Le nickel est le nom d'un élément chimique. Le nickel et ses applications

Avec l’argent, l’industrie utilise aujourd’hui la quasi-totalité du tableau périodique des éléments de manière continue.

L'une des places honorables dans la liste des éléments les plus importants pour la métallurgie est occupée par le nickel, un métal argenté très brillant qui possède de nombreuses qualités utiles.

Qu'est-ce que le nickel ?

L'histoire n'a pas conservé le nom de celui qui a découvert le nickel, puisque ce métal est connu de l'homme depuis très longtemps. Ses premiers échantillons ont été trouvés dans le contenu de météorites et étaient donc extrêmement rares. Ils servaient à fabriquer des talismans et des armes « enchantées » qui ne rouillaient jamais.

Au Moyen Âge, le minerai de nickel était souvent trouvé dans les mines de cuivre de Saxe, mais à l'époque, les gens ne savaient pas comment en faire fondre le métal. Les mineurs allemands l’appelaient « kupfernickel », ou faux cuivre, et le jetaient avec mépris. On croyait que le méchant gnome Old Nick se transformait en minerai de cuivre en pierres sans valeur. Le naturaliste suédois A. Kronstedt a réussi à isoler du métal pur du minerai de nickel en 1775, mais il n'a alors pas pu lui trouver d'utilisation.

Ayant une bonne ductilité, le nickel se forge facilement et ne s'oxyde pratiquement pas sous l'influence de l'air ou de l'eau, étant recouvert d'un mince film d'oxyde qui le protège d'une oxydation ultérieure. Mais si vous broyez le métal jusqu'à l'état de poudre, au contact de l'air, il s'enflammera facilement, s'oxydant et libérant une grande quantité de chaleur. Son point de fusion est assez élevé et atteint 1455 degrés Celsius.

C'est un métal argenté avec une légère teinte jaune, une forte brillance et se polit facilement. Il possède des qualités ferromagnétiques, c'est-à-dire il est attiré par un aimant. Sa dureté élevée et sa résistance à la corrosion l'ont rendu extrêmement populaire industrie moderne.

A quoi sert le nickel ?

La principale application du nickel aujourd’hui est la production d’aciers inoxydables fortement alliés. En ajoutant du nickel et du chrome au fer en fusion, les métallurgistes ont senti des alliages extrêmement solides, mais en même temps ductiles, avec une résistance élevée à la corrosion. La surface du métal est brillante et peut être bien polie, et les alliages conservent leurs qualités lors de chauffages prolongés et répétés à des températures élevées.

L'acier inoxydable et résistant à la chaleur est nécessaire dans un certain nombre d'industries, principalement dans production alimentaire, pétrochimie, construction aéronautique, construction automobile, fabrication de machines-outils, etc. L'industrie militaire produit de l'acier blindé contenant du nickel.

Les aciers contenant du nickel ne sont pas moins demandés dans le secteur de la construction. Ils sont utilisés pour réaliser des éléments intérieurs de bâtiments - garde-corps, clôtures, balustrades, éléments de groupes d'entrée. L'industrie du meuble utilise aujourd'hui des éléments profilés en acier inoxydable poli, des ferrures, des mécanismes de meubles, etc. Un autre vaste domaine d'application du nickel est la production de divers types d'acier inoxydable. ustensiles ménagers(vaisselle, couverts, etc.) et électroménager.

Le nickel est souvent utilisé comme revêtement pour protéger les produits en fonte et en acier de la corrosion. Le nickelage est réalisé par des méthodes chimiques et galvaniques. Des pièces structurelles nickelées sont requises dans industrie chimique, dans la production de piles alcalines pour véhicules, car ce métal résiste aux solutions acides et alcalines. Le nickel et ses composés agissent souvent comme catalyseurs dans un certain nombre de processus chimiques. Les éléments chauffants contenant du nickel (alumel, nichrome, permalloy, monel, etc.) ont un rendement thermique élevé et sont utilisés aussi bien dans les équipements industriels que dans les appareils électroménagers.

En raison de son éclat brillant et de sa dureté élevée, le nickel est présent dans les pièces de monnaie de nombreux pays. Contrairement à l’argent et au cuivre plus mous, les pièces contenant du nickel sont utilisées pendant des décennies sans pratiquement aucune usure. Bien sûr, l'éclat s'estompe progressivement, mais même les vieilles pièces de monnaie ont un gaufrage parfaitement conservé.

Nous étions en 1751. Dans la petite Suède, grâce au scientifique Axel Frederik Krondstedt, est apparu l'élément numéro 17. A cette époque, il n'existait que 12 métaux connus, plus le soufre, le phosphore, le carbone et l'arsenic. Ils ont accepté un nouveau venu dans leur entreprise, il s'appelait Nickel.

Un peu d'histoire

Bien des années avant cette découverte miraculeuse, les mineurs de Saxe connaissaient un minerai qui pouvait être confondu avec du cuivre. Les tentatives pour extraire le cuivre de ce matériau ont été vaines. Se sentant trompé, le minerai a commencé à être appelé « kupfernickel » (en russe - « diable de cuivre »).

L'expert en minéraux Krondstedt s'est intéressé à ce minerai. Après de nombreux travaux, un nouveau métal fut obtenu, appelé nickel. Bergman a pris le relais de la recherche. Il purifia davantage le métal et conclut que l’élément ressemblait au fer.

