БНБ "БРОКГАУЗ И ЕФРОН" (121188) - Photogallery - Естественные науки - Математика - Технология
|
НикельОпределение "Никель" в словаре Брокгауза и Ефрона
Никель (Nickel, хим.; Ni = 58,9) [В статье о кобальте (см. соотв. статью, примечание) уже дан атомный вес Ni = 58,72 (напечатано ошибочно 57,72) — по определению Кл. Винклера 1894 г., который тогда же и по тому же методу (определение количества йода, в виде титрованного раствора, потребного для превращений металла, полученного электролизом и прокаленного в водороде, в MeJ 2) определил н Со = 59,37, что и помещено в заголовке упомянутой статьи. Новые опыты в этой области не заставили себя долго ждать В. Гемпель и Г. Тиле (1895) из определенного количества кобальта (полученного электролизом, прокаленного в водороде и свободного от этого последнего) получили СоСl 2, высушили его в струе НСl при 195°, вытеснив под конец НСl с помощью СО 2, и определили содержание хлора по привесу и по количеству полученного AgCl результат Со = 58,76 (при О = 15,96, Cl = 35,37, Ag = 107,66). Последний путь был применен также и Винклером (1893), который нашел Со = 59,67 и Ni = 58,90. Винклер затем забраковал эти величины, особенно для кобальта, потому что при обезвоживании получалась в некотором количестве основная соль, и применил метод с йодом. По-видимому, Гемпель и Тиле избежали образования основной соли, хотя, быть может, и не вполне. Таким образом, в настоящее время по одному и тому же методу найдено: Co = 58,76 и Ni = 58,90 (Гемпелем с Тиле и Винклером, 1893), т. е. и по атомному весу Со стоит между Fе и Ni. Кл. Циммерманн (1886), путем превращена СоО в металл накаливанием в водороде, нашел близкую величину Со = 58,74 (при О = 15,96)]. Принадлежит к довольно мало распространенным в природе металлам, а потому находит не столь значительное примкнете в жизни, как заслуживает по своим физическим и химическим свойствам. На мышьяковистый H. NiAs красного цвета, так называемый купферникель, давно обратили внимание в Саксонии (до 1694) и после неудачных попыток получить из него медь, о присутствии которой заключали по цвету руды, дали ей приведенное пренебрежительное название (Kupfer — медь). Кронстедт (1751) открыл новый металл в другом минерале, показал, что он содержится и в купферникеле, и воспользовался для его наименования второй половиной этого слова; он же затем установил, что шпейза (см. Кобальт, Кобальтовая синь), получаемая при добывании шмальты, содержит Н., соединенный с мышьяком и серой. Бергман (1775) подтвердил самостоятельность Н., который принимался некоторыми химиками того времени за "жженый, потерявший душу, кобальт". Другая важная руда — никелевый блеск, Ni2.NiAs2. Руды эти обыкновенно содержат и кобальт; точно так же руды последнего содержат почти всегда Н. Кремневые руды обыкновенно не заключаюсь кобальта: ревданскит, 3(Ni,Fe,Mg)O.2SO2.3Н 2 O, на Урале; гарниерит, 5(Ni,Mg)O.4SiO2.11/2H2 O, в Новой Каледонии; такие руды содержат Н. до 24%, в большей или меньшей степени он замещен здесь железом, магнием. Об извлечении металла из руд см. ниже ст. Никель (техн.). По своей химической природе Н. принадлежит к числу элементов 8 группы периодической системы и занимает место между кобальтом и медью; это наиболее трудно окисляемый и легче восстановляемый из металлов железной семьи; при накаливании он еще разлагает водяной пар, превращаясь в NiO, к чему не способна медь, но закись его при нагревании в тигле, если не принять предосторожностей против попадания в тигель не вполне сгоревших газов пламени, частью восстановляется в металл, к чему еще более способна СuО; прежде столь легкая восстановляемость NiO принималась за способность разлагаться от простого накаливания — свойство, характеризующее окислы благородных металлов. Самородный Н. встречается только в метеоритах; в Палласовом железе его находится около 10% на 86% железа; в новоурейском метеорите найдено до 5,5% более бедного Ni = 0,2%, подобного же железного сплава (П. Лачинов, 1888). Соединения Н. во многом напоминают соответственные соединения кобальта в области типа NiX 2, закиси; но для окисного типа NiX 3 совсем нет той сложности, так как здесь имеется почти только одна окись Ni 2O3, не способная давать соответственных солей.
