Книга: Давно ли люди гибнут за металл и как именно закалялась сталь

Температура плавления: +1452,85°C.

Металлический никель имеет серебристый цвет с желтоватым оттенком, очень тверд, вязкий и ковкий, хорошо полируется, притягивается магнитом, проявляя магнитные свойства при температурах ниже +340°C.

Никель довольно распространен в природе - его содержание в земной коре составляет около 0,01%. 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 и другие силикаты

магнитный колчедан (Fe, Ni, Cu) S

мышьяково-никелевый блеск (герсдорфит) NiAsS,

пентландит (Fe,Ni) 9S8

Основные руды никеля - никелин (купферникель) NiAs, миллерит NiS, пентландит (Fe Ni) 9S8 - содержат также мышьяк, железо и серу. В магматическом пирротине также встречаются включения пентландита. Другие руды, из которых тоже добывают Ni, содержат примеси Co, Cu, Fe и Mg. Иногда никель является основным продуктом процесса рафинирования, но чаще его получают как побочный продукт в технологиях других металлов. Из достоверных запасов, по разным данным, от 40 до 66% никеля находится в "окисленных никелевых рудах" (ОНР), 33% - в сульфидных, 0,7% - в прочих. В промышленных условиях их делят на два типа: магнезиальные и железистые.

Атомы никеля имеют внешнюю электронную конфигурацию 3d84s². Наиболее устойчивым для никеля является состояние окисления Ni (II).

Никель образует соединения со степенью окисления +2 и +3. При этом никель со степенью окисления +3 только в виде комплексных солей. Для соединений никеля +2 известно большое количество обычных и комплексных соединений. Оксид никеля Ni2O3 является сильным окислителем.

Никель характеризуется высокой коррозионной стойкостью - устойчив на воздухе, в воде, в щелочах, в ряде кислот. Химическая стойкость обусловлена его склонностью к пассивированию - образованию на его поверхности плотной оксидной пленки, обладающей защитным действием. Никель активно растворяется в азотной кислоте. С оксидом углерода CO никель легко образует летучий и весьма ядовитый карбонил Ni (CO) 4.

Тонкодисперсный порошок никеля пирофорный (самовоспламеняется на воздухе).

Никель горит только в виде порошка. Образует два оксида NiO и Ni2O3 и соответственно два гидроксида Ni (OH) 2 и Ni (OH) 3. Важнейшие растворимые соли никеля - ацетат, хлорид, нитрат и сульфат. Растворы окрашены обычно в зеленый цвет, а безводные соли - желтые или коричнево-желтые. К нерастворимым солям относятся оксалат и фосфат (зеленые), три сульфида NiS (черный), Ni2S3 (желтовато-бронзовый) и Ni3S4 (черный). Никель также образует многочисленные координационные и комплексные соединения. Например, диметилглиоксимат никеля Ni (HC4H6N2O2) 2, дающий четкую красную окраску в кислой среде, широко используется в качественном анализе для обнаружения никеля.

Водный раствор сульфата никеля в банке, имеет зеленый цвет.

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. О никеле в организмах известно уже немало. Установлено, например, что содержание его в крови человека меняется с возрастом, что у животных количество никеля в организме повышено, наконец, что существуют некоторые растения и микроорганизмы - "концентраторы" никеля, содержащие в тысячи и даже в сотни тысяч раз больше никеля, чем окружающая среда.

Достоверных свидетельств о производстве никеля в чистом виде в древности нет. Считается, что этот металл впервые был выделен из сплавов всего 200 лет назад. Однако, как уже подробно было описано во второй части, никель использовался в древней металлургии, совместно с железом, для производства легированной стали.

Сурьма

Сурьма - (лат. Stibium), Sb, химический элемент V группы периодической системы Менделеева; атомный номер 51, атомная масса 121,75; металл серебристо-белого цвета с синеватым оттенком.

В природе известны два стабильных изотопа 121Sb (57,25%) и 123Sb (42,75%).

Температура плавления: +630,75°C.

Среднее содержание сурьмы в земной коре (кларк) 5 ×10-5% по массе. В магме и биосфере сурьма рассеяна. Из горячих подземных вод она концентрируется в гидротермальных месторождениях. Известны собственно сурьмяные месторождения, а также сурьмяно-ртутные, сурьмяно-свинцовые, золото-сурьмяные, сурьмяно-вольфрамовые. Из 27 минералов сурьма главное промышленное значение имеет антимонит (Sb2S3). Благодаря сродству с серой сурьма, в виде примеси, часто встречается в сульфидах мышьяка, висмута, никеля, свинца, ртути, серебра и других элементов.

В природе сурьма часто встречается в среднетемпературных гидротермальных жилах с рудами серебра, кобальта и никеля, также в сульфидных рудах сложного состава.

Сурьма известна в кристаллической и трех аморфных формах - взрывчатая, черная и желтая.

