить документ удостоверяющий личность.

Представитель организации должен иметь при себе дополнительно:

• сопроводительные документы на лом;
• доверенность на него;
• доверенность на получение денег;
• копию акта на списание оборудования, которое сдается в качестве лома.

Сдача металлолома идет по следующим правилам :

1. Чистота . Никель и его сплавы не должны быть загрязнены посторонними элементами и сплавами, а также содержать опасные, токсичные примеси. На металле должны отсутствовать следы краски, масла и горючих материалов.
2. Лом перед сдачей должен быть отсортирован по видам, группам, маркам, категориям, сортам. Дороже ценится кусковой металл, стружка и проволока – дешевле.
3. Качество . Чем выше содержание никеля в сплаве, тем выше его стоимость.
4. Величина партии. За крупные партии металлолома многие компании-ломозаготовители готовы платить больше, добавляя дополнительный процент к своей стандартной цене закупки. За тонну цветного металла предложат максимальную цену.

Сдачу лома никеля и его сплавов лучше производить официальным компаниям , которые:

• имеют все необходимые для осуществления подобной деятельности;
• располагают нужными технологическими и материальными возможностями.

Более высокую цену за металлолом предлагают перерабатывающие заводы, посредники ведут скупку по заниженной стоимости.

Цены на прием лома никеля и его сплавов

Цена на никель за кг, как правило, договорная, так как его доля в различных сплавах сильно варьируется.

Стоимость металла также определяется его характеристиками.

Чтобы определить, сколько стоит никель, при приеме лома, сырье подвергают специальным исследованиям, которые позволяют выявить процент содержания никеля в каждом отдельном случае.

Приблизительную стоимость можно узнать из прайса предприятия, которое производит скупку.

Отходы никеля подразделяются на:

• кусковые;
• стружку;
• сплавы с различным процентным содержанием Ni.

Отходы производства содержат значительный процент загрязнений, поэтому и оцениваются дешевле готовых изделий.

В таблице ниже приведены примерные цены на лом сплавов никеля за 1 килограмм.

Как сдать дороже?

Существует несколько способов, которые помогут не прогадать и сдать лом никеля по самой выгодной цене:

1. Оцените содержание никеля в сплаве сразу в нескольких компаниях, которые занимаются приемом лома. Это поможет выбрать наиболее выгодный вариант и избежать дальнейшего общения с «недобросовестными» приемщиками, целенаправленно снижающими сортность сплава.
2. Бесплатный демонтаж лома и его доставка до предприятия зачастую компенсируется заниженной стоимостью приема никеля, поэтому оценивать необходимо комплекс услуг в целом.
3. Высокий засор , присутствующий в ломе, значительно снижает его стоимость. Поэтому нужно произвести его очистку от грязи, пластмассы, краски, клея, резиновых деталей и других посторонних веществ.
4. Перед сдачей лом необходимо рассортировать по видам сплава: нихром, никель, нержавейка и т. д. Несортированная груда принимается по цене самого дешевого сплава.
5. Цены на лом носят сезонный характер . Максимума они достигают в период с середины весны до конца осени.
6. Большой объем . В перерасчете на 1 кг вы получите цену выше, если у вас в наличии тонна лома никеля, чем, когда у вас будет всего несколько сотен килограмм.

Выводы

Никель – дорогостоящий и редкий цветной металл, добыча которого связана со значительными издержками. Поэтому его вторичная переработка является наиболее приемлемой.

Лом никеля и его сплавов после вторичной переработки используется во многих отраслях промышленности, благодаря уникальным свойствам:

• химическим;
• физическим;
• антикоррозионным.

Чистота металла прямым образом влияет на стоимость лома. Чистый металл встречается значительно реже, чем его сплавы, цена за 1 кг лома никеля также отличается в зависимости от состава сплава. Для того чтобы определить точную стоимость металла, необходимо провести анализ лома с помощью .

Шлаковые отходы , содержащие высокий процент никеля (80% и более), являются самыми дорогостоящими.

