鎳：歷史、特色、結構、用途、風險
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鎳是一種過渡金屬元素，在地殼中含量豐富。它的歷史可以追溯到古代，最初用於製造硬幣和器皿。隨著科技的進步，鎳的耐腐蝕性和延展性等獨特性能已在各種工業應用中充分發揮。
鎳的晶體結構使其具有極高的耐熱性和耐電性。其主要用途包括製造金屬合金、塗層和可充電電池。然而，值得注意的是，鎳也會對人體健康構成風險，尤其是在長期或高濃度接觸鎳的情況下，並可能引起過敏和皮膚刺激。
鑑於鎳在各個領域的相關性和影響，對鎳的研究一直是研發的主題，旨在改善其用途並最大限度地降低其對健康和環境的風險。
鎳的起源與歷史：探索這種貴金屬的發展軌跡。
O 鎳 是一種屬於元素週期表第10族的過渡金屬。它的發現和使用可以追溯到幾千年前。古希臘人和羅馬人使用它 鎳 用於製造硬幣，因此得名，其名稱源自德語術語“kupfernickel”，意為“銅惡魔”。
的故事 鎳 標誌著發現和重新發現的時刻。雖然它自古以來就被使用，但直到1751年，瑞典化學家阿克塞爾·弗雷德里克·克朗斯泰特才成功分離出 鎳 作為一種獨特的化學元素。從那時起，這種金屬開始被大規模開採，這主要歸功於它獨特的性質。
O 鎳 因其耐腐蝕性和形成高品質金屬合金的能力而聞名。其面心立方晶體結構賦予其優異的機械強度，使其成為惡劣環境下應用的理想選擇。此外， 鎳 它是電和熱的優良導體，這使得它在各個行業中都不可或缺。
用途 鎳 其應用範圍廣泛，從不銹鋼等金屬合金的生產，到可充電電池和催化劑的製造。然而，需要強調的是， 鎳 它也對人類健康構成威脅，在某些形式和濃度下被視為有毒金屬。
它作為貴金屬的價值及其獨特的性質繼續確保它在工業和科學領域中佔據突出地位。
鎳的下落：這種珍貴的金屬在哪裡？
鎳是元素週期表第十族的過渡金屬。它於10年由瑞典的阿克塞爾·弗雷德里克·克朗斯泰特發現。鎳這個名字源於惡靈“鎳”，因為礦工們在開採鎳金屬時誤將其視為硫磺，導致開採困難。
As 特性 鎳具有耐腐蝕性、延展性和導電性等優點。其晶體結構為面心立方，這賦予了它獨特的物理和化學性質。
鎳在工業領域應用廣泛，尤其是在不銹鋼等金屬合金的生產中。此外，它還用於充電電池、金屬塗層和硬幣生產。
然而，鎳會對健康造成危害，尤其是以細小顆粒的形式吸入時。長期接觸鎳會導致皮膚刺激、呼吸問題，甚至癌症。
與...有關 下落 關於鎳，全球大部分產量來自俄羅斯、加拿大和澳洲等國家。這些國家擁有豐富的鎳礦儲量，確保了全球各產業的鎳金屬供應。
因此，鎳是一種寶貴的金屬，對各種工業應用至關重要。必須考慮其歷史、特性、用途和風險，以確保負責任地、安全地使用此重要的礦產資源。
鎳礦產地：探索這種金屬在世界各地的發現地點。
O 鎳 是一種在歷史上於世界各地發現的金屬。已知的第一個大型來源是 鎳 被發現於 西伯利亞 1751年。隨後，在 加拿大, 澳大利亞, 印度尼西亞 e 菲律賓人.
這些國家已成為重要的生產國 鎳 隨著時間的推移，全球金屬供應量將會增加。然而， 俄國 Ø 加拿大 是最大的生產商 鎳 目前，大量產量也來自 澳大利亞 和 印度尼西亞.