вследствие чего Ni(CN)2 снова осаждается; при выпаривании раствора двойной соли выделяются красные призмы состава Ni(СN)2.2KСН.H2O. Образованием этой соли пользуются для количественного определения H. (Lescoeur): испытуемый раствор титруют 10%-ным раствором KCN, прибавив предварительно немного аммиака (не более 2,5%); конец реакции определяется растворением осадка; для удержания в растворе железа, если оно присутствует, необходимо присутствие органической кислоты; присутствие цинка и меди вредит точности; кобальт также можно определять этим путем [Титрование цианистым калием можно употреблять для определения Н. в аммиачном растворе при индикаторе AgJ, которое растворяется, как только окончилось образование соли (Th. Moore)]. Сернистый H. NiS, в природе никелевая обманка — иногда в виде ромбоэдров цвета латуни, обыкновенно же волокнистая масса; получается при нагревании металла с серой в виде желтоватой, ломкой массы, растворимой в азотной кислоте и царской водке, но не в соляной или серной кислотах. Из растворов Н. сернистым аммонием осаждается буро-черный гидрат, NiS, не растворимый в уксусной кислоте, трудно растворяющийся в разведенных минеральных кислотах (что приближает Н., как и кобальт, к меди), легко в царской водке при нагревании; этот гидрат несколько растворим в аммиаке и многосернистом аммонии с бурым цветом (реакция на Н.) и осаждается снова уксусной кислотой при нагревании. Осаждение сернистым аммонием применяется для аналитических целей: как чувствительный реактив на растворы Н. употребляют тиоуглекислый калий, K2CS3, который дает темно-красное окрашивание; при сплавлении с бурой соединения Н. дают желтое стекло в окислительном пламени, а в восстановительном происходит помутнение вследствие выделения металла (кобальт в обоих случаях дает синее стекло).
причем кобальт, если присутствует, остается в раствори в виде K3CoC6N6 (метод разделения, см. Кобальт); в других условиях, напр. при нагревании нейтрального раствора солей с белильной известью, осаждается сначала в виде окиси этот последний с примесью Ni2O3, в растворе же остается один Н. (Соренсен), понятно, в том случае, когда взято не слишком много реактива [Существуют указания на высшую степень окисления Н. (Na endra ch Nâd), именно при действии брома на NiCO3 в растворе NaC2H3O2 происходит растворение осадка, выделение СО2 и получается красный раствор, быть может, содержащий NaNiO3, т. е. соль, ангидрид которой Ni2O5. Подобная же обработка СоСО3 приводит к зеленому раствору, быть может, K2CoO4, т. е. соли, ангидрид которой СоО3; зеленый раствор этот получен и при действии перекиси водорода (R. Gr. Durrant). С другой стороны, существует в низший, чем NiO, окисел (Th. Moore): при действии амальгамы натрия на раствор Ni(CN)2 в избытке KCN получается темно-красная жидкость, обладающая сильными восстановительными свойствами (поглощает кислород воздуха) и при кипячении с нашатырем осаждающая черный порошок состава Ni3O2.H2O, который на воздухе не изменяется и притягивается магнитом].
Авторы, предлагают этот путь для очищения генераторных газов от углеводородов и окиси углерода.