К ним можно отнести:

• нихром;
• константан.

Стоимость приема нержавеющих сталей напрямую зависит от качества и объема сырья.

Самый простой пример, где можно найти никель, смотрите в данном видео:

Вконтакте

В продолжениие темы о юных химиках.

Многие начинающие (и не начинающие) химики задаются вопросом: "А где же взять реактивы?" Оглянитесь! Они вокруг вас! Не верите? Тогда читайте дальше

Итак, начнем. (Это далеко не полный список реактивов, которые можно найти)

ГДЕ ДОСТАТЬ МЕТАЛЛЫ

Алюминий Al - алюминиевая проволока, провода с ЛЭП

Алюминиевая пудра - серебрянка. Бывает, продаётся хозмагах(там же где и краски)

Литий Li - встречается в пальчиковых батарейках ENERGIZER Lithium

Натрий Na - в выпускных клапанах двигателей внутреннего сгорания ЗИЛ

Цинк Zn - в некоторых батарейках типа А или АА(цинковый стакан)

С цинком из батареек быть поосторожнее т.к в него добавляют свинец и сурьму

Медь Cu - медная проволока. Зачастую, используется в трансформаторах и двигателях(в автомобильных стартерах, например, можно найти толстую медную проволоку(диаметр более миллиметра))

Бывает, продаётся в виде бронзовой пудры там же где и алюминиевая

Никель Ni - в некоторых батарейках (никелевый стакан)

Свинец Pb - продается в рыболовном магазине как грузило или как пули для пневматичекого оружия (Не шарики!) .
Так же, можно использовать дробь или свинцовые пластины из аккумуляторов (везде содержатся примеси!)

Олово Sn - продается в радиотоварах (припой), но это сплав. Так же, можно поискать и чистое олово(цена его высока) в тех же радиомагах или в химмагах.

Магний Mg - в магазине под названием магниевые аноды на боллер. Также картеры автомобилей ЗАЗ изготовлены из этого металла, а точнее из сплава электрон.

Серебро Ag - в виде серебряного лома (ложки, кольца и т.п.) Почти во всех случаях - это сплав, для получения чистого серебра необходимо производить очистку

ГДЕ ДОСТАТЬ КИСЛОТЫ

Серная кислота H2SO4 - продается в автомагазинах как кислотный электролит для аккумуляторов (25-30% раствор)

Ортофосфорная кислота H3PO4 - продается как преобразователь ржавчины или флюс для пайки (Читайте состав!)

Уксусная кислота CH3COOH - обычная уксусная эссенция (70%), продается в любом продуктовом магазине

Кремниевая кислота H2SiO3 - легко изготовить самому: к силикату натрия или калия (канц. клей) приливается любая кислота - выпадает осадок нерастворимой в воде кремниевой кислоты

Борная кислота H3BO3 - продается в аптеке

Лимонная кислота (HOOCCH2)2C(OH)COOH - продается в продовольственных магазинах

Соляная кислота HCl - можно достать на рынке, но маловероятно (прекурсор на территории РФ)

ГДЕ ДОСТАТЬ ОСНОВАНИЯ

Гидроксид натрия NaOH продается в смеси с посторонними веществами в отделе бытовой химии как чистящее средство "крот" (Избегать долгого контакта с воздухом, т.к. гидроксид натрия на воздухе превращается в карбонат! Вдобавок набухает и расплывается)

Гидроксид алюминия Al(OH)3 легко получить самому: к раствору сульфата алюминия приливается раствор гидроксида натрия (избегать избытка гидроксида натрия, т.к. гидроксид алюминия амфотерное основание и в избытке щелочи растворяется, образуется тетрагидроксоалюминат натрия(Na). По этой же причине алюминий растворяется в едких щелочах с образованием всё тех же тетрагидроксоалюминатов.)