Взрывчатая сурьма (плотность 5,64-5,97 г/см3) взрывается при любом соприкосновении: образуется при электролизе раствора SbCl3.

Черная (плотность 5,3 г/см3) - при быстром охлаждении паров сурьмы.

Желтая - при пропускании кислорода в сжиженный SbH3.

Желтая и черная сурьмы неустойчивы, при пониженных температурах переходят в обыкновенную сурьму.

Наиболее устойчивая кристаллическая сурьма кристаллизуется в тригональной системе, а = 4,5064; плотность 6,61 - 6,73 г/см3 (жидкой - 6,55 г/см3); tпл 630,5°С; tкип1635 - 1645°С; удельная теплоемкость при 20 - 100°С 0,210 кдж/ (кг × К) [0,0498 кал/ (г ×°С)] ; теплопроводность при 20°С 17,6 вт/м × К [0,042 кал/ (см × сек × °С)].

В отличие от большинства металлов, сурьма хрупка, легко раскалывается по плоскостям спайности, истирается в порошок и не поддается ковке, вследствие чего, ее часто относят к полуметаллам. Механические свойства зависят от чистоты металла.

В химическом отношении сурьма малоактивна. На воздухе не окисляется вплоть до температуры плавления. С азотом и водородом не реагирует. Углерод незначительно растворяется в расплавленной сурьме.

Металл активно взаимодействует с хлором и другими галогенами, образуя сурьмы галогениды. С кислородом взаимодействует при температуре выше +630°С с образованием Sb2O3. При сплавлении с серой получаются сурьмы сульфиды, так же взаимодействует с фосфором и мышьяком.

Сурьма устойчива по отношению к воде и разбавленным кислотам. Концентрированные соляная и серная кислоты медленно растворяют сурьму с образованием хлорида SbCl3 и сульфата Sb2 (SO4) 3; концентрированная азотная кислота окисляет С. до высшего окисла, образующегося в виде гидратированного соединения xSb2O5 ×уН2О. Практический интерес представляют труднорастворимые соли сурьмяной кислоты - антимонаты (МеSbO3 ×3H2O, где Me - Na, К) и соли не выделенной метасурьмянистой кислоты - метаантимониты (MeSbO2 ×ЗН2О), обладающие восстановительными свойствами сурьмы соединяется с металлами, образуя антимониды.

Сурьму получают пирометаллургической и гидрометаллургической переработкой концентратов или руды, содержащей 20 - 60% Sb. К пирометаллургическим методам относятся осадительная и восстановительная плавки. Сырьем для осадительной плавки служат сульфидные концентраты; процесс основан на вытеснении сурьмы из ее сульфида железом: Sb2S3 + 3Fe Û 2Sb + 3FeS. Железо вводится в шихту в виде скрапа. Плавку ведут в отражательных или в коротких вращающихся барабанных печах при 1300 - 1400°С.

Извлечение сурьмы в черновой металл составляет более 90%. Восстановительная плавка сурьмы основана на восстановлении ее окислов до металла древесным углем или каменноугольной пылью и ошлаковании пустой породы. Восстановительной плавке предшествует окислительный обжиг при,+550°С с избытком воздуха. Огарок содержит нелетучую четырехокись сурьмы.

Сурьма применяется в основном в виде сплавов на основе свинца и олова. В отличие от большинства других металлов, при застывании расширяется. Sb понижает точки плавления и кристаллизации свинца, а сам сплав при отвердении несколько расширяется в объеме. Вместе с оловом и медью сурьма образует металлический сплав - "баббит", обладающий антифрикционными свойствами, что используется в современных подшипниках. Также сурьма добавляется к металлам, предназначенным для тонких отливок.

Соединения сурьмы в форме оксидов, сульфидов, антимоната натрия и трихлорида сурьмы, применяются в производстве огнеупорных соединений, керамических эмалей, стекла, красок и керамических изделий. Триоксид сурьмы является наиболее важным из соединений сурьмы и главным образом используется в огнестойких композициях. Сульфид сурьмы является одним из ингредиентов в спичечных головках.

Сурьма известна с глубокой древности. В странах Востока она употреблялась примерно за 3000 лет до н.э. для изготовления сосудов. В Древнем Египте уже в 19 в. до н.э. порошок сурьмяного блеска (природный Sb2S3) под названием "местен" или "стем" применялся для чернения бровей. В Древней Греции он был известен как "стими" и "стиби", отсюда латинский stibium. В Турции широко применялся порошок свинцового блеска - "sürme" (PbS), также служивший для чернения бровей. По другим данным, термин "сурьма" происходит от персидского "сурме", что означает "металл".

Природный сульфид сурьмы, стибнит, использовали в библейские времена в медицине и косметике. Стибнит до сих пор используется в некоторых развивающихся странах в качестве лекарства.

Соединения сурьмы, например, меглюмина антимониат (глюкантим) и натрия стибоглюконат (пентостам), применяются в лечении лейшманиоза.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42