|
для всех Никель - элемент побочной подгруппы восьмой группы, четвертого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева , с атомным номером 28. Обозначается символом Ni ( лат. Niccolum ), относится к тяжелым металлам.
Простое вещество никель - это пластичный ковкий переходный металл , при обычных температурах на воздухе покрывается тонкой защитной пленкой оксида , химически малоактивен. Металлический никель серебристого цвета с желтоватым оттенком, очень тверд, вязкий и ковкий, хорошо полируется, притягивается магнитом, проявляя магнитные свойства при температурах ниже 340°C.
СОДЕРЖАНИЕ В ПРИРОДЕ Никель довольно распространён в природе - его содержание в земной коре составляет около 0,01 %(масс.). В земной коре встречается только в связанном виде, в железных метеоритах содержится самородный никель (до 8 %). Никель обычно содержится в сульфидных и мышьяк-содержащих медно-никелевых рудах: никелин (красный никелевый колчедан, купферникель) NiAs, хлоантит (белый никелевый колчедан) (Ni, Co, Fe)As2, гарниерит (Mg, Ni)6(Si4O11)(OH)6*H2O, магнитный колчедан (Fe, Ni, Cu)S, мышьяково-никелевый блеск (герсдорфит) NiAsS, миллерит NiS, пентландит (Fe,Ni)9S8.
В растениях в среднем 5•10−5 весовых процентов никеля, в морских животных - 1,6•10−4, в наземных - 1•10−6, в человеческом организме - 1…2•10−6. Установлено, что содержание никеля в крови человека меняется с возрастом, что у животных количество никеля в организме повышено и существуют некоторые растения и микроорганизмы - «концентраторы» никеля, содержащие в тысячи и даже в сотни тысяч раз больше никеля, чем окружающая среда.
ПОЛУЧЕНИЕ Основную массу никеля получают из гарниерита и магнитного колчедана.
1. Силикатную руду восстанавливают угольной пылью во вращающихся трубчатых печах до железо-никелевых окатышей 5-8 %Ni, очищают от серы, прокаливают и обрабатывают раствором аммиака. Подкисляя раствор, из него электролитически получают металл.
2. Карбонильный способ=метод Монда: Из сульфидной руды получают медно-никелевый штейн, над ним пропускают СО под высоким давлением; образуется легколетучий тетракарбонилникель [Ni(CO)4], термическим разложением его выделяют чистый металл.
3. Алюминотермический способ восстановления никеля из оксидной руды: 3NiO + 2Al = 3Ni +Al2O3
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА Атомы никеля имеют внешнюю электронную конфигурацию 3d84s2. Наиболее устойчивым является состояние окисления Ni(II). Никель образует соединения со степенью окисления +2 (большое количество обычных и комплексных соединений) и +3 (только в виде комплексных солей). Оксид никеля Ni2O3 является сильным окислителем. Никель характеризуется:
- высокой коррозионной стойкостью - устойчив на воздухе, в воде, в щелочах, в ряде кислот;
- обладает склонностью к пассивированию - образованию на поверхности плотной оксидной пленки с защитным действием;
- активно растворяется в азотной кислоте;
- с оксидом углерода CO легко образует летучий и весьма ядовитый карбонил Ni(CO)4;
- тонкодисперсный порошок никеля пирофорный (самовоспламеняется на воздухе);
- никель горит только в виде порошка, образуя два оксида NiO и Ni2O3 и соответственно два гидроксида Ni(OH)2 и Ni(OH)3;
- является основой большинства суперсплавов - 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. Также сплавы - никелевые и хромоникелевые стали, нейзильбер и сплавы сопротивления типа константана, никелина и манганина.
Важнейшие растворимые соли никеля - ацетат, хлорид, нитрат и сульфат (растворы зеленого цвета), нерастворимые соли - оксалат и фосфат (зеленые), три сульфида NiS (черный), Ni2S3 (желтовато-бронзовый) и Ni3S4 (черный). Никель образует многочисленные координационные и комплексные соединения. Например, диметилглиоксимат никеля Ni(C4H6N2O2)2 (красная окраска в кислой среде), используется в качественном анализе для обнаружения никеля. В анализе для обнаружения ионов никеля (II) используется щелочной раствор бутандиондиоксима (диметилглиоксим), при взаимодействии с ионами никеля (II) образуется красное координационное соединение бис(бутандиондиоксимато)никель(II).
Применение соединений никеля Соединения никеля используются для изготовления монет, в металлических покрытиях и катализаторах, различных сплавах, в медицинских имплантатах.
Основные источники загрязнения окружающей среды никелем – предприятия горнорудной промышленности, цветной металлургии, машиностроительные, металлообрабатывающие, химические, приборостроительные, использующие в технологических процессах соединения никеля; тепловые электростанции, работающие на мазуте и каменном угле; автотранспорт.
БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ Биологическая роль никеля заключается в участии в структурной организации и функционировании основных клеточных компонентов – ДНК, РНК и белка, он присутствует и в гормональной регуляции организма, оказывает влияние на ферментативные процессы, окисление аскорбиновой кислоты , ускоряет переход сульфгидрильных групп в дисульфидные, может угнетать действие адреналина и снижать артериальное давления, в сочетании с кобальтом, железом, медью участвует в процессах кроветворения, а самостоятельно - в обмене жиров, обеспечении клеток кислородом.
Токсическое действие никеля проявляется при вдыхании никелевой пыли. В организм никель поступает в основном через дыхательные пути, желудочно-кишечный тракт и кожу. У рабочих, занятых в производстве никеля и его соединений, распространены заболевания верхних дыхательных путей и бронхолегочной системы: бронхиты, эмфизема (расширение) легких, снижение жизненной емкости легких, астма. Как хронические, так и острые отравления никелем и его соединениями могут приводить к летальному исходу.
Отмечаются носовые кровотечения, полнокровие зева и бронхов. Развивается "никелевая экзема" и "никелевая чесотка". Особенно токсичен карбонил никеля Ni(CO)4. При невысоких его концентрациях наблюдаются головные боли, при высоких - тошнота, рвота, одышка, повышение температуры по типу "литейной лихорадки", через 12-18 часов болезненность в правом подреберье, уробилин в моче, нарастание сердечной слабости, синюшность кожных покровов. Смерть наступает на 10-14 день при явлениях, вызываемых удушающими газами. Избыточное поступление в организм никеля может вызывать депигментацию кожи (витилиго). В организм соединения никеля поступают с пищей и водой. Всасывание никеля увеличивается при железодефиците, беременности и кормлении грудью. Из органов человека наиболее богаты никелем печень, поджелудочная железа и гипофиз. Никель избирательно концентрируется в substancia nigra головного мозга. Депонируется никель в поджелудочной и околощитовидных железах. Щитовидная железа и надпочечники имеют относительно высокие концентрации никеля. В легких содержание никеля с возрастом увеличивается.
Хроническое воздействие хлорида никеля (до 8,6 мг/кг) на людей в приводит к проявлению клинических симптомов интоксикации: летаргии, атаксии (расстройству координации движений), нарушению дыхания, снижению температуры тела, слюнотечению, косоглазию, запору, снижению баланса и всасывания кальция, магния и фосфора, меди, уменьшению фиксации йода (воздействие на функциональное состояние щитовидной железы), отмечены признаки развития белковой дистрофии. В малых концентрациях никель может вызвать у чувствительных к нему людей дерматиты, экзему рук. В то же время эти же заболевания возникают и при недостаточном содержании никеля в пищевых продуктах.
Максимальные предельно допустимые концентрации (ПДК) никеля и его солей, при которых не вызывают заболеваний или отклонений в состоянии здоровья непосредственно в процессе работы или в быту: для водоемов - санитарно-бытового водопользования – 0,1 мг/л, для воздуха населенных мест: растворимые соли никеля – 0,0002 мг/м3; никель металлический и окись никеля – 0,001 мг/м3, для воздуха рабочей зоны: карбонил никеля – 0,0005 мг/м3; соли никеля – 0,005 мг/м3; никель металлический – 0,05 мг/м3.
Основные проявления избытка никеля - повышение возбудимости центральной и вегетативной нервной системы, отеки легких и мозга, аллергические реакции кожи и слизистых оболочек верхних дыхательных путей (дерматит, ринит), тахикардия, анемии, снижение иммунной защиты, повышение риска развития новообразований в легких, почках, на коже.
Коррекция дисбаланса никеля в организме При интоксикации никелем ограничить его поступление в организм, проводить симптоматическое лечение, хелатирующую терапию. Цикламат кальция усиливает выведение никеля с мочой. | 