Гидроксид цинка Zn(OH)2 получается таким же способом, только берется раствор сульфата цинка (гидроксид цинка тоже амфотерное основание)

Гидроксид меди Cu(OH)2 получается таким же способом, только берется раствор сульфата меди

Гидроксид кальция Ca(OH)2 - продается в хоз. магазинах как гашёная известь. (Избегать долгого контакта с воздухом, т.к. гидроксид кальция на воздухе превращается в карбонат!)

Его можно получить из негашёной извести(СаО), заливая её кипятком и перемешивая. Смесь начинает сильно бурлить и кипеть.

Раствор аммиака в воде NH4OH - (слабое основание) продается в аптеке как нашатырный спирт или в хоз. магазинах 25% раствор(теперь его достаточно сложно найти - остался 10% в стеклянных бутылках)

РАЗНОЕ

Пероксид(перекись)водорода H2O2 - продается в аптеке в виде раствора и таблеток гидроперита - соединения мочевины с крепкой перекисью

Оксид кальция (CaO) - негашеная известь, может продаваться в хозяйственных магазинах.

Ацетон (CH3)2CO - продается в хозмаге как растворитель. (Прочитать состав!)

Керосин - в хозмаге, применяется как растворитель

Мочевина (или карбамид) (NH2)2CO - продаётся в хозмагах в качестве азотного удобрения. В последнее время, многие удобрения встречаются гуматизированными(оч. грязная: небольшое количество целевого вещества, намешанного с землёй)

Уротропин((CH2)6(NH2)4 или C6H12N4) - продаётся загрязнённым в виде сухого горючего(толстые таблетки) в хозмагах или охотничьих магазинах.

Сера S - в хозмагах как средство для окуривания теплиц, подвалов и т.п. (комковая сера) Загрязнена всевозможными примесями, как коллоидная сера для приготовления суспензии против цветочных клещей - я брал компании Грин Бэлт в пакетиках по 30г - она дороже комковой серы, но значительно чище.

Толуол C6H5CH3 - продается в хоз.магазине как растворитель 646. Необходима перегонка т.к. это многокомпонентный растворитель с содержанием толуола около 50%

ГДЕ ДОСТАТЬ СОЛИ

KMnO4 - перманганат калия, именуемый в быту марганцовкой, продается в аптеке.

NaOCl - гипохлорит натрия, продается в промтоварах как чистящее средство под названием "Белизна" в виде раствора(зачастую, крепостью не выше 10%)

НИТРАТЫ

Все нитраты лучше хранить в плотно закрытой упаковке по причине их гигроскопичности(сырения)Из приведённых ниже только нитраты серебра, бария и калия почти не сыреют. Остальные - через неделю пребывания в сыром воздухе могут превратиться в раствор

Некоторые нитраты можно найти в хоз. магазинах (там они продаются под названием селитры).

Самое главное - аммиачная селитра. Из неё можно получить натриевую, нагревая раствор аммиачной селитры с содой(с пищевой или нет - без разницы). Можно получить кальциевую, нагревая аммиачную селитру с гашёной известью(или сплавляя её с мелом). Можно калийную, нагревая раствор аммиачной селитры с карбонатом калия или смешав сульфат калия с кальциевой селитрой. При всех реакциях с аммиачной селитрой, приведённых в этом разделе, выделяется много аммиака!

Нитрат аммония NH4NO3 - аммиачная селитра.

Нитрат калия KNO3 - калиевая селитра.

Нитрат натрия NaNO3 - натриевая селитра.

Нитрат кальция Ca(NO3)2 - кальциевая селитра.

Нитрат бария Ba(NO3)2. можно достать из бенгальских свечей - аккуратно отколоть намазку, измельчить ее, прилить воды, тщательно перемешать и отфильтровать - фильтрат раствор нитрата бария

Нитрат серебра AgNO3 раньше продавался в аптеках под названием ляпис, но сейчас его сняли с производства.

Нитрат свинца Pb(NO3)2 - получается сплавлением аммиачной селитры с окисью свинца(выделяется много газов, окись добавлять постепенно при активном помешивании)

ХЛОРИДЫ

Хлорид натрия NaCl - это обычная поваренная соль, продается в любом продуктовом магазине

Хлорид калия KCl - в хоз. магазине как удобрение, но там очень много примесей(профильтровать будет нелишним).