Propriétés physiques du nickel

Le nickel fait partie du dixième groupe d'éléments et se trouve dans la quatrième période du tableau périodique sous le numéro atomique 28. Si vous entrez le symbole Ni dans le tableau, il s'agit du nickel. Il a une teinte jaune avec une base argentée. Même à l’air, le métal ne se décolore pas. Dur et assez visqueux. Il se prête bien au forgeage, permettant de réaliser des produits très fins. Parfaitement poli. Le nickel peut être attiré à l'aide d'un aimant. Même à une température de 340 degrés avec un signe moins, les propriétés magnétiques du nickel sont visibles. Le nickel est un métal résistant à la corrosion. Il présente une faible activité chimique. Que peux-tu dire de Propriétés chimiques nickel?

Propriétés chimiques

Que faut-il pour déterminer la composition qualitative du nickel ? Ici, nous devrions énumérer de quels atomes (c'est-à-dire leur nombre) est constitué notre métal. La masse molaire (également appelée masse atomique) est de 58,6934 (g/mol). Nous avons avancé avec les mesures. Le rayon de l'atome de notre métal est de 124 pm. Lors de la mesure du rayon de l'ion, le résultat a montré (+2e) 69 pm, et le nombre 115 pm est le rayon covalent. Selon l'échelle du célèbre cristallographe et grand chimiste Pauling, l'électronégativité est de 1,91 et le potentiel électronique est de 0,25 V.

Les effets de l'air et de l'eau sur le nickel sont pratiquement négligeables. On peut en dire autant des alcalis. Pourquoi ce métal réagit-il de cette façon ? NiO est créé à sa surface. Il s'agit d'un revêtement sous forme de film qui empêche l'oxydation. Si le nickel est chauffé à une température très élevée, il commence alors à réagir avec l'oxygène, ainsi qu'avec les halogènes et avec tous.

Si du nickel pénètre dans acide nitrique, alors la réaction ne se fera pas attendre. Il est également facilement activé dans les solutions contenant de l'ammoniaque.

Mais tous les acides n’affectent pas le nickel. Les acides tels que l'acide chlorhydrique et sulfurique le dissolvent très lentement mais sûrement. Et les tentatives visant à faire de même avec le nickel dans l’acide phosphorique n’ont pas abouti du tout.

Le nickel dans la nature

Les scientifiques pensent que le noyau de notre planète est un alliage contenant 90 % de fer et 10 fois moins de nickel. Il y a la présence de cobalt - 0,6%. Au cours du processus de rotation, des atomes de nickel ont été libérés dans la couche terrestre. Ils sont les fondateurs de minerais sulfurés de cuivre-nickel, ainsi que de cuivre et de soufre. Certains atomes de nickel plus audacieux ne se sont pas arrêtés là et ont progressé plus loin. Les atomes remontèrent à la surface en compagnie du chrome, du magnésium et du fer. Ensuite, les compagnons de notre métal se sont oxydés et se sont déconnectés.

Sur une surface globe des roches acides et ultrabasiques sont présentes. Selon les scientifiques, la teneur en nickel des roches acides est bien inférieure à celle des roches ultrabasiques. Par conséquent, le sol et la végétation y sont assez bien enrichis en nickel. Mais le voyage du héros en question dans la biosphère et l'eau s'est avéré moins perceptible.

Minerais de nickel

Les minerais de nickel industriels sont divisés en deux types.

Sulfure de cuivre-nickel. Minéraux : magnésium, pyrrhotite, cubanite, milerite, pétlandite, sperrylite - c'est ce que contiennent ces minerais. Grâce au magma qui les a formés. Les minerais sulfurés peuvent également produire du palladium, de l’or et bien plus encore.
Minerais de nickel silicatés. Ils sont meubles, semblables à de l'argile. Les minerais de ce type sont ferrugineux, siliceux et magnésiens.

Où le nickel est-il utilisé ?

Le nickel est largement utilisé dans une industrie aussi puissante que la métallurgie. Notamment dans la fabrication d’une grande variété d’alliages. L'alliage contient principalement du fer, du nickel et du cobalt. Il existe de nombreux alliages à base de nickel. Notre métal est combiné en alliage, par exemple avec du titane, du chrome, du molybdène. Le nickel est également utilisé pour protéger les produits qui se corrodent rapidement. Ces produits sont nickelés, c'est-à-dire qu'ils créent un revêtement de nickel spécial qui empêche la corrosion de faire son méchant travail.

Le nickel est un très bon catalyseur. C’est pourquoi il est activement utilisé dans l’industrie chimique. Il s'agit d'appareils, d'ustensiles chimiques, d'appareils pour diverses applications. Pour produits chimiques, aliments, livraison d'alcalis, stockage huiles essentielles Ils utilisent des réservoirs et des réservoirs en matériaux nickel. La technologie nucléaire, la télévision et divers appareils, dont la liste est très longue, ne peuvent être utilisés sans ce métal.

Si vous examinez un domaine tel que la fabrication d'instruments, puis celui de l'ingénierie mécanique, vous remarquerez que les anodes et les cathodes sont des feuilles de nickel. Et ce n’est pas la liste complète des utilisations d’un métal aussi simplement merveilleux. L’importance du nickel en médecine ne doit pas être sous-estimée.

Le nickel en médecine

Le nickel est très largement utilisé en médecine. Prenons d’abord les outils nécessaires à la réalisation de l’opération. Le résultat de l'opération dépend non seulement du médecin lui-même, mais aussi de la qualité de l'instrument qu'il utilise. Les instruments subissent de nombreuses stérilisations et s’ils sont constitués d’un alliage ne contenant pas de nickel, la corrosion ne tardera pas à se produire. Et les outils en acier, qui contiennent du nickel, durent beaucoup plus longtemps.

Si nous parlons d'implants, des alliages de nickel sont utilisés pour leur fabrication. L'acier contenant du nickel présente un degré élevé de résistance. Dispositifs de fixation des os, prothèses, vis, tout est fait de cet acier. En dentisterie, les implants ont également pris une place importante. Les fermoirs et les appareils orthodontiques en acier inoxydable sont utilisés par les orthodontistes.

