
- •Контролируемая самостоятельная работа студента Химия металлов Никель
- •Содержание
- •Введение
- •История открытия
- •Нахождение в природе и получение.
- •Физические свойства
- •Взаимодействие никеля с простыми окислителями.
- •1.Взаимодействие с галогенами:
- •2.Взаимодействие с кислородом:
- •3.Взаимодействие с серой:
- •4.Взаимодействие с азотом:
- •5.Взаимодействие с фосфором, углеродом, кремнием и бором:
- •Взаимодействие никеля с неорганическими соединениями
- •Коррозия металла и защита от коррозии.
- •Применение
- •Список литературы
2.Взаимодействие с кислородом:
2Ni + O2 = 2NiO
Монооксид (минерал бунзенит) – нестехиометрическое кристаллическое соединение NiOx, где х~1. В зависимости от способа получения и состояния (условий) оксида цвет может меняться от светло- до темно-зеленого и далее черного; до 252 °С устойчив -NiO, кристаллы гексагональной сингонии (a = 0,295 нм, с = 0,724 нм). Выше 252°С устойчив β-NiO, кристаллы кубической сингонии; параметры элементарной ячейки (а = 0,417 нм). Обладает слабоосновными свойствами; в воде не растворяется. Водородом, углеродом, металлическим магнием и алюминием восстанавливается до элементного никеля.
3.Взаимодействие с серой:
С серой никель образует химические соединения следующего состава: γ-NiS, β-NiS, NiS2, Ni3S2, Ni3S4, Ni6S5, Ni7S6.
Ni + S = NiS
Моносульфид NiS – нестехиометрическое соединение, для него, как и для других сульфидов никеля, характерна определенная область гомогенности; существует в двух кристаллических модификациях γ- и β- NiS.
Сульфид Ni3S2 при 555°С переходит в высокотемпературную фазу с широкой областью гомогенности. Сульфид Ni3S4 при 365°С, не плавясь, образует NiS2 и β- NiS.
Все сульфиды никеля практически не растворимы в воде и органических растворителях. Разлагаются лишь азотной кислотой и царской водкой. При нагревании в вакууме выше 500°С диссоциируют с образованием паров серы и фаз, обогащенных никелем. При нагревании на воздухе окисляются.
Ni3S2 и Ni6S5 применяются в качестве компонента никелевого файнштейна – промежуточного продукта переработки на Ni силикатно-никелевых и других руд.
Ni, NiS и Ni3S2 применяют в качестве катализаторов в процессах гидрогенизации и дегидрогенизации, а NiS2 является катализатором в процессах органического синтеза.
4.Взаимодействие с азотом:
С азотом никель не реагирует вплоть до 1400°С, не реагирует с аммиаком, а высокодисперсный никель при 300-450 °С образует с ним нитрид Ni3N.
5.Взаимодействие с фосфором, углеродом, кремнием и бором:
Никель в расплаве растворяет углерод, образуя карбид Ni3C, который при кристаллизации расплава разлагается с выделением графита. При сплавлении с кремнием образует силициды Ni5Si2, Ni2Si, NiSi, Ni3Si и др.С бором образует бориды с различными соотношениями составляющих, с парами фосфора образует фосфиды NixPy.
Взаимодействие никеля с неорганическими соединениями
Взаимодействие никеля с водой:
Ni + 2Н2О = Ni(OH)2 + Н2 (газ)
Ni
- 2ē →
Ni2+
φвосст
=
-0,25 В
2
2H+OH- + 2ē → Н2 + 2OH- φок = -0,413 В
ΔG° = – zF(φок – φвосст) = -2 ∙ 96500 ∙ (– 0.413 – ( - 0,25)) = 31,459 кДж/моль – реакция термодинамически невозможна.
ΔG' = - zF([ φ°ок - η ок] – [φ°в + ηв]) = -2 ∙ 96500 ∙ ([ -0,413 – 0,63] – [-,025 + 0,51]) = 251,479 кДж/моль – есть кинетические затруднения.