Хлорид аммония NH4Cl - средство для пайки (флюс) Читайте состав! (в простонародье нашатырь)

Хлорид кальция (CaCl2) - продается в аптеке (раствор в ампулах). Можно получить нагреванием смеси нашатыря с известью

ИОДИДЫ

Иодид калия KI - продается в аптеке как средство против йододефицита (Почитайте аннотацию препарата перед тем как купить, потому что может быть другой состав!)

СУЛЬФАТЫ

Сульфат калия K2SO4 - продается в хоз. магазине как удобрение (примесей тоже много)

Сульфат меди или медный купорос CuSO4 - продается в хоз. магазинах(синие кристаллы)

Сульфат магния или магнезия (горькая соль) MgSO4 продается в аптеке в качестве слабительного или в хозмагах как удобрение

Сульфат аммония (NH4)2SO4 может продаваться в хоз. магазинах как удобрение, но его просто изготовить и самому: к раствору аммиака (раствор аммиака берется в небольшом избытке) приливается раствор серной кислоты (смесь разогревается). Если емкость где проходила реакция постоит сутки на воздухе, то избыток аммиака улетучится - получается раствор сульфата аммония. Если требуется получить в твердом виде то можно (как я делал) на крышку из под сыра или масла это выливается и сушится где-то 2-3 суток (этот метод более деликатный, чем выпаривание)

Сульфат бария BaSO4 можно получить по реакции Ba(NO3)2+H2SO4=BaSO4+2HNO3 Раствор отфильтровывается, осадок на фильтре - сульфат бария

Или с помощью аптеки. Бывает, в аптеках продают барий сернокислый. Где то 25р/100г

Сульфат кальция или гипс CaSO4 - можно получить по реакции H2SO4+Ca(NO3)2=CaSO4+2HNO3 Раствор должен сутки постоять (Желательно в холодном месте), чтобы реакция до конца прошла, и сульфат кальция выкристаллизовался из раствора практически полностью

Сульфат алюминия Al2(SO4)3 можно получить по реакции 3CuSO4+2Al=3Cu+Al2(SO4)3 В воде растворяется медный купорос (НЕ РАСТВОРЯТЬ В ЖЕЛЕЗНОЙ, АЛЮМИНЕВОЙ, ОЦИНКОВАННОЙ ПОСУДЕ, ЖЕЛАТЕЛЬНО В СТЕКЛЯННОЙ!!!) (желательно близкий к насыщенному), в емкость с раствором медного купороса опускается алюминиевая проволока на поверхности алюминия выделяется медь, а в раствор переходят ионы алюминия. Чтобы реакция завершилась до конца, нужно подождать 1-3 суток (в зависимости от объема емкости), раствор отфильтровывается, фильтрат - раствор сульфата алюминия

Сульфат железа (II) (железный купорос) FeSO4 - продается в хоз.магазине (зеленоватые кристаллы)

Сульфат железа(III) Fe2(SO4)3 в принципе можно получить так же, как указано выше, только берется железный гвоздь/канц. скрепка (при этом емкость пачкается - покрывается желтым налетом) или окислением железного купороса (сульфата железа(II)) перекисью водорода

Сульфат никеля NiSO4 получается так же, как указано выше, только берется никелевая пластинка.

Сульфат цинка ZnSO4 получается так же, как указано выше, только берется цинковая пластинка.