Le nickel dans les organismes vivants

Si vous regardez le monde de bas en haut, l’image qui se dégage ressemble à celle-ci. Il y a de la terre sous nos pieds. La teneur en nickel est plus élevée que dans la végétation. Mais si l’on considère cette végétation sous le prisme qui nous intéresse, alors on retrouve une forte teneur en nickel dans les légumineuses. Et dans les cultures céréalières, le pourcentage de nickel augmente.

Considérons brièvement la teneur moyenne en nickel des plantes, des animaux marins et terrestres. Et bien sûr, chez une personne. La mesure est en pourcentage de poids. Ainsi, la masse de nickel dans les plantes est de 5*10 -5. Animaux terrestres 1*10 -6, animaux marins 1,6*10 -4. Et chez l'homme, la teneur en nickel est de 1-2*10 -6.

Le rôle du nickel dans le corps humain

en bonne santé et bel homme Je veux toujours l'être. Le nickel est l'un des microéléments importants dans le corps humain. Le nickel s'accumule généralement dans les poumons, les reins et le foie. Des accumulations de nickel chez l'homme se trouvent dans les cheveux, la thyroïde et le pancréas. Et ce n'est pas tout. Que fait le métal dans le corps ? Ici, nous pouvons affirmer avec certitude qu’il est suédois, faucheur et trompettiste. À savoir:

essaie, non sans succès, de contribuer à fournir de l'oxygène aux cellules ;
le travail redox dans les tissus incombe également au nickel ;
n'hésite pas à participer à la régulation niveaux hormonaux corps;
oxyde en toute sécurité la vitamine C ;
on peut noter son implication dans le métabolisme des graisses ;
Le nickel a un excellent effet sur l'hématopoïèse.

Je voudrais souligner l'énorme importance du nickel dans la cellule. Ce microélément protège la membrane cellulaire et les acides nucléiques, notamment leur structure.

Bien que la liste des œuvres dignes du nickel puisse être poursuivie. De ce qui précède, on constate que le corps a besoin de nickel. Cet oligoélément pénètre dans notre organisme par l’alimentation. Habituellement, le corps contient suffisamment de nickel, car il en nécessite très peu. L’alarme d’un manque de notre métal est l’apparition d’une dermatite. C'est l'importance du nickel dans le corps humain.

Alliages de nickel

Il existe de nombreux alliages de nickel différents. Notons les trois principaux groupes.

Le premier groupe comprend les alliages de nickel et de cuivre. Ils sont appelés alliages nickel-cuivre. Quels que soient les rapports dans lesquels ces deux éléments fusionnent, le résultat est étonnant et surtout sans surprise. L'alliage homogène est garanti. S'il contient plus de cuivre que de nickel, alors les propriétés du cuivre sont plus prononcées et si le nickel prédomine, l'alliage présente le caractère du nickel.

Les alliages nickel-cuivre sont populaires dans la production de pièces de monnaie et de pièces de machines. L'alliage Konstantin, qui contient près de 60 % de cuivre et le reste du nickel, est utilisé pour créer des équipements de plus grande précision.

Considérons un alliage avec du nickel et du chrome. Nichromes. Résistant à la corrosion, aux acides, résistant à la chaleur. De tels alliages sont utilisés pour les moteurs à réaction et les réacteurs nucléaires, mais seulement s'ils contiennent jusqu'à 80 % de nickel.

Passons au troisième groupe avec le fer. Ils sont divisés en 4 types.

Résistant à la chaleur - résistant aux températures élevées. Cet alliage contient près de 50 % de nickel. Ici, la combinaison peut être avec du molybdène, du titane, de l'aluminium.
Magnétique - augmente la perméabilité magnétique, souvent utilisée en génie électrique.
Anti-corrosion - cet alliage ne peut être évité dans la production d'équipements chimiques, ainsi que lors de travaux dans un environnement agressif. L'alliage contient du molybdène.
Un alliage qui conserve ses dimensions et son élasticité. Thermocouple dans le four. C’est là qu’intervient un tel alliage. Lorsqu'il est chauffé, les dimensions sont conservées et l'élasticité n'est pas perdue. Quelle quantité de nickel faut-il pour que l’alliage ait de telles propriétés ? L'alliage doit contenir environ 40 % de métal.

Le nickel au quotidien

Si vous regardez autour de vous, vous comprendrez que les alliages de nickel entourent les gens partout. Commençons par les meubles. L'alliage protège la base du meuble contre les dommages, effets nuisibles. Faisons attention aux aménagements. Que ce soit pour une fenêtre ou un meuble. Il peut être utilisé pendant longtemps et est très joli. Continuons notre excursion vers la salle de bain. Il n'y a aucun moyen sans nickel ici. Pommeaux de douche, robinets, mitigeurs - tous nickelés. Grâce à cela, vous pouvez oublier ce qu'est la corrosion. Et il n’y a aucune honte à regarder le produit car il est mignon et soutient le décor. Les pièces nickelées se retrouvent dans les structures décoratives.

Le nickel ne peut pas être qualifié de métal mineur. Divers minéraux et minerais contiennent du nickel. Je suis heureux qu'un tel élément soit présent sur notre planète et même dans le corps humain. Ici, il joue un rôle important dans les processus hématopoïétiques et même dans l'ADN. Largement utilisé dans la technologie. Le nickel a gagné sa domination en raison de sa résistance chimique dans les revêtements de protection.

Le nickel est un métal promis à un bel avenir. Après tout, dans certains domaines, c'est indispensable.

