镍是什么?这种金属有何特性和用途?

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镍(Nickel)是一种近似银白色、硬而有延展性并具有铁磁性的过渡性金属元素,元素符号为Ni,原子序数为28[^1][^2]。

镍是一种近似银白色、硬而有延展性并具有铁磁性的金属元素,以下是关于镍的详细介绍:

一、基本信息

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1、元素符号与原子序数:元素符号为Ni,原子序数是28。

2、相对原子质量:58.69(不同来源可能有细微差异)。

3、所属族和周期:属于第四周期第Ⅷ族。

4、电子排布:外围电子排布式为3d⁸4s²。

二、物理性质

1、颜色与外观:近似银白色,具有金属光泽。

2、密度:8.902g/cm³。

3、熔点和沸点:熔点为1453℃,沸点为2732℃。

4、磁性:具有铁磁性,在低于居里点357℃时是铁磁性的,其饱和磁化强度约为0.6T。

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5、晶体结构:正常情况下具有面心立方晶格,晶胞边长a=352.39pm,还有一种六方系晶格变体,a=265pm,c=433pm,该变体是非铁磁性的,在250℃时会转变成立方晶格变体。

三、化学性质

1、稳定性:化学性质较活泼,但比铁稳定,室温时在空气中难氧化,不易与浓硝酸反应。

2、耐酸碱性:不溶于水,常温下在潮湿空气中表面形成致密的氧化膜,能阻止本体金属继续氧化,耐强碱,在稀酸中可缓慢溶解,释放出氢气而产生绿色的正二价镍离子Ni²⁺。

3、其他特性:细镍丝可燃,加热时与卤素反应,镍可以在纯氧中燃烧,发出耀眼白光,也可以在氯气和氟气中燃烧,对氧化剂溶液包括硝酸在内,均不发生反应,镍是一个中等强度的还原剂,常压下,镍即可与一氧化碳反应,形成剧毒的四羰基镍(Ni(CO)₄),加热后它又会分解成金属镍和一氧化碳。

四、分布情况

1、矿物资源:世界上红土镍矿分布在赤道线南北30度以内的热带国家,集中分布在环太平洋的热带―亚热带地区,主要有美洲的古巴、巴西;东南亚的印度尼西亚、菲律宾;大洋洲的澳大利亚、新喀里多尼亚、巴布亚新几内亚等,中国镍矿分布就大区来看,主要分布在西北、西南和东北,其保有储量占全国总储量的比例分别为76.8%、12.1%、4.9%,就各省(区)来看,甘肃储量最多,占全国镍矿总储量的62%,其次是新疆(11.6%)、云南(8.9%)、吉林(4.4%)、湖北(3.4%)和四川(3.3%)。

2、其他来源:陨石中也含有一定量的镍。

五、用途

1、工业应用:用于制作不锈钢、耐热合金钢和各种合金,如在钢中加入镍,可提高机械强度,使钢材具有良好的耐腐蚀性、耐高温