КАРБОНАТЫ

Гидрокарбонат натрия NaHCO3 - обычная пищевая сода

Карбонат натрия Na2CO3 продается как стиральная сода, но его несложно приготовить и самому: необходимо прокалить гидрокарбонат натрия (ОСТОРОЖНО!!! ГОРЯЧО!!!) (около 20-30 мин.), происходит реакция: 2NaHCO3=Na2CO3+CO2+H2O

Или немного покипятить, пока не перестанет пениться

Карбонат кальция CaCO3 - обычный мел (примеси тальк и др.) или мрамор

АЦЕТАТЫ

Ацетат свинца Pb(CH3COO)2 продается в аптеке как свинцовые примочки.
Можно, так же, получить его растворением свинца(или его окиси) в уксусной кислоте(при добавлении перекиси, реакция пойдёт быстрей)

Ацетат натрия CH3COONa получается приливанием уксусной кислоты к карбонату натрия(не важно, к какому). Раствор, почти не пенящийся после приливания очередной порции у.к, подогревают или оставляют на несколько дней в какой-нибудь открытой ёмкости(чтоб излишки уксусной кислоты выветрились) и, по возможности, упаривают до начала кристаллизации.

СИЛИКАТЫ

Силикат натрия Na2SiO3 или калия K2SiO3 (чаще всего силикат натрия) - жидкое стекло, продается в магазине канцтоваров как канцелярский силикатный клей.

Материал отредактирован с участием пользователя mastersam

Шел 1751 год. В маленькой Швеции благодаря ученому Акселю Фредерику Крондстедту появился элемент под номером 17. На тот момент было всего 12 известных металлов, плюс сера, фосфор, углерод и мышьяк. Они и приняли к себе в компанию новенького, название ему - никель.

Немного истории

За много лет до этого чудесного открытия горняки из Саксонии были знакомы с рудой, которую можно было принять за Попытки извлечь из этого материала медь были тщетными. Почувствовав себя обманутыми, руду стали называть "купферникель" (по-русски - "медный дьявол").

Этой рудой заинтересовался эксперт по минералам Крондстедт. После долгих трудов получился новый металл, который и назвали никелем. Эстафету по исследованию перехватил Бергман. Он еще больше очистил металл и пришел к заключению, что данный элемент напоминает железо.

Физические свойства никеля

Никель входит в десятую группу элементов и находится в четвертом периоде таблицы Менделеева под атомным номером 28. Если в таблице вы уведете символ Ni, это и есть никель. Он имеет оттенок желтый, на серебристой основе. Даже на воздухе металл не становится блеклым. Твердый и достаточно вязкий. Хорошо поддается ковке, благодаря чему можно изготовить очень тонкие изделия. Прекрасно полируется. Никель можно притянуть с помощью магнита. Даже при температуре 340 градусов со знаком минус просматриваются магнитные особенности никеля. Никель - это металл, стойкий к коррозии. Он проявляет слабую химическую активность. Что можно сказать про химические свойства никеля?

Химические свойства

Что необходимо для определения качественного состава никеля? Здесь следует перечислить из каких атомов (а именно их количества) состоит наш металл. Молярная масса (ее еще называют атомной массой) равна 58,6934 (г/моль). С измерениями продвинулись дальше. Радиус атома нашего металла 124 пм. При измерении радиуса иона, результат показал (+2е) 69 пм, а число 115 пм - это ковалентный радиус. По шкале известного кристаллографа и великого химика Полинга, электроотрицательность равна 1,91, а потенциал электронный - 0,25 В.

Действия воздуха и воды на никель практически ничтожны. То же можно сказать и о щелочи. Почему этот металл так реагирует? На его поверхности создается NiO. Это покрытие в виде пленки, которая не дает окисляться. Если никель раскалить до очень высокой температуры, тогда он начинает проявлять реакцию с кислородом, а также воздействует с галогенами, причем со всеми.

Если никель попадет в азотную кислоту, то реакция не заставит себя ждать. Также он охотно активизируется в растворах с содержанием аммиака.

Но не вся кислота действует на никель. Такие кислоты, как соляная и серная, растворяют его очень медленно, но верно. А попытки проделать то же самое с никелем в фосфорной кислоте вообще не увенчались успехом.