A 勘探和開採 de 鎳 世界各地仍在持續開採，新的礦藏不斷被發現和開發。由於這種金屬在不同行業的用途廣泛，例如金屬合金、電池和塗料的生產，其需求也隨之增長。
然而，需要強調的是，提取和使用 鎳 也對環境和人類健康構成風險。暴露於高濃度的 鎳 會引起過敏、呼吸系統疾病等健康問題。
鎳萃取地點：探索這種貴金屬的萃取地點。
O 鎳 鎳是一種過渡金屬，因其獨特的物理和化學性質而在工業中具有重要意義。鎳的歷史可以追溯到古代，廣泛應用於各種領域，從金屬合金的生產到電池和硬幣的製造。
主要開採地點之一 鎳 加拿大是世界上最大的鎳礦生產國。安大略省擁有全國大部分鎳礦，佔全球產量的很大一部分。除加拿大外，俄羅斯、澳洲和印尼等其他國家也擁有豐富的鎳儲量，是全球鎳市場的重要參與者。
相關： 熱力學中的功和能：leggi、systemic 和 always礦井 鎳 這些礦產資源豐富，例如富含鎳礦的超鎂鐵質帶。鎳礦的開採通常採用露天或地下開採的方式，具體取決於該地區的地質特徵。
需要強調的是，提取 鎳 採礦活動會造成嚴重的環境影響，例如土壤和水污染。因此，礦業公司必須採取可持續且負責任的做法，最大限度地減少這些影響，並確保環境保護。
採礦 鎳 是全球工業的基本活動，但必須負責任地進行，以確保環境和社會的可持續性。
鎳：歷史、特色、結構、用途、風險
O 鎳 鎳是過渡金屬鎳的白色化學符號。它的硬度高於鐵，並且是熱和電的良好導體。它通常被認為是一種相對不活潑的金屬，並且具有很強的耐腐蝕性。純態下，它呈現銀色，略帶金色光澤。
1751年，瑞典化學家阿克塞爾·弗雷德里克·克朗斯泰德成功地從一種名為“白銅礦”（Kupfernickel，意為“魔鬼銅”）的礦物中分離出了這種元素。這種礦物是從瑞典一個村莊的鈷礦中開採出來的。起初，克朗斯泰德以為這種礦石是銅，但分離出來的元素卻是白色的，而不是銅。
鎳球呈現出金色的色調。資料來源：René Rausch [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]克朗斯泰德將該元素命名為鎳，後來證實被稱為白銅礦的礦物是鎳礦（砷化鎳）。
鎳主要產自兩種礦床：火成岩和地球其他岩漿離析區。這些礦物本質上是含硫礦物，例如鎳輝石。第二種鎳來源是紅土礦，其中富含鎳礦物，如矽鎂石。
鎳的主要用途是與各種金屬形成合金；例如，它用於生產不銹鋼，這項工業活動消耗了全球約 70% 的鎳產量。
此外，鎳也用於鋁鎳鈷等合金，鋁鎳鈷是一種用於生產電動機、揚聲器和麥克風的磁性合金。
鎳在19世紀中期開始用於鑄幣。儘管在一些國家仍在使用鎳，但如今已被更廉價的金屬所取代。
鎳是植物必需的元素，因為它能活化脲酶，而脲酶參與將尿素分解成氨，氨可以被植物用作氮源。此外，尿素是一種有毒化合物，會對植物造成嚴重損害。
鎳對人體有劇毒，有證據顯示它是一種致癌物。此外，接觸鎳也會引起皮膚炎和過敏。
故事
古董
人類自古以來就已知鎳的存在。例如，在現今敘利亞境內發現的青銅器（西元前2年）中，鎳含量就高達3500%。
同樣，中國手稿也表明，在公元前1700年至1400年間，人們使用了被稱為“白銅”的“白銅”。這種礦石於1822世紀出口到英國；但直到XNUMX年，人們才發現這種合金（銅鎳合金）中含有鎳。
在中世紀的德國，人們發現了一種類似銅、帶有綠色斑點的紅色礦物。礦工們試圖將銅從礦石中分離出來，但失敗了。此外，接觸這種礦物還會導致健康問題。
基於這些原因，礦工們認為這種礦物具有惡性病變，並賦予其各種名稱來描述這種病變，例如“老尼克”（Old Nick），也被稱為白銅礦（kupfernickel，魔鬼銅）。現在已知這種礦物是鎳礦（nicolite）：砷化鎳，簡稱NiAs。
發現和生產
1751年，阿克塞爾·弗雷德里克·克朗斯泰德（Axel Fredrik Cronsted）嘗試從產自瑞典洛斯哈爾辛蘭特（Los Halsinglandt）附近鈷礦的白蘭地中分離出銅。然而，他只得到了一種先前未知的白色金屬，他將其命名為鎳。
自1824年起，鎳作為藍鈷生產的副產品被提取。 1848年，挪威建立了一座冶煉廠，從磁黃鐵礦中提煉鎳。
