Соединения двухвалентного никеля

Наиболее важные и устойчивые соединения никеля(II). Оксид никеля(II) NiO – серо–зеленый порошок. Практически нерастворима в воде и в щелочах, но легкорастворима в кислотах. Водородом при нагревании может быть восстановлена до металла. Гидроксид никеля(II) Ni(OH)₂ выпадает из растворов солей никеля при добавлении щелочей в виде ярко – зеленого осадка; амфотерности не проявляет. Получается только косвенным путем. Практически не растворима в воде и обычно употребляемых растворах сильных щелочей, но легко растворима в кислотах. С химической стороны рассматриваемый гидрат характеризуется, следовательно, основным свойствам. Методом получения гидроокиси является взаимодействие раствора соли никеля с сильными щелочами. Гидрокcид никеля с кислородом воздуха не реагирует. Образуемые двухвалентным катионом Ni²⁺ соли сильных кислот почти все хорошо растворимы в воде, причем растворы их вследствие гидролиза показывают слабокислую реакцию. К труднорастворимым относятся соли сравнительно слабых кислот, в частности производные анионов CO₃^2- и PO₄^3-

Гидратированный ион Ni·· окрашен в ярко – зеленый цвет. Та же окраска характерна для образованных им кристаллогидратов солей. Напротив, в безводном состоянии отдельные соли окрашены различно, причем цвета их невсегда совпадают с собственной окраской Ni²⁺ (желтый), а зависят также от природы аниона.

Сульфат никеля(II) кристаллизуется из водного раствора с семью молекулами воды; кристаллогидрат NiSO₄•7H₂O (никелевый купорос) – изумрудно–зеленые кристаллы, легко растворимые в воде; применяют при никелировании.

Сульфид никеля (II) NiS – черный осадок

Соединения трехвалентного никеля

Соединения трехвалентного никеля довольно малочисленны. Они неустойчивы, проявляют окислительные свойства, образуются при энергичном окислении некоторых соединений никеля(II). В качестве примеров соединений никеля (III) можно назвать гидратированную окись Ni₂O₃•H₂O, никелаты LiNiO₂, NaNiO₂, Ba₂Ni₂O₅, аддукт NiCl₃•2C₆H₄[As(CH₃)₂]₂, сульфид Ni₂S₃, ацетаты Ni(CH3COO)₃, [Ni₃(CH3COO)₆](CH₃COO)₃, а также некоторые координационные соединения Me₃I[Ni(CH = NO)₆].

Соединения четырехвалентного никеля

Четырехвалентное состояние не характерно для никеля. Известно очень немного соединений четырехвалентного никеля. Все они имеют окислительный характер и неустойчивы. В качестве примеров никеля (IV) можно привести никелаты BaNI₂O₅, K₂Ni₂+[Ni₄+O₃]₂, Na₂Ni₂+[Ni₄+O₃]₂, ортопериодаты MeINiIO₆ (где MeI = Na⁺, K⁺), а также координационные соединения.

Стандартные термодинамические свойства химических веществ на основе элементов побочных подгрупп и VIII группы Периодической таблицы Д.И. Менделеева

Моле- кулярная формула	Название	dH0f			dG0f			dS0			Cp
		Крист	Жид	Газ	Крист	Жид	Газ	Крист	Жид	Газ	Крист	Жид	Газ
Ni	Никель	0.0		429.7			384.5	29.9		182.2	26.1		23.4
Ni2O3	Оксид никеля (III)	-489.5
Ni(HO)2	Гидроксид никеля (II)	-529.7			-447.2			88.0
NiO4S	Сульфат никеля (II)	-872.9			-759.7			92.0			138.0
NiS	Сульфид никеля (II)	-82.0			-79.5			53.0			47.1

В таблице представлены стандартные термодинамические свойства:

dH⁰_f - стандартная молярная энтальпия (кДж/мол) соответствующая температуре 298,15 К;

dG⁰_f - стандартная молярная энергия Гиббса (в кДж/мол) соответствующая температуре 298,15 К;

dS⁰ - стандартная молярная энтропия (Дж/мол К) соответствующая температуре 298,15 К;

С_р – молярная теплоемкость при постоянном давлении (в Дж/мол К) соответствующая температуре 298,15 К.

Никель и малая энергетика

Собственно говоря, «малая энергетика» не такая уж малая. Если сложить мощности всех химических источников тока, установленных в самолетах и транзисторных приемниках, автомобилях и электробритвах, тракторах и карманных фонариках, электрокарах и искусственных спутниках, то, наверное, полученная сумма будет соизмерима с многозначными числами, которыми выражается мощность крупнейших ГЭС и ГРЭС. Роль никеля в конструкциях малой энергетики ведущая.

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.