Никель в природе

Домыслы ученых заключаются в том, что ядро нашей планеты — это сплав, в котором железа содержится 90 %, а никеля в 10 раз меньше. Есть наличие кобальта - 0,6 %. В процессе вращения в слой земного покрытия выбрались атомы никеля. Они-то и являются основателями сульфидно медно-никелевых руд, вместе с медью, серой. Некоторые более смелые атомы никеля на этом не остановились и пробивали дорогу дальше. На поверхность атомы стремились в компании с хромом, магнием, железом. Далее попутчики нашего металла окислялись и отсоединялись.

На поверхности земного шара имеют место кислые породы и ультраосновные. По наблюдению ученых, содержание никеля в кислых породах гораздо ниже, чем в ультраосновных. Поэтому почва и растительность там достаточно хорошо обогащены никелем. А вот путешествие обсуждаемого героя в биосфере и воде оказалось не так заметно.

Никелевые руды

Промышленно-никелевые руды делятся на два типа.

1. Сульфидные медно-никелевые. Минералы: магний, пирротин, кубанит, милерит, петландит, сперрилит - вот что содержится в этих рудах. Спасибо магме, которая их образовала. Из сульфидных руд можно также получить палладий, золото и многое другое.
2. Силикатные никелевые руды. Они неплотные, похожие на глину. Руды этого типа бывают железистые, кремнистые, магнезиальные.

Где применяется никель

Обширно никель применяется в такой мощной отрасли, как металлургия. А именно в изготовлении самых разнообразных сплавов. В основном в сплав входит железо, никель и кобальт. Существует много сплавов, в основу которых входит именно никель. Соединяется наш металл в сплав, например, с титаном, хромом, молибденом. Никель также используется, чтобы защитить продукцию, которая быстро подвергается коррозии. Эту продукцию никелируют, то есть создают специальное никелевое покрытие, которое не дает коррозии сделать свое противное дело.

Никель - это очень хороший катализатор. Поэтому он активно используется в химической промышленности. Это приборы, химпосуда, аппараты для различного применения. Для химреагентов, продовольствия, доставки щелочей, хранения эфирных масел используют цистерны и резервуары из никелевых материалов. Без этого металла не обходятся в атомной технике, телевидении, в самых разных приборах, список которых очень длинный.

Если заглянуть в такую сферу, как приборостроение, а следом в сферу машиностроения, то можно заметить, что аноды и катоды - это никелевые листы. И это далеко не весь перечень применения такого просто чудесного металла. Не стоит преуменьшать значение никеля и в медицине.

Никель в медицине

Никель в медицине используется очень широко. Для начала возьмем инструменты, необходимые для проведения операции. Результат операции зависит не только от самого врача, но и от качества инструмента, которым он работает. Инструменты подвергаются многочисленным стерилизациям, и если они изготовлены из сплава, в который не входит никель, то коррозия не заставит себя долго ждать. А инструменты, сделанные из стали, которая содержит никель, гораздо дольше служат.

Если говорить об имплантатах, для их изготовления пускают в ход никелевые сплавы. Никельсодержащая сталь обладает высокой степенью прочности. Приспособления для фиксации костей, протезы, винты - все сделано из этой стали. В стоматологии имплантаты тоже заняли свои крепкие позиции. Бюгели, брекеты из нержавеющей стали используют ортодонты.

Никель в живых организмах

Если смотреть на мир снизу-вверх, то картина вырисовывается примерно такая. Под ногами у нас почва. Содержание никеля в ней больше чем в растительности. Но если рассмотреть эту растительность под той призмой, которая нас интересует, то большое содержание никеля находится в бобовых. А в злаковых культурах процент никеля возрастает.

Рассмотрим коротко среднее содержание никеля в растениях, морских и наземных животных. И конечно же, в человеке. Измерение идет в весовых процентах. Итак, масса никеля в растениях 5*10 -5 . Наземные животные 1*10 -6 , морские животные 1,6*10 -4 . И у человека содержание никеля 1-2*10 -6 .