1889年，鎳被引入鋼鐵生產，新喀裡多尼亞發現的礦床為世界消費提供了鎳。
物產
外貌
銀白色，有光澤，帶有淡淡的金色光澤。
原子量
58,9344你
原子序數（Z）
28
熔點
1.455°C
沸點
2.730°C
密度
-室溫下：8.908 g/mL
– 熔點（液體）：7,81 g/mL
熔化熱
17,48千焦/摩爾
汽化熱
379千焦/摩爾
摩爾熱容
26,07 焦耳/摩爾
電負性
鮑林量表 1,91
電離能
第一電離能階：737,1 kJ/mol
第二電離能階：1.753 kJ/mol
第三電離能階：3.395 kJ/mol
原子半徑
經驗124 pm
共價半徑
124,4±16:00
熱導率
90,9瓦/（毫開爾文）
電阻率
69,3°C 時 20 n
硬度
莫氏硬度為4.0。
CARACTERÍSTICAS
鎳是一種延展性極佳的金屬，比鐵更硬，並且是良好的電和熱導體。它在常溫下具有鐵磁性，居里溫度為358°C。高於此溫度時，鎳將不再具有鐵磁性。
相關： 合成聚合物：特性、類型與範例鎳是四種鐵磁性元素之一，其他三種是鐵、鈷和钆。
同位素
鎳有 31 種同位素，限 48 聶 78 你。
天然存在的同位素有五種： 58 Ni，豐度為68,27%； 60 Ni，豐度為26,10%； 61 Ni，豐度為1,13%； 62 Ni，豐度為3,59%； 64 Ni，豐度為0,9％。
鎳的原子量接近 59 u，顯示任何同位素都沒有明顯的優勢（即使 58 Ni 是最豐富的。
電子結構和配置
金屬鎳結晶為面心立方（fcc）結構。這種fcc相極為穩定，在接近70 GPa的壓力下仍保持不變；關於高壓下鎳的相或同質異形體的文獻資訊很少。
鎳晶體的形態多種多樣，因為它們可以排列成奈米管。作為奈米顆粒或宏觀固體，金屬鍵保持不變（理論上）；也就是說，相同的價電子將鎳原子結合在一起。
根據鎳的兩種可能的電子配置：
[氬氣] 3d 8 4s 2
[氬氣] 3d 9 4s 1
金屬鍵合涉及十個電子；3d軌道上有八到九個電子，4s軌道上有兩個或一個電子。需要注意的是，價帶幾乎已滿，即將電子輸送到導帶；這解釋了其相對較高的電導率。
鎳的面心立方結構非常穩定，添加鎳後鋼就變成面心立方結構。因此，高鎳不銹鋼也是面心立方結構。
氧化數
鎳，雖然看起來可能不像，但也擁有豐富的氧化數或氧化態。負電子數顯而易見，因為它的3d軌道上只差兩個電子就能完成1個電子；因此，它可以獲得一到兩個電子，氧化數為-XNUMX（Ni - )或-2(Ni 2- ）， 分別。
假設存在 Ni 陽離子，則鎳的最穩定氧化數為 +2 2+ ，它從 4s 軌道失去了電子，在 3d 軌道上有 3 個電子（XNUMXd 8 ).
另外還有兩個正氧化數：+3（Ni 3+ )和+4 (Ni 4+ 在學校或高中，只教導鎳以 Ni(II) 或 Ni(III) 的形式存在，因為它們是在非常穩定的化合物中最常見的氧化數。
當金屬鎳作為化合物的一部分，即其中性原子 Ni 時，則稱其參與或結合氧化數為 0（Ni 0 ).
鎳在哪裡？
礦物質和海洋
鎳在地殼中的含量為0,007%，因此豐度較低。然而，在地核熔融物（Nif）中，鎳仍是僅次於鐵的第二大金屬。海水中鎳的平均濃度為5,6 10 -4 毫克/公升。
它通常存在於火成岩中，鎳黃鐵礦是一種由鐵和鎳的硫化物形成的礦物[(Ni, Fe) 9 S 8 ]，鎳的主要來源之一：
由鎳黃鐵礦和磁黃鐵礦礦物組成的岩石。資料來源：John Sobolewski (JSS) [CC BY 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)]加拿大安大略省薩德伯里市有鎳黃鐵礦礦藏，是世界上該金屬的主要礦床之一。
鎳黃鐵礦的鎳含量為3%至5%，並與磁黃鐵礦（一種富含鎳的硫化鐵）伴生。這些礦物存在於地球岩漿離析形成的岩石中。
紅土
另一個重要的鎳來源是紅土礦，它存在於炎熱地區的乾燥土壤中。紅土礦的二氧化矽含量低，含有多種礦物，包括矽鎂鎳礦（一種含鎂鎳的矽酸鹽）和褐鐵礦（一種鐵礦石[(Fe,Ni)O(OH)]，鎳含量為1-2%）。