Взаимодействие с водными растворами щелочей:
2Ni + 2NaOH +2Н2О = Н2 + 2Ni(OH)2 + 2Na+
Ni
- 2ē
→
Ni2+
φвосст
=
-0,25
В
2
2H+OH- + 2ē → Н2 + 2OH- φок = -0,59 В
ΔG° = – zF(φок – φвосст) = -2 ∙ 96500 ∙(-0,59 – (-0,25)) = 65,62 кДж/моль -
реакция термодинамически невозможна.
ΔG' = - zF([ φ°ок - η ок] – [φ°в + ηв]) = -2 ∙ 96500 ∙([- 0,59 – 0,4] – [-0,25 + 0,51]) = 241,25 кДж/моль - есть кинетические затруднения.
Взаимодействие с соляной кислотой HCl:
Ni + 2H+ Cl- = NiCl2 + Н2
Ni
- 2ē →
Ni2+
φвосст
=
-0,25 В
2
2H+ + 2ē → Н2 φок = -0,059 B
ΔG° = – zF(φок – φвосст) = -2 ∙ 96500 ∙(-0,059 – (-0,25)) = - 36,863 кДж/моль - реакция термодинамически возможна.
ΔG' = - zF([ φ°ок - η ок] – [φ°в + ηв]) = -2 ∙ 96500 ∙([- 0,059 – 0,2] – [-0,25 + 0,51]) = 100,167 кДж/моль - есть кинетические затруднения.
Взаимодействие с разбавленной серной кислотой H2SO4:
Ni + Н2+ SO42- (разб.) = Н2 + NiSO4
Ni
- 2ē →
Ni2+
φвосст
=
-0,25 В
2
2H+ + 2ē → Н2 φок = -0,059 B
ΔG° = – zF(φок – φвосст) = -2 ∙ 96500 ∙(-0,059 – (-0,25)) = - 36,863 кДж/моль - реакция термодинамически возможна.
ΔG' = - zF([ φ°ок - η ок] – [φ°в + ηв]) = -2 ∙ 96500 ∙([- 0,059 – 0,2] – [-0,25 + 0,51]) = 100,167 кДж/моль - есть кинетические затруднения.
Взаимодействие с концентрированной серной кислотой H2SO4 (никель – среднеактивный металл):
3Ni + 4Н2+ SO42- (конц.) = 3NiSO4 + 4Н2О + S
Ni
- 2ē →
Ni2+
φвосст
=
-0,25 В
6
(S6+O4)2- + 6ē + 8H+ → S° + 4Н2О φок = + 0,36 В
ΔG° = – zF(φок – φвосст) = -6 ∙ 96500 ∙ (0,36 – (-0,25)) = - 353,19 кДж/моль - реакция термодинамически возможна.
Взаимодействие с концентрированной азотной кислотой HNO3:
Ni + 4H+NO3- (конц.) = Ni(NO3)2 + 2Н2О + 2NO2
Ni
- 2ē →
Ni2+
φвосст
=
-0,25 В
2
(N +5O3)- + 1 ē + 2H+→ NO2+ Н2О φок = + 0,78 В
ΔG° = – zF(φок – φвосст) = -2 ∙ 96500 ∙ (0,78 – (-0,25)) = - 198,79 кДж/моль - реакция термодинамически возможна.
Взаимодействие с разбавленной азотной кислотой HNO3:
5Ni + 12H+NO3- (разб.) = 5Ni(NO3)2 + 6Н2О + N2
Ni
- 2ē →
Ni2+
φвосст
=
-0,25 В
10
(N +5O3)- + 5 ē + 6H+ → N°2 + 3Н2О φок = +1,24 В
ΔG° = – zF(φок – φвосст) = -10 ∙ 96500 ∙ (1,24 – (-0,25)) = - 1437,85 кДж/моль - реакция термодинамически возможна.