Роль никеля в организме человека

Здоровым и красивым человеком хочется быть всегда. Никель - это один из важных микроэлементов в организме человека. Никель обычно накапливается в легких, почках и печени. Скопления никеля у человека встречается в волосах, щитовидной и поджелудочной железе. И это далеко не все. Чем же занимается металл в организме? Тут можно смело сказать, что он и швец, и жнец, и на дуде игрец. А именно:

• не без успеха старается помогать обеспечивать клетки кислородом;
• окислительно-восстановительные работы в тканях тоже ложатся на плечи никеля;
• не стесняется поучаствовать в регулировании гормонального фона организма;
• благополучно окисляет витамин С;
• можно отметить его причастность в обмене жиров;
• отлично никель влияет на кроветворение.

Хотелось бы отметить огромное значение никеля в клетке. Этот микроэлемент оберегает мембрану клетки и нуклеиновые кислоты, а именно их конструкцию.

Хотя перечень достойных трудов никеля можно продолжить. Из вышеперечисленного заметим, что никель организму необходим. Этот микроэлемент в наше тело поступает через пищу. Обычно никеля в организме хватает, ведь его нужно совсем немного. Тревожные звоночки недостатка нашего металла - это появление дерматита. Вот такое значение никеля в организме человека.

Сплавы из никеля

Существует много разных сплавов из никеля. Отметим основные три группы.

К первой группе относятся сплавы никеля и меди. Они так и называются никель-медные сплавы. В каких бы соотношениях ни сплавляли эти два элемента, результат потрясающий и главное - без неожиданностей. Однородный сплав гарантирован. Если в нем присутствует больше меди, чем никеля, то более ярко выражаются свойства меди, а если преобладает никель, сплав проявляет характер никеля.

Никель-медные сплавы популярны в производстве монет, машинных деталей. Сплав Константин, в котором почти 60 % меди, а остальное никель, используется для того, чтобы создать аппаратуру более высокой точности.

Рассмотрим сплав с никелем и хромом. Нихромы. Устойчивы к коррозии, кислотам, жаропрочные. Такие сплавы применяют для реактивных двигателей, атомных реакторов, но только в том случае, если в них присутствует до 80 % никеля.

Перейдем к третьей группе с железом. Делят их на 4 вида.

1. Жаропрочный - стойкий к высоким температурам. Такой сплав почти на 50 % содержит никель. Здесь сочетание может быть с молибденом, титаном, алюминием.
2. Магнитные - увеличивают магнитную проницаемость, часто используют в электротехнике.
3. Антикоррозийные - без этого сплава не обойтись при производстве химического оборудования, а также при работе в агрессивной среде. В сплав входит молибден.
4. Сплав, сохраняющий свои размеры и упругость. Термопара в печи. Именно сюда идет такой сплав. При нагревании сохраняются размеры габаритов, и упругость не теряется. Сколько никеля нужно, чтобы сплав был с такими свойствами? Металла в сплаве должно быть приблизительно 40 %.

Никель в быту

Если оглядеться вокруг, то можно понять, что никелевые сплавы окружают человека везде. Начнем с мебели. Сплав защищает основу мебели от повреждений, вредных воздействий. Обратим внимание на фурнитуру. Хоть на оконную, хоть на мебельную. Она может долго эксплуатироваться и очень симпатично смотрится. Продолжим нашу экскурсию в ванную. Здесь без никеля никак. Лейки для душа, кран, смеситель - все это никелированное. Благодаря этому можно забыть, что такое коррозия. И не стыдно посмотреть на изделие, потому что выглядит мило и поддерживает декор. Детали с никелированным покрытием встречаются в декоративных строениях.

Никель никак нельзя назвать второстепенным металлом. Разные минералы и руды могут похвастаться наличием никеля. Радует, что такой элемент присутствует на нашей планете и даже в теле человека. Здесь он играет не последнюю скрипку в кроветворных процессах и даже в ДНК. Обширно используется в технике. Свое главенство никель одержал благодаря химической стойкости при защите покрытий.

Никель - это металл, у которого большое будущее. Ведь в некоторых сферах он незаменим.