Чрезвычайный интерес представляет идущее при почти обыкновенной температуре взаимодействие окиси углерода с Н., открытое в 1890 г. Мондом (с Лангером и Квинке). Порошковатый Н., необходимый для этого, готовится восстановлением NiO в струе водорода при 400°; по охлаждении (ниже 60°) водород заменяется током СО, которая соединяется с Н. в летучее соединение Ni(CO)4, сгущающееся в охлажденном приемнике в бесцветную, весьма подвижную, сильно преломляющую свет жидкость, уд. в. 1,856 (0°). Это вещество кипит без разложения при темп. + 43° и застывает при — 25°, в виде игл; при быстром нагревании до 60° разлагается со взрывом; оно не растворимо в воде, растворимо в спирте, хлороформе, бензоле, в минеральных маслах; окисляется крепкой азотной кислотой; разбавленные кислоты и щелочи не действуют. Плотность пара согласна с приведенной формулой, выводимой и из понижения температуры замерзания растворов в бензоле. Что касается химической натуры этого вещества, его структурной формулы, то пока достигнуто в этом отношении очень немногое; по способу образования и по продуктам разложения, которое спокойно совершается при пропускании паров Ni(CO)4, разбавленных каким-либо индифферентным газом, через нагретую трубку (180°), при чем образуется СО и металлический Н. в виде зеркала на стенках, оно получило название — никелькарбонил. Большая светопреломляемость, (Монд и Назини) говорит за то, что здесь имеется соединение H. особого, чем все прочие, типа, что, конечно, и так было ясно: таких летучих соединений окиси углерода не было известно не только в минеральной химии, но и в органической — для веществ, содержащих С4 и О4 в частице. Столь близкий к H. кобальт не соединяется с СО; однако, трудно было бы предположить, что в некоторых условиях он и другие металлы не будут давать подобных летучих соединений; для железа (см.) они уже и получены (Бертело и Монд с Квинке); можно думать, что открытие Н.-карбонила есть начало эпохи изучения металлы содержащих веществ особого порядка. Практическая польза Н.-карбонила видится в возможности получения, при его промежуточном образовании, совершенно чистый Н. (не от железа, однако) и даже пользоваться для извлечения металла из руд, а также для никелирования (патент Монда); для последней цели действуют на нагретый предмет, хорошо вычищенный или натертый графитом (получение отпечатков), парами Ni(CO)4, разбавленными каким-либо газом или пользуются жидким Ni(CO)4, а также растворами его в бензоле, керосине и пр.
Никель (техн.). — Руды, содержащие Н. в достаточном для его добывания количестве, можно разделить на две группы: а) руды, которые, кроме Н., железа и серы, содержат кобальт, мышьяк и сурьму, и b) руды, которые последних примесей не содержат. Первые из них, более распространенные, находятся в Германии, в Австро-Венгрии, в Швеции, Норвегии, а главным образом в Канаде, где в 1891 г получено из них до 2000 тонн чистого Н.; вторые составляют богатые залежи в Новой Каледонии, открытые французским инженером Гарнье. Несмотря на присущий этой руде совершенно особый зеленый цвет, она первоначально была принята за медную соль и в честь открывшего ее получила название гарньерита. Никелевая руда Новой Каледонии залегает, главным образом, в жилах серпентина, окрашена в изумрудно-зеленый цвет и содержит двойную кремнекислую соль закиси Н. и магнезии 2(Ni, Mg)5Si4O13 + 3Н2O. Удельный вес гарньерита 2,6. Химический состав некоторых типических образцов следующий:
Новокаледонские никелевые отложения в широких размерах разрабатываются французской компанией La Société de Nickel. В настоящее время получение чистого металла производится уже на заводах в Европе, главным образом, в Гавре, куда доставляется руда из Новой Каледонии. Отсутствие кобальта и других примесей сильно упрощает производство; нет никакой надобности, при обращении с этими рудами, прибегать к мокрому способу (см. Кобальт). Чтобы получить металлический Н. из руд, заключающих в себе, сверх Н., мышьяк, кобальт, медь, железо, серу и т. п., требуется их предварительно прокалить для удаления мышьяка. Прокаленная руда толчется, растворяется в хлористо-водородной кислоте, и через разбавленный раствор пропускается сернистый водород до полного осаждения меди, сурьмы, мышьяка и свинца в виде сернистых соединений. Осадок отфильтровывают и промывают, а железо фильтрата, по окислении, осаждают порошкообразным мелом в виде водной окиси, которая отцеживается и промывается. После этого чистый фильтрат должен заключать в себе только кобальт и Н. Чтобы разделить эти металлы, в фильтрат вливают осторожно раствор белильного порошка (белильной извести), который осаждает весь кобальт в виде гидрата полуторной окиси Co2O3.3H2O. Чистый раствор хлористого Н. отделяется от осажденного кобальта посредством сливания, и, наконец, из него выделяют осадок окиси Н. известковым молоком. Полученная окись Н. промывается, смешивается с древесным углем и прокаливанием восстановляется в металлический Н. Новокаледонские руды обрабатываются совершенно другим способом. Растолченная в мелкий порошок руда смешивается с гипсом, к которому прибавлено около 5% измельченного угля; из такой (увлажненной) смеси формуются кирпичики, которые, после хорошей просушки, сплавляются в отражательных или куполообразных печах. Полученный продукт заключает в себе около 67% Ni, 12% Fe, 17% S и ок. 4% графита. Для отделения железа этот продукт подвергается нижеследующей обработке, которая основана на большом сродстве железа к кислороду, а Н. к сере. Для этого сплав сперва размельчают под зубчатыми колесами, просеивают и тщательно прокаливают в окислительном пламени длинных отражательных печей, соблюдая температуру, не превышающую бледно-красного каления. Эту операцию продолжают до тех пор, пока 3/4 железа не перейдет в окись. По окончании прокаливания, завалку выгребают, снова размельчают и смешивают в должной пропорции с крупным чистым кварцевым песком; эту смесь сплавляют в отражательной печи, тождественной с печью, которую употребляют в Валлисе для плавления меди. При плавлении окись железа соединяется с кремнеземом песка и образует шлак, тогда как Н. остается в виде сплавленного слоя сернистого Н. и располагается под поверхностью расплавленного шлака. В зависимости от состава смеси, операция продолжается от 10 до 24 час. Шлак удаляется с передней части печи и собирается в песчаные формы, тогда как Н. выливается в подобные же формы с боковой части печи. Этот процесс повторяется несколько раз для достижения полного удаления железа. Шлаки от этих плавок все содержат еще Н. и поэтому подвергаются новой переплавке. Сернистый Н., освобожденный от железа, окисляется в порошкообразном состоянии обжигом на поду небольшой отражательной печи при бледно-красном калении до полного удаления серы. Для ускорения процесса под конец операции иногда прибавляют небольшое количество чилийской селитры. Наконец, для восстановления окись Н. смешивают с мелкоистолченным древесным углем и отпрессованную смесь, в виде цилиндрических шашек, закладывают вместе с углем в огнеупорные реторты и прокаливают до яркого каления. Полученный металл содержит: металлического Н. 98%, железа, углерода и кремния около 2%. На заводе "Le Niekel" в Гавре процесс получения металлического Н. из новокаледонских руд совершается гораздо проще. Измельченная руда прессуется в виде чечевицеобразных шашек между вращающимися чугунными цилиндрами и выплавляется в небольших доменных печах; при этом употребляются следующие колоши: руды 2 тонны и кокса 0,5 тонны. Выпускаемый из домны сернистый ферроникель отливают прямо в слитки. Он содержит около 50% Ni и 50% Fe и S. Для выделения железа этот продукт, предварительно расплавленный в вагранке, продувают в продолжение 1/2 часа в бессемеровской реторте и, после совершенного окисления железа, получают сернистый Н., содержащий около 80% Ni и 20% S. Его отливают в тонкие пластины, которые, после охлаждения, легко разбиваются в мелкие куски и размалываются под бегунами в порошок. Сернистый Н. в виде порошка раскладывается тонким слоем на поду отражательной печи и подвергается медленному прокаливанию в