據估計，60% 的鎳是從紅土礦中提取的，其餘 40% 是從岩漿硫化物礦床中提取的。
隕石和石油
鎳也存在於鐵隕石的合金中，例如鐵紋石和鎳紋石。鐵紋石是鐵鎳合金，鎳含量為7%；而鎳紋石也是鐵鎳合金，但鎳含量在20%到65%之間。
鎳與有機化合物結合，這就是為什麼它在煤和石油中濃度高的原因。
中國是世界上最大的鎳生產國，其次是俄羅斯、日本、澳洲和加拿大。
用途
-元素鎳
Ligas
蒙乃爾合金閥門。資料來源：Heather Smith [CC BY 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)]它主要用於生產不銹鋼的鐵合金中，因為 68% 的鎳產量用於此目的。
它還能與銅形成一種耐腐蝕合金。這種合金由60%的鎳、30%的銅和少量其他金屬（主要是鐵）組成。
鎳用於製造電阻合金、磁性合金和其他合金，例如鎳銀合金；以及由鎳和銅組成但不含銀的合金。鎳銅管用於海水淡化廠、屏蔽層和造幣。
鎳為其形成的合金提供韌性和抗拉強度，從而提供耐腐蝕性。除了銅、鐵和鉻合金外，它還用於青銅、鋁、鉛、鈷、銀和金合金。
相關： 鉻酸鋅：結構、性質、生產、用途蒙乃爾合金由17%的鎳、30%的銅以及微量的鐵、錳和矽組成。它耐海水腐蝕，非常適合用於製造船舶螺旋槳。
保護措施
當鎳與氟發生反應時，會形成氟元素的保護層，這使得金屬鎳或蒙乃爾合金可用於氟氣管道。
鎳具有耐鹼性。因此，它被用來製造盛裝濃氫氧化鈉的容器。它也用於電鍍，為其他金屬形成保護表面。
其他用途
鎳被用作鉑族礦物中六種金屬（主要是鉑和鈀）的還原劑。鎳泡沫或鎳網用於生產鹼性燃料電池的電極。
鎳被用作植物不飽和脂肪酸氫化的催化劑，並用於人造奶油的製造過程。銅和銅鎳合金具有抗菌作用，可對抗大腸桿菌。
奈米粒子
鎳奈米粒子 (NiNP) 因其比宏觀樣品更大的表面積而用途廣泛。這些 NiNP 由植物萃取物合成，具有抗菌和抗菌活性。
原因是它與水接觸時更容易氧化，形成鎳陽離子 2+ 以及高活性含氧物質，使微生物細胞變性。
另一方面，Ni-NPs 被用作固體燃料電池、纖維、磁鐵、磁流體、電子零件、氣體感測器等的電極材料。它們也是催化劑載體、吸附劑、漂白劑和污水處理廠。
-複合材料
氯化鎳、硝酸鎳和硫酸鎳用於電鍍鎳槽。此外，其硫酸鹽也用於製備織物染色的催化劑和媒染劑。
過氧化鎳用於製造蓄電池。鎳鐵氧體用作各種電氣設備中天線的磁芯。
四羰基鎳提供一氧化碳，用於由乙炔和醇合成丙烯酸酯。鋇和鎳的複合氧化物（BaNiO） 3 )是製造多種可充電電池陰極的原料，如Ni-Cd、Ni-Fe和Ni-H。
生物學作用
植物生長需要鎳。已知有幾種植物酵素以鎳作為輔因子，包括尿素酶（一種將尿素轉化為氨的酶），這種化合物可以用於植物的功能。
此外，尿素的累積會導致植物葉片發生變化。鎳作為催化劑，促進豆科植物的固氮作用。
最容易受到鎳缺乏影響的作物是豆科植物（豆類和苜蓿）、大麥、小麥、李子和桃子。植物缺鎳會導致失綠、落葉和生長不良。
在某些細菌中，脲酶是鎳依賴的，但它們被認為對其棲息的生物具有毒性作用。
其他細菌酶，例如超氧化物歧化酶，以及存在於細菌和某些寄生蟲（如錐蟲）中的糖氧化酶，都依賴鎳。然而，高等物種中的相同酵素並不依賴鎳，而是依賴鋅。
風險
攝取大量鎳與肺癌、鼻癌、喉癌和前列腺癌的發生和發展有關。它還會導致呼吸問題、呼吸衰竭、氣喘和支氣管炎。鎳蒸氣會引起肺部刺激。
鎳與皮膚接觸會引起致敏，進而產生過敏，表現為皮疹。
皮膚接觸鎳會導致先前致敏的個體患上皮膚炎，即所謂的「鎳癢」。鎳致敏後，這種症狀會無限期持續。
國際癌症研究機構 (IARC) 將鎳化合物歸類為第一類（有充分證據表明其對人類具有致癌性）。然而，美國職業安全與健康管理局 (OSHA) 並未將鎳列為致癌物質。
建議接觸金屬鎳及其化合物的量不超過 1 mg/m 3 每週工作四十小時，每天工作八小時。羰基鎳和硫化鎳被認為是劇毒或致癌化合物。
Referências
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