Nickel- une substance simple, un métal de transition ductile, malléable, de couleur blanc argenté, aux températures ordinaires de l'air, elle est recouverte d'une fine pellicule d'oxyde. Chimiquement inactif. Il appartient aux métaux lourds non ferreux; on ne le trouve pas sous sa forme pure sur terre - il fait généralement partie de divers minerais, a une dureté élevée, est bien poli, est ferromagnétique - attiré par un aimant, dans le système périodique de Mendeleev il est désigné par le symbole Ni et possède un 28ème numéro d'ordre.

Voir également:

STRUCTURE

Il a un réseau cubique à faces centrées avec une période a = 0,35238 å nm, groupe d'espace Fm3m. Cette structure cristalline résiste à une pression d'au moins 70 GPa. À conditions normales Le nickel existe sous la forme d'une modification b, qui a un réseau cubique à faces centrées (a = 3,5236 å). Mais le nickel soumis à une pulvérisation cathodique dans une atmosphère h2 forme une modification a, qui présente un réseau hexagonal compact (a = 2,65 å, c = 4,32 å), qui se transforme en un réseau cubique lorsqu'il est chauffé au-dessus de 200 °C. Le nickel cubique compact a une densité de 8,9 g/cm 3 (20 °C), un rayon atomique de 1,24 å

PROPRIÉTÉS

Le nickel est un métal malléable et malléable ; il peut être utilisé pour fabriquer des feuilles et des tubes très fins. Résistance à la traction 400-500 MN/m2, limite élastique 80 MN/m2, limite d'élasticité 120 MN/m2 ; allongement relatif 40% ; module d'élasticité normal 205 Gn/m2 ; Dureté Brinell 600-800 Mn/m2. Dans la plage de température de 0 à 631K (la limite supérieure correspond au point de Curie). Le ferromagnétisme du nickel est dû aux caractéristiques structurelles des couches électroniques externes de ses atomes. Le nickel fait partie des matériaux et alliages magnétiques les plus importants avec un coefficient de dilatation thermique minimum (permalloy, monel métal, invar, etc.).

RÉSERVES ET PRODUCTION

Le nickel est assez courant dans la nature - sa teneur est la croûte terrestre est d'environ 0,01% (en masse). On le trouve dans la croûte terrestre uniquement sous forme liée ; les météorites ferreuses contiennent du nickel natif (jusqu'à 8 %). Sa teneur dans les roches ultramafiques est environ 200 fois supérieure à celle des roches acides (1,2 kg/t et 8 g/t). Dans les roches ultramafiques, la quantité prédominante de nickel est associée aux olivines contenant 0,13 à 0,41 % de Ni.
Dans les plantes, en moyenne, 5·10−5 pour cent en poids de nickel, chez les animaux marins - 1,6·10−4, chez les animaux terrestres - 1·10−6, dans le corps humain - 1...2·10−6 .

La majeure partie du nickel est obtenue à partir de garniérite et de pyrite magnétique.
Le minerai de silicate est réduit avec de la poussière de charbon dans des fours tubulaires rotatifs en boulettes de fer-nickel (5-8 % Ni), qui sont ensuite nettoyées du soufre, calcinées et traitées avec une solution d'ammoniaque. Après acidification de la solution, le métal en est obtenu par électrolyse.
Méthode au carbonyle (méthode Mond) : Tout d'abord, à partir du minerai sulfuré, de la matte de cuivre-nickel est obtenue, sur laquelle du CO est passé sous haute pression. Il se forme du tétracarbonylnickel très volatil dont la décomposition thermique produit un métal particulièrement pur.
Méthode aluminothermique pour la récupération du nickel à partir du minerai d'oxyde : 3NiO + 2Al = 3Ni +Al 2 O 3

ORIGINE

Les gisements de minerais sulfurés de cuivre-nickel sont associés à des massifs de gabbroïdes en couches de type lopolite ou en forme de plaques, confinés à des zones de failles profondes sur d'anciens boucliers et plates-formes. Caractéristique les gisements de cuivre-nickel dans le monde sont assaisonnés composition minérale minerais : pyrrhotite, pentlandite, chalcopyrite, magnétite ; En plus d'eux, les minerais contiennent de la pyrite, de la cubanite, de la polydymite, de la nickelite, de la millerite, de la violarite, des minéraux du groupe du platine, parfois de la chromite, des arséniures de nickel et de cobalt, de la galène, de la sphalérite, de la bornite, de la mackinawite, de la wallérite, du graphite et de l'or natif.

Les gisements exogènes de minerais de nickel silicatés sont universellement associés à l'un ou l'autre type de croûte d'altération de serpenténite. Lors de l'altération, les minéraux se décomposent par étapes, ainsi que le transfert d'éléments mobiles à l'aide de l'eau des parties supérieures de la croûte vers les parties inférieures. Là ces éléments précipitent sous forme de minéraux secondaires.
Les gisements de ce type contiennent des réserves de nickel 3 fois supérieures à ses réserves en minerais sulfurés, et les réserves de certains gisements atteignent 1 million de tonnes ou plus de nickel. De grandes réserves de minerais silicatés sont concentrées en Nouvelle-Calédonie, aux Philippines, en Indonésie, en Australie et dans d'autres pays. Leur teneur moyenne en nickel est de 1,1 à 2 %. De plus, les minerais contiennent souvent du cobalt.

APPLICATION

L'écrasante majorité du nickel est utilisée pour produire des alliages avec d'autres métaux (fe, cr, cu, etc.), caractérisés par des propriétés mécaniques, anticorrosion, magnétiques ou électriques et thermoélectriques élevées. Dans le cadre du développement de la technologie des jets et de la création d'unités de turbine à gaz, les alliages chrome-nickel résistants à la chaleur et résistants à la chaleur sont particulièrement importants. Les alliages de nickel sont utilisés dans les structures des réacteurs nucléaires.

