Курсовая работа: Никель и его карбонил

Прибор для приготовления и хранения состоит из стеклянной трубки (Б), которая суживается с одного края и переходит в тонкую длинную трубочку (А). К концу трубочки припаян стеклянный приемник (Д) с трубкой (Г) для отвода газов и выливания Ni(CO)4 из приёмника. Другой, толстый конец трубки Б закрывают резиновой пробкой (В), в которую вставлен тройник для впуска водорода и окиси углерода. Трубку А помещают в печь поворотного типа.

Активный никель приготовляют из формиата никеля. Для этого формиат никеля смешивают с небольшим количеством оксида ртути (1% от веса формиата), и помещают в трубку Б. В трубочку А вставляют пробку из стеклянной ваты, служащей в качестве фильтра. Источники водорода и окиси углерода присоединяют к реакционной трубке посредством толстостенных резиновых шлангов достаточной длинны, необходимой для перемещения прибора. К концу стеклянной трубки Г присоединяют резиновую трубку, ведущую через ртутный клапан к стеклянному капилляру, вставленному в нижнюю часть лабораторной горелки. Горелка должна находиться в вытяжном шкафу. Пламя вызывает разрушение ядовитого карбонила никеля, сопровождающееся появлением ярко-серой окраски, являющейся чрезвычайно чувствительным индикатором этого вещества.

После пропускания через газопроводные трубки соответствующих газов в систему равномерный ток водорода и температуру печи повышают до 190 – 200оС. чем медленнее протекает восстановление никеля, тем более активным он становится. Водород не является необходимым для восстановления формиата никеля, но служит для удаления паров воды. Температура обогрева ни в коем случае не должна превышать 2000С.

После охлаждения трубки до комнатной температуры её помещают в вытяжной шкаф в вертикальном положении так, чтобы газ поступал сверху. Приемник Д погружают в охладительную смесь из твёрдой углекислоты и спирта в сосуде Дьюара и дают свободно поступать оксиду углерода (ІІ). При этом необходимо наличие клапана для предотвращения засасывания воздуха в прибор через отводную трубку. После удаления водорода отводную трубку почти совсем или полностью закрывают, и угарному газу дают поступать с такой скоростью, с какой он может вступать в реакцию. Жидкий тетракарбонил никеля, как и его пары, будет поступать в приемник и замерзать, образуя белое твёрдое вещество.

После того как весь Ni(CO)4 перейдёт в приемник, отводную трубку можно закрыть и твёрдому веществу в приемнике дать расплавиться; жидкость оставляем в атмосфере оксида углерода (ІІ) до переливания её в ампулу. Карбонил никеля следует хранить в запаянных ампулах. Удобно применять следующий способ наполнения. Тетракарбонил никеля в приемнике Д замораживают. С трубки Г снимают резиновую трубку и при медленном токе окиси углерода присоединяют переходник с краном. До переходника припаивают ампулу для перелива. Ампулу переворачивают вверх и дают окиси углерода медленно проходить через кран, пока из ампулы не будет удалён воздух. Ni(CO)4 настолько подвижен, что его можно переливать из приемника в ампулу через капилляр. Ампулу следует наполнять не более чем на две трети. Жидкость в обеих емкостях замораживают, спускают давление через кран и запаивают капилляр. К крану можно припаивать другие ампулы и таким же образом собирать несколько порций препарата.

3. Техника безопасности

Тетракарбонил никеля представляет собой сильнотоксичную высоколетчую жидкость, которая очень легко испаряется. При роботе с данным соединением следует чрезвычайно тщательно следить за тем, чтобы отсутствовала возможность утечки паров карбонила никеля из аппаратуры в помещение. Запах Ni(CO)4 не является достаточно характерным, чтобы сигнализировать об опасности. При вдыхании паров карбонила угарній газ соединяется с гемоглобином, что приводит к удушью; коллоидальный никель разносится кровью в различные органы тела, и вызванное физиологическое действие является неустранимым. Так, заражение карбонилом никеля может привести к острому инфаркту миокарда (снижение на раннем этапе с последующим резким повышением), острому инсульту, заболеваниям почек и печени. Продолжительное вдыхание карбонила никеля ведет к злокачественным опухолям легких и пазух носа. Также следует помнить, что при соприкосновении Ni(CO)4 с концентрированной серной кислотой происходит взрыв. Также взрывчата смесь паров карбонила с воздухом.

Основными требованиями при работе с тетракарбонилом никеля нужно:

1)  Все опыты проводить в вытяжном шкафу с хорошей тягой;

2)  Недопускать попадание препарата на открытые участки кожи, по возможности работать в перчатках;

3)  Следить за тем, чтобы препарат случайно не смешался с другими реактивами;

4)  При синтезе и опытах с карбонилом никеля осторожно и бережно работать с оборудованием;

5)  Сообщать учителю или лаборанту о всех замеченных неполадках и недостатках; при плохом самочувствии обращаться в медпункт.