продолжение 2 недель. Окисление происходит лишь наполовину, и поэтому после вторичного измельчения повторяют ту же операцию в такой же печи. В результате получается окись Н. с содержанием около 80% Ni и 20% О. Восстановление окиси Н. совершается таким же способом, как сказано выше. Свойства Н. Н. есть блестящий серебряно-белый металл с легким серо-стальным оттенком. Удельный вес его около 8,9; он очень тверд и способен принимать очень красивую полировку. При обыкн. темп. имеет магнитные свойства, но нагретый до 250° он их утрачивает. Н. плавится приблизительно при той же температуре, как и железо (лишь немного ниже); в соединении с углеродом Н. делается более плавким. Накаленная никелевая проволока, при погружении в кислород, горит как железная. Чистый Н. не окисляется под влиянием атмосферного воздуха. В разбавленных кислотах, серной и хлористо-водородной, растворяется медленно, а в азотной очень быстро; в концентрированной азотной он пассивен, как железо; уксусная, щавелевая и винная кислоты оказывают слабое влияние или совсем на него не действуют. По расплавлении Н. в тиглях, с добавкой металлического магния, он делается ковким и годным для прокатки и плющения. Обработанный таким образом Н. вытягивается в проволоку, прокатывается в самые тонкие листы и хорошо сваривается с железными и стальными листами для производства кухонной посуды и других изделий. Н. легко сплавляется с большинством металлов. Сплавы, известные под именем германского состава, китайского серебра, аргентана, сильвероида и т. п. — все содержат Н. Прибавка Н. увеличивает твердость бронзы, но уменьшает ее вязкость. Наилучшего цвета сплав Н. с медью делается из 4 ч. меди и 3 ч. Н. Германское серебро имеет вид настоящего серебра, содержит 55,2 ч. меди, 24,1 ч. цинка и 20,7 ч. Н. Прибавка свинца делает этот сплав более плавким; олово увеличивает его плотность; железо и марганец улучшают цвет, но увеличивают хрупкость. Более важные услуги технике оказал никель в сплавах с железом. Этот металл обратил на себя внимание благодаря опытам, производимым на заводе Шнейдера, в Крезо. В 1890 г. испытывалась сталеникелевая броня, приготовленная заводом для морского ведомства Северо-Америк. Соединен. Штатов. Оказалось, что прибавка никеля к стали сильно увеличивает сопротивление пронизыванию брони снарядами, а самое главное — никель придает стали такую вязкость, что устраняет способность брони растрескиваться при ударе. Из дальнейших опытов оказалось, что вообще прибавка никеля к железу увеличивает предел упругости и сопротивление разрыву металла, не уменьшая его вязкости, как показывает следующая таблица.
Еще большую разницу качестве представляют испытания на разрыв закаленных образцов.
При более высоком содержании углерода в стали Н. влияет на уменьшение вязкости металла. Опыты, производимые над сплавами железа с большим содержанием Н., показали, что при возрастающем содержании этого металла (от 2 до 9%) предел упругости и сопротивление разрыву заметно увеличиваются и достигают своего максимума при содержании около 10%; потом замечается постепенное уменьшение и сплавы с 15% H. представляют минимум прочности; при этом удлинение сильно падает. При 25% удлинение опять повышается. При 15% Ni с прибавкой небольшого количества хрома сталь приобретает небывалую прочность, сопротивление разрыву на кв. мм около 180 кг. Сталь с 30% Ni вытягивается в проволоку; пробная проволока около 3 мм толщиной с 27% Ni и 0,4% С дала сопротивление разрыву 139, 68 кг на кв. мм. Вообще самые лучшие результаты получаются при содержании Ni от 2 до 4%. Сплавы железа с Н. получаются довольно легко, как в мартеновской печи или бессемеровской реторте, так и в тиглях. В мартеновскую печь металлический Н. закладывается вместе с завалкой, или же за 2—11/2 часа перед выпуском стали. В бессемеровскую же реторту он добавляется в расплавленном виде вместе с зеркальным чугуном. Вследствие своих выс
Статья про "Никель" в словаре Брокгауза и Ефрона была прочитана 1061 раз |
TOP 15
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||