Des quantités importantes de nickel sont consommées dans la production de piles alcalines et de revêtements anticorrosion. Le nickel malléable sous sa forme pure est utilisé pour la fabrication de tôles, de tuyaux, etc. Il est également utilisé dans l’industrie chimique pour la fabrication d’équipements chimiques spéciaux et comme catalyseur pour de nombreux procédés chimiques. Le nickel est un métal très rare et devrait, si possible, être remplacé par d’autres matériaux moins chers et plus courants.

Il est utilisé dans la fabrication de systèmes de brackets (nickelure de titane) et de prothèses. Largement utilisé dans la production de pièces de monnaie dans de nombreux pays. Aux États-Unis, la pièce de 5 cents est familièrement connue sous le nom de nickel. Le nickel est également utilisé pour enrouler les cordes d’instruments de musique.

Nickel - Ni

CLASSIFICATION

Strunz (8e édition)	1/A.08-10
Nickel-Strunz (10e édition)	1.AA.05
Dana (7e édition)	1.1.17.2
Dana (8e édition)	1.1.11.5
Salut CIM Réf	1.61

Le nickel est un élément du groupe 10 du tableau D.I. Mendeleïev. Connu relativement récemment, également récemment utilisé dans l'industrie. Le nickel tire son nom du nom du gnome maléfique, qui a plutôt jeté le nickel minéral, qui comprend du nickel et de l'arsenic, aux mineurs. Dans ces temps anciens, ils ne savaient pas comment utiliser le nickel, c'est pourquoi le « faux » métal a commencé à être appelé « méfait » du nickel allemand.

Et aujourd'hui, nous regarderons caractéristiques physico-chimiques et l'usage du nickel, on le lui donnera caractéristiques générales, étudions les alliages et les nuances de nickel.

C'est un métal de transition, c'est-à-dire qu'il présente des propriétés à la fois acides et alcalines. Il a un éclat blanc argenté, ductile, malléable, mais dur. Masse moléculaire est petit - 28, il appartient donc aux substances légères.

Cette vidéo vous parlera des caractéristiques du nickel en tant que métal :

Concept et fonctionnalités

D'un point de vue chimique, le nickel est un métal très intéressant et inhabituel. D'une part, il est capable de réagir aussi bien avec les acides qu'avec les alcalis, mais d'autre part, il est chimiquement inerte et refuse même de réagir avec les alcalis et les acides concentrés. De plus, cette propriété est si prononcée que le nickel est utilisé dans la fabrication de divers équipements et réservoirs résistants aux acides pour les alcalis.

Le métal est fondu puis utilisé sous forme de tiges, de feuilles, etc. Et dans cet état, il présente les propriétés métalliques habituelles d’une substance peu active. Mais le nickel transformé en poudre très fine devient pyrophorique et est capable de s'auto-enflammer à l'air.

Le secret est qu’une substance ordinaire présente dans l’air, comme l’aluminium par exemple, est recouverte d’un film d’oxyde, et ce film agit comme une couche protectrice très résistante.

Cette qualité détermine l'une des utilisations les plus anciennes du métal : le nickelage, c'est-à-dire l'application de la couche de nickel la plus fine sur la surface des objets. Cette couche protège complètement l’acier, la fonte, le magnésium, l’aluminium, etc. de la corrosion.

Les produits en nickel pur sont rares et ne sont utilisés que dans des domaines particulièrement critiques. Son utilisation dans l'industrie est due à une autre qualité unique : dans l'alliage, le nickel confère au matériau la même excellente résistance à la corrosion qu'il possède lui-même. La plupart des aciers inoxydables et de construction contiennent du nickel comme composant d'alliage. C’est cela qui assure la solidité de l’acier et sa durabilité.

Les alliages à base de nickel sont très divers et possèdent des propriétés remarquables : solidité, résistance à la chaleur, capacité à supporter des charges de force élevées à haute température, résistance à l'usure, insensibilité aux substances chimiquement agressives, etc. Sur le volume total de la substance extraite, environ 9 % sont utilisés sous sa forme pure. 7 % supplémentaires sont consacrés au nickelage et le reste est consacré à la production d'alliages.

Le nickel forme la triade du fer avec le fer et le cobalt. Le groupe comprend également le platine - osmium, platine, rhodium. Cependant, malgré leur relative proximité, les propriétés des métaux diffèrent sensiblement. En termes de résistance, le nickel n'est pas très inférieur au fer, il a même une densité plus élevée, mais contrairement à ce dernier il est très résistant à la corrosion, tandis que le fer se corrode rapidement dans l'air, et surtout au contact de l'eau.

Comparé aux métaux du platine, le nickel est beaucoup plus léger, beaucoup moins cher et beaucoup plus actif : le platine, l'osmium et d'autres sont des métaux nobles qui ont un potentiel d'électrode positif et sont extrêmement inertes.

Avantages et inconvénients

Presque toutes les propriétés du nickel par rapport à l'économie nationale sont des avantages. Le seul inconvénient du métal est sa présence dans la nature. Le nickel est considéré comme un élément commun, mais on ne le trouve que sous forme liée. Le nickel natif tombe sur terre uniquement sous forme de météorites. En conséquence, le métal est obtenu à l'aide de technologies plus coûteuses.