Заключение

Никель является одним из чрезвычайно важных металлов; он имеет свою замечательную историю и заманчивые перспективы дальнейшего применения. Как химический элемент никель известен немногим более 250 лет, но практическое применение его в виде различных сплавов уходит в глубокую древность. В развитии человеческой культуры, в особенности народов Закавказья, Средней Азии, Китая, Индии и Египта, известны примеры применения никельсодержащих сплавов более чем за 3000 лет до нашей эры. В истории первобытной культуры, в так называемом железном веке никелю, наряду с его аналогом — железом, принадлежит особое место, так как эти два металла сопутствовали друг другу в самородном железе и особенно в метеоритном железе. Многие металлические изделия, найденные в Египте, оказались изготовленными за 3000—4000лет до н.э. из метеоритного железа, содержащего от 6 до 50—60% никеля. Но, разумеется, это было случайным применением никеля, без знания его как металла, без знания его свойств и методов его получения в чистом виде.

С конца XVIII столетия, с развитием естественных наук и в особенности химии, в орбиту хозяйственной деятельности человека стало вовлекаться все большее и большее число металлов. В 1751 году никель был открыт как элемент. В успешном развитии химической науки XIX века, в подготовке и открытии величайшего закона природы — периодического закона химических элементов, сформулированного Д. И. Менделеевым в 1869 г., никель и его аналоги играли исключительно важную роль. Элементы VIII группы имели большое значение в обосновании периодической системы элементов— в изучении периодического характера изменения свойств элементов, так как они были связующим звеном между элементами основной подгруппы и побочных групп периодической системы, объясняя скачкообразный характер изменения свойств элементов по периодам. Как теперь ясно, именно через эти крайние элементы VIII группы - никель, палладий и платину — и далее через элементы нулевой группы происходит переход к элементам I группы и выявляется периодичность изменения свойств элементов.

 С середины XIX века никель стал находить практическое применение. Как легирующий элемент, придающий высокую вязкость и прочность сталям, как химически стойкий металл и как основа многих металлических сплавов с особыми физическими свойствами — электрическими, магнитными и др. — никель становится важнейшим техническим металлом. Быстрое развитие мирового производства никеля объясняется широкими и разносторонними потребностями быстро развивающейся техники XIX и XX веков. Особенно большие масштабы производства никеля наметились с начала прошлого столетия, когда начали легировать никелем стали, в особенности конструкционные, машиностроительные и броневые. Большое значение получили различного назначения чугуны, содержащие никель. С развитием многих отраслей техники появилась потребность в высоколегированных сталях и сплавах с особыми физическими, химическими и механическими свойствами. В этом отношении первостепенная роль принадлежала и принадлежит никелю, никелевым сталям и никелевым сплавам. К настоящему времени насчитывается более 3000 составов различных сталей и сплавов, где никель является основой или присутствует как легирующий элемент.

Применение никеля в современной технике весьма разнообразно. Он применяется в чистом виде как химически стойкий, ферромагнитный материал в аппаратостроении, как катализатор и как материал для аккумуляторов. Чистый никель применяется в значительных масштабах для защитных поверхностных покрытий: так называемое никелирование имеет большое значение для придания поверхности металлических материалов высокой химической стойкости. Большое развитие получило применение никеля в виде различных сплавов на его основе. Следует особо отметить широкое применение сплавов никеля с хромом и железом (нихромы и ферронихромы), коррозионно- и кислотостойких никелевых сплавов, жаропрочных сплавов, сплавов никеля с медью, бериллием, кобальтом, твердых сплавов, где никель необходим как связующий материал.

По прогнозам экспертов, уже в нынешнем году дефицит никеля может составить 120 000 тонн, а в 2015 году – 346 000 тонн. Поэтому важной задачей является не только расширение существующих разработок, а и введение в действие предприятий на небольших месторождениях. Кроме этого, никель можно извлекать из отходов производства других металлов. Новейшие отрасли промышленности, такие как космическое машиностроение, авиация, атомная энергетика, а так же химические и металлургические производства приобретают всё большее развитие, и, следовательно, требуют всё больше высокопрочных, жаро- и корозионностойких материалов. Поэтому качественная добыча и разумное использование никеля – это одна из главных задач современной науки и промышленности.

Список литературы

1.  В. И. Смирнов. Металлургия никеля. Металургиздат, 1947

2.  Р. А. Лидин, В.А. Молочко, Л. Л. Андреева. Химические свойства неорганических веществ. «Химия», Москва, 2000, 480 с.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5