Niken
Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Tổng quát | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Tên, Ký hiệu, Số | Niken, Ni, 28 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Phân loại | kim loại chuyển tiếp | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Nhóm, Chu kỳ, Khối | 10, 4, d | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Khối lượng riêng, Độ cứng | 8,908 kg/m³, 4,0 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Bề ngoài | kim loại màu trắng bóng | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Tính chất nguyên tử | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Khối lượng nguyên tử | 58,6934 đ.v. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Bán kính nguyên tử (calc.) | 135 (149) pm | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Bán kính cộng hoá trị | 121 pm | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Bán kính van der Waals | 163 pm | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Cấu hình electron | [Ar]3d8 4s2 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| e- trên mức năng lượng | 2, 8, 16, 2 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Trạng thái ôxi hóa (Ôxít) | +2, +3 (lưỡng tính) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Cấu trúc tinh thể | lập phương tâm diện | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Tính chất vật lý | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Trạng thái vật chất | Rắn | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Điểm nóng chảy | 1.728 K (2.651 °F) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Điểm sôi | 3.186 K (5.275 °F) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Trạng thái trật tự từ | sắt từ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Thể tích phân tử | ? ×10-6 m³/mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Nhiệt bay hơi | 377,5 kJ/mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Nhiệt nóng chảy | 17,48 kJ/mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Áp suất hơi | 100.000 Pa tại 3.184 K | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Vận tốc âm thanh | 4.900 m/s tại 298,15 K | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Thông tin khác | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Độ âm điện | 1,91 (thang Pauling) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Nhiệt dung riêng | 444,17 J/(kg·K) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Độ dẫn điện | 1,443x107 /Ω·m | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Độ dẫn nhiệt | 90,9 W/(m·K) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Năng lượng ion hóa |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Chất đồng vị ổn định nhất | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Đơn vị SI và STP được dùng trừ khi có ghi chú. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Niken, còn được gọi là kền, là một nguyên tố hóa học kim loại, có ký hiệu là Ni và số thứ tự trong bảng tuần hoàn là 28.
Mục lục |
[sửa] Những đặc tính nổi bật
Niken là một kim loại màu trắng bạc, bề mặt bóng láng. Niken nằm trong nhóm sắt từ. Đặc tính cơ học: cứng, dễ dát mỏng và dễ uốn, dễ kéo sợi. Trong tự nhiên, niken xuất hiện ở dạng hợp chất với lưu huỳnh trong khoáng chất millerit, với asen trong khoáng chất niccolit, và với asen cùng lưu huỳnh trong quặng niken.
Ở điều kiện bình thường, nó ổn định trong không khí và trơ với ôxi nên thường được dùng làm tiền xu nhỏ, bảng kim loại, đồng thau, v.v.., cho các thiết bị hóa học, và trong một số hợp kim, như bạc Đức (German silver). Niken có từ tính, và nó thường được dùng chung với cô ban, cả hai đều tìm thấy trong sắt từ sao băng. Nó là thành phần chủ yếu có giá trị cho hợp kim nó tạo nên.
Niken là một trong năm nguyên tố sắt từ.
Số ôxi hóa phổ biến của niken là +2, mặc dù 0, +1 và +3 của phức niken cũng đã được quan sát.
[sửa] Ứng dụng
Khoảng 65% niken được tiêu thụ ở phương Tây được dùng làm thép không rỉ. 12% còn lại được dùng làm "siêu hợp kim". 23% còn lại được dùng trong luyện thép, pin sạc, chất xúc tác và các hóa chất khác, đúc tiền, sản phẩm đúc, và bảng kim loại. Khách hàng lớn nhất của niken là Nhật Bản, tiêu thụ 169.600 tấn mỗi năm (2005) 1.
Các ứng dụng của niken bao gồm:
- Thép không rỉ và các hợp kim chống ăn mòn.
- Hợp kim Alnico dùng làm nam châm.
- Hợp kim NiFe - Permalloy dùng làm vật liệu từ mềm.
- Kim loại Monel là hợp kim đồng-niken chống ăn mòn tốt, được dùng làm chân vịt cho thuyền và máy bơm trong công nghiệp hóa chất.
- Pin sạc, như pin niken kim loại hiđrua (NiMH) và pin niken-cadmi (NiCd).