Le nickel a une bonne résistance et dureté, tout en conservant la capacité de forgeage et une ténacité élevée : il peut être utilisé pour produire les feuilles et les tiges les plus fines.
Le métal présente une excellente résistance à la corrosion. De plus, il transmet cette qualité aux alliages qu’il contient comme élément d’alliage.
Les alliages à base de nickel sont très divers et possèdent des qualités exceptionnelles. Ainsi, des alliages fer-nickel résistants à la chaleur sont utilisés dans la fabrication de pièces de réacteurs nucléaires et de moteurs à réaction. À ce jour, environ 3 000 alliages de nickel différents ont été décrits et utilisés.
Le revêtement de nickel est encore activement utilisé non seulement dans la fabrication d'instruments et de machines-outils, mais également dans la vie quotidienne et dans la construction. La vaisselle, les couverts, les accessoires, etc. nickelés sont non seulement esthétiques, mais aussi absolument hygiéniques, inoffensifs et extrêmement durables. L'inertie et l'hygiène du métal déterminent son utilisation dans l'industrie agroalimentaire.
Le nickel est un ferromagnétique, c'est-à-dire une substance sujette à une magnétisation spontanée. Cette propriété permet au métal d'être utilisé pour produire des aimants permanents.
Le métal est relativement bon marché à obtenir et a bonnes caractéristiques par conductivité électrique. Le nickel remplace l'argent coûteux ou dans la production de batteries.

Structure et composition chimique le nickel sont discutés ci-dessous.

Structure et composition

Le nickel, comme les autres métaux purs, possède une structure homogène et bien ordonnée, qui confère à ces substances la capacité de conduire le courant. Cependant, la composition des phases du matériau peut être différente, ce qui affecte ses propriétés.

Dans des conditions normales, nous avons affaire à une modification β du nickel. Il est caractérisé par un réseau cubique à faces centrées et détermine les propriétés habituelles du métal : malléabilité, ductilité, usinabilité, ferromagnétisme, etc.
Il existe également un autre type de matériau. Le nickel soumis à la pulvérisation cathodique dans une atmosphère d'hydrogène ne réagit pas, mais change également de structure, se transformant en modification α. Ce dernier possède un réseau hexagonal dense. Lorsqu'elle est chauffée à 200 °C, la phase α se transforme en phase β. Dans l'industrie, ils s'occupent de la modification β du nickel.

Cette vidéo vous expliquera comment convertir vous-même une batterie nickel-cadmium en batterie lithium-ion :

Propriétés et caractéristiques

Les caractéristiques de la phase β, en tant que principale, sont d'un plus grand intérêt, puisque l'existence même de la phase α est limitée. Les propriétés du métal sont :

densité à température normale – 8,9 g/cu. cm;
point de fusion – 1453 C ;
point d'ébullition – 3000 C;
très faible coefficient de dilatation thermique – 13,5∙10 −6 K −1
module d'élasticité – 196-210 GPa ;
La limite élastique est de 80 MN/m². m;
limite d'élasticité – 120 MN/m². m:
limite de traction 40 à 50 kgf/m². mm;
capacité thermique spécifique de la substance – 0,440 kJ/(kg K);
conductivité thermique – 90,1 W/(m·K) ;
résistance électrique spécifique – 0,0684 µOhm∙m.

Le nickel est ferromagnétique, son point de Curie est de 358°C.

Nous parlerons ci-dessous de la fabrication et du fabricant d'alliages de nickel.

Production

Le nickel est considéré comme assez courant - 13ème parmi les métaux. Cependant, sa répartition est quelque peu spécifique. Ce n’est pas pour rien que le métal est appelé élément des profondeurs terrestres, puisque dans les roches ultramafiques il est 200 fois plus abondant que dans les roches acides. Selon l'une des théories populaires le noyau terrestre se compose de fer nickel.

Le nickel natif n’est pas présent sur Terre. Sous forme liée, il est présent dans les minerais de cuivre-nickel - contenant de l'arsenic et des sulfures. Il s'agit de nickel - pyrite de nickel rouge, la même que celle que les mineurs prenaient pour la pyrite, de la chloantite - pyrite de nickel blanc, de la garniérite, de la pyrite de cuivre, etc.

La matière première est le plus souvent du minerai sulfuré, qui comprend à la fois du nickel et du nickel, des étapes supplémentaires de séparation des métaux sont donc incluses.

Les minerais sulfurés contiennent généralement beaucoup d’humidité et de substances argileuses. Pour s'en débarrasser, le minerai est broyé, séché et briqueté. Quand aussi contenu élevé le soufre contenu dans le minerai le brûle.
La fusion des mats est réalisée dans des fours à cuve ou à réverbère. On obtient un alliage de nickel et de sulfure de fer, comprenant une petite quantité de cuivre.
Séparation du nickel et du cuivre.
Torréfaction du concentré de nickel, fusion par réduction et affinage par électrolyse.

La méthode d'obtention du nickel à partir du minerai oxydé semble quelque peu différente.

Le minerai est soumis à une fusion sulfurée avec réduction partielle.
Recevez du matte - le matte fondu est soufflé avec de l'air dans des convertisseurs.
Feinstein est viré et débarrassé de son cuivre ;
Ensuite, le nickel est réduit ou le nickel brûlé est fondu en ferronickel.

Combien coûte 1 kg de nickel ? Les prix de ce métal sont largement déterminés par le succès de l'exploitation des gisements. Ainsi, en 2013, la Chine a augmenté la production de fonte contenant du nickel, ce qui a entraîné une baisse notable des prix des métaux. À l’automne 2016, le coût d’une tonne de métal était de 10 045 dollars.

Champ d'application

Le nickel lui-même est rarement utilisé. La zone est beaucoup plus large.

Dans la vie de tous les jours, les gens rencontrent le plus souvent des produits nickelés - robinets, mitigeurs, garnitures de meubles. Les parties métalliques des meubles sont souvent recouvertes d’une couche de métal argenté qui ne ternit pas. Il en va de même pour les couverts et la vaisselle.
Une autre utilisation connue est l’or blanc. Il se compose d’or d’un certain niveau et d’un alliage de nickel.
Les cathodes de nickel sont largement utilisées en électrotechnique. De nombreuses batteries sont au nickel-cadmium. Le nickel, le fer-nickel, etc. rivalisent avec la batterie et sont beaucoup plus sûrs.

Cependant, le principal consommateur de nickel est la métallurgie des métaux non ferreux et ferreux : 67 % de tout le métal extrait est utilisé pour produire des aciers inoxydables. Et 17% - pour la production d'autres alliages sans fer.

L'acier de construction et l'acier inoxydable sont utilisés littéralement partout : construction et construction de machines, construction électrique et fabrication de pipelines, fabrication d'instruments et construction de cadres porteurs. C'est le nickel qui confère aux aciers leur résistance à la corrosion.
Les alliages nickel-cuivre sont le plus souvent utilisés dans la fabrication d'équipements résistants aux acides et de diverses pièces devant fonctionner dans des environnements chimiques agressifs.
Les alliages de nickel et de chrome sont réputés pour leur résistance à la chaleur et leur résistance aux alcalis et aux acides. Ils sont utilisés dans les fours, les réacteurs nucléaires, les moteurs, etc.
Les alliages de nickel, de chrome et de fer restent en outre résistants à des charges élevées à des températures très élevées. hautes températures– jusqu’à 900 C. C’est un matériau indispensable pour les turbines à gaz.

Le nickel est un métal avec . Durable, malléable, résistant aux acides et aux alcalis et capable de conférer ces propriétés à presque tous les alliages. Il n’est pas surprenant que le nickel soit si largement utilisé.

Un moyen simple et fiable de restaurer les batteries nickel-cadmium est abordé dans la vidéo ci-dessous :

Utilisation du nickel dans les alliages

Le nickel est à la base de la plupart des matériaux résistants à la chaleur utilisés dans l'industrie aérospatiale pour les pièces des centrales électriques.

Métal Monel (65 - 67 % Ni + 30 - 32 % Cu + 1 % Mn), résistant à la chaleur jusqu'à 500 °C, très résistant à la corrosion ;
nichrome, alliage de résistance (60% Ni + 40% Cr) ;
le permalloy (76 % Ni + 17 % Fe + 5 % Cu + 2 % Cr), présente une susceptibilité magnétique élevée avec de très faibles pertes par hystérésis ;
invar (65% Fe + 35% Ni), ne s'allonge presque pas lorsqu'il est chauffé.
De plus, les alliages de nickel comprennent les aciers au nickel et au chrome-nickel, le maillechort et divers alliages de résistance tels que le constantan, le nickel et le manganin.

Tous les aciers inoxydables contiennent forcément du nickel, car... Le nickel augmente la résistance chimique de l'alliage. Les alliages de nickel se caractérisent également par une ténacité élevée et sont utilisés dans la fabrication de blindages durables. Dans la fabrication des pièces les plus importantes de divers appareils, on utilise un alliage nickel-fer (36 à 38 % de nickel), qui présente un faible coefficient de dilatation thermique.

Dans la fabrication de noyaux d'électroaimants, les alliages sous le nom général de permalloy sont largement utilisés. Ces alliages, outre le fer, contiennent de 40 à 80 % de nickel. Les pièces sont frappées à partir d'alliages de nickel. Le nombre total d'alliages de nickel différents trouvés utilisation pratique, atteint plusieurs milliers.

Nickelage des métaux

Le nickel sous sa forme pure est principalement utilisé comme revêtement protecteur contre la corrosion dans divers environnements chimiques. Les revêtements protecteurs sur le fer et d'autres métaux sont obtenus de deux manières : par des méthodes connues: placage et galvanoplastie. Dans la première méthode, la couche de placage est créée en laminant à chaud une fine plaque de nickel avec une épaisse feuille de fer. Le rapport entre l'épaisseur du nickel et celle du métal revêtu est d'environ 1:10. Lors du laminage des joints, du fait de la diffusion mutuelle, ces tôles sont soudées et on obtient un métal monolithique à deux voire trois couches dont la surface en nickel protège ce matériau de la corrosion.

Ce type de méthode à chaud de création de revêtements protecteurs de nickel est largement utilisé pour protéger le fer et les aciers non alliés de la corrosion. Cela réduit considérablement le coût de nombreux produits et appareils fabriqués non pas à partir de nickel pur, mais à partir de fer ou d'acier relativement bon marché, mais recouverts d'une fine couche protectrice de nickel. Les grands réservoirs sont fabriqués à partir de tôles de fer nickelées pour le transport et le stockage, par exemple, d'alcalis caustiques, également utilisés dans diverses industries chimiques.

La méthode de galvanoplastie consistant à créer des revêtements protecteurs avec du nickel est l’une des méthodes les plus anciennes de processus électrochimiques. Cette opération, largement connue en technologie sous le nom de nickelage, est en principe un processus technologique relativement simple. Il s'agit d'un travail préparatoire consistant à nettoyer très soigneusement la surface du métal à revêtir et à préparer un bain électrolytique constitué d'une solution acidifiée d'un sel de nickel, généralement du sulfate de nickel. Lors du placage électrolytique, le matériau revêtu sert de cathode et une plaque de nickel sert d'anode. Dans un circuit galvanique, le nickel se dépose sur la cathode avec une transition équivalente de l'anode à la solution. La méthode de nickelage est largement utilisée en ingénierie et de grandes quantités de nickel sont consommées à cette fin.

Derrière Dernièrement La méthode de nickelage électrolytique est utilisée pour créer des revêtements protecteurs sur l’aluminium, le magnésium, le zinc et la fonte. L'article décrit l'utilisation de la méthode de nickelage pour les alliages d'aluminium et de magnésium, en particulier pour la protection des pales en duralumin des avions à hélices. Un autre article décrit l'utilisation de tambours de séchage en fonte nickelée dans la fabrication du papier ; Une augmentation significative de la résistance à la corrosion des fûts et une augmentation de la qualité du papier sur les fûts nickelés par rapport aux fûts en fonte classiques sans nickelage ont été constatées.

Le nickelage est réalisé par galvanoplastie à l'aide d'électrolytes contenant du sulfate de nickel (II), du chlorure de sodium, de l'hydroxyde de bore, des tensioactifs et des agents azurants, ainsi que des anodes de nickel solubles. L'épaisseur de la couche de nickel résultante est de 12 à 36 microns. Un brillant de surface stable peut être assuré par un chromage ultérieur (épaisseur de la couche de chrome 0,3 microns).

Le nickelage sans courant est réalisé dans une solution d'un mélange de chlorure de nickel(II) et d'hypophosphite de sodium en présence de citrate de sodium :

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

Le processus est réalisé à un pH de 4 à 6 et à 95 °C.

Utilisation du nickel dans la production de batteries

Production de batteries fer-nickel, nickel-cadmium, nickel-zinc, nickel-hydrogène.

Les « inconvénients » les plus courants dans les sources de courant chimique sont le zinc, le cadmium, le fer, et les « avantages » les plus courants sont les oxydes d'argent, de plomb, de manganèse et de nickel. Les composés de nickel sont utilisés dans la production de piles alcalines. À propos, la batterie fer-nickel a été inventée en 1900 par Thomas Alva Edison.

Les électrodes positives à base d'oxydes de nickel ont une charge positive assez importante, elles sont stables dans l'électrolyte, sont faciles à traiter, sont relativement peu coûteuses, durent longtemps et ne nécessitent pas de soins particuliers. Cet ensemble de propriétés a fait des électrodes en nickel les plus courantes. Certaines batteries, notamment les batteries zinc-argent, présentent de meilleures caractéristiques spécifiques que les batteries fer-nickel ou nickel-cadmium. Mais le nickel est beaucoup moins cher que l’argent et les piles coûteuses durent beaucoup moins longtemps.

Les électrodes d'oxyde de nickel pour piles alcalines sont fabriquées à partir d'une pâte contenant de l'oxyde de nickel hydraté et de la poudre de graphite. Parfois, au lieu du graphite, les fonctions d'additif conducteur sont assurées par de minces pétales de nickel répartis uniformément dans l'hydroxyde de nickel. Cette masse active est emballée dans des plaques conductrices de différentes conceptions.

DANS dernières années Une autre méthode de production d'électrodes en nickel s'est généralisée. Les plaques sont pressées à partir d'une poudre très fine d'oxydes de nickel avec les additifs nécessaires. La deuxième étape de production consiste à fritter la masse sous atmosphère d’hydrogène. Cette méthode produit des électrodes poreuses avec une surface très développée, et plus la surface est grande, plus le courant est important. Les batteries avec électrodes fabriquées selon cette méthode sont plus puissantes, plus fiables, plus légères, mais aussi plus chères. Ils sont donc utilisés dans les objets les plus critiques : circuits radioélectroniques, sources de courant dans les engins spatiaux, etc.

Les électrodes de nickel, fabriquées à partir des poudres les plus fines, sont également utilisées dans les piles à combustible. Ici, les propriétés catalytiques du nickel et de ses composés acquièrent une importance particulière. Le nickel est un excellent catalyseur pour les processus complexes se produisant dans ces sources actuelles. À propos, dans les piles à combustible, le nickel et ses composés peuvent être utilisés pour produire à la fois du « plus » et du « moins ». La seule différence réside dans les additifs.

Le nickel dans les technologies de rayonnement

Le nucléide 63 Ni, émetteur de particules β+, a une demi-vie de 100,1 ans et est utilisé dans les krytrons. Des plaques de nickel ont récemment été utilisées à la place des plaques de cadmium dans les interrupteurs mécaniques de faisceaux de neutrons afin d'obtenir des impulsions neutroniques avec des valeurs énergétiques élevées.

Utilisation du nickel en médecine

Utilisé dans la fabrication de systèmes de supports.
Prothèses

La formation d'un précipité écarlate lors de l'ajout de diméthylglyoxime à une solution d'ammoniaque du mélange analysé est la meilleure réaction pour le dosage qualitatif et quantitatif du nickel. Mais le diméthylglyoxymate de nickel n’est pas seulement nécessaire aux analystes. La belle couleur profonde de ce composé complexe a attiré l'attention des parfumeurs : le diméthylglyoximate de nickel est introduit dans la composition du rouge à lèvres. Certains composés, comme le diméthylglyoxymate de nickel, constituent la base de peintures très résistantes à la lumière.

Autres utilisations du nickel

Il existe des indications intéressantes sur l'utilisation de plaques de nickel dans les installations à ultrasons, tant électriques que mécaniques, ainsi que dans les conceptions modernes de postes téléphoniques.

Il existe certains domaines technologiques où le nickel pur est utilisé soit directement sous forme de poudre, soit sous forme de divers produits obtenus à partir de poudres de nickel pur.

L'un des domaines d'application du nickel en poudre concerne les processus catalytiques dans les réactions d'hydrogénation d'hydrocarbures insaturés, d'aldéhydes cycliques, d'alcools et d'hydrocarbures aromatiques.

Les propriétés catalytiques du nickel sont similaires à celles du platine et du palladium. Ainsi, l'analogie chimique des éléments d'un même groupe tableau périodique se reflète ici aussi. Le nickel, en tant que métal moins cher que le palladium et le platine, est largement utilisé comme catalyseur dans les processus d'hydrogénation.

A ces fins, il est conseillé d'utiliser du nickel sous forme de poudre très fine. Il est obtenu par un mode spécial de réduction de l'oxyde de nickel avec de l'hydrogène dans la plage de température de 300 à 350°.