- Tiền xu.
- Dùng làm điện cực.
- Trong nồi nấu hóa chất bằng kim loại trong phòng thí nghiệm.
- Làm chất xúc tác cho quá trình hiđrô hóa (no hóa) dầu thực vật.
[sửa] Lịch sử
Niken đã được dùng rất lâu, có thể từ năm 3500 trước Công nguyên. Đồng từ Syria có chứa niken đến 2%. Hơn nữa, có nhiều bản thảo của Trung Quốc nói rằng "đồng trắng" đã được dùng ở phương Đông từ năm 1700 đến 1400 trước Công nguyên. Tuy nhiên, bởi vì quặng niken dễ bị nhầm lẫn với quặng bạc nên bất kỳ sự hiểu biết về kim loại này và thời gian sử dụng cũng có thể chưa chính xác.
Khoáng chất có chứa niken (như kupfernickel, hay đồng giả) có giá trị nhờ màu xanh của nó. Năm 1751, Baron Axel Frederik Cronstedt cố gắng tách đồng từ kupfernickel (hiện nay gọi là niccolit), nhưng thu được một kim loại trắng mà ông gọi là niken.
Tiền xu đầu tiên bằng niken nguyên chất được làm vào năm 1881.
[sửa] Vai trò trong sinh học
[sửa] Xuất hiện trong tự nhiên
Một lượng lớn mỏ niken chứa một trong hai quặng. Đầu tiên là quặng laterit, thành phần chính của quặng có chứa niken là limonit (Fe,Ni)O(OH) và garnierit (niken silicat ngậm nước (Ni,Mg)3Si2O5(OH). Quặng thứ hai là sulfua magma, thành phần chính là pentlandit (Ni,Fe)9S8.
Vùng Sudbury ở Ontario, Canada sản xuất khoảng 30% sản lượng niken trên thế giới. Mỏ tại Sudbury nằm gần vùng với chứng cứ về vụ va chạm thiên thạch lớn đã rất lâu trong lịch sử địa lý của Trái Đất. Nhiều mỏ khác được tìm thấy ở những nơi khác tại Canada, cũng như tại Nga, Nouvelle-Calédonie, Úc, Cuba và Indonesia. Những sự phát triển gần đây đã khai thác các mỏ ở tây Thổ Nhĩ Kỳ, đặc biệt thuận lợi cho các xưởng đúc, nhà sản xuất thép, xưởng ở châu Âu.
Dựa trên các bằng chứng địa lý, hầu hết niken trên trái đất được cho là tập trung ở lõi Trái Đất.
[sửa] Tách và tinh chế
Niken có thể tái tạo bằng phương pháp luyện kim. Các quặng chứa ôxít hay hiđrôxit được tách bằng phương pháp thủy luyện, và quặng giàu sulfua tách bằng phương pháp nhiệt luyện hoặc thủy luyện. Quặng giàu sulfua được sản xuất bằng cách áp dụng quy trình tuyển quặng.
Tách niken từ quặng của nó thuận lợi trong việc nung và giảm việc xử lý đạt hiệu suất cao với độ tinh khiết trên 95%. Quá trình tinh chế cuối cùng đạt độ tinh khiết 99,99% diễn ra bởi sự phản ứng của niken và cacbon mônôxít để tạo thành niken cacbonyl. Khí này được đưa vào một bình lớn với nhiệt độ cao hơn. Niken cacbonyl sẽ tách ra và đựng trong các quả cầu niken. Việc tổng hợp cacbon mônôxít được tái tạo qua qui trình này.
Nhà sản xuất niken lớn nhất là nước Nga tách 267.000 tấn niken mỗi năm. Úc và Canada đứng thứ hai và ba, tạo 207 và 189,3 ngàn tấn mỗi năm. 1
[sửa] Đồng vị
[sửa] Hợp chất
[sửa] Tham khảo
[sửa] Chú giải
- Chú giải 1: Số liệu về sản lượng và tiêu thụ được lấy từ The Economist: Pocket World in Figures 2005, Profile Books (2005), ISBN 1-86197-799-9
 |
Bài này còn sơ khai. Bạn có thể góp sức viết bổ sung cho bài được hoàn thiện hơn. Xem phần trợ giúp để biết thêm về cách sửa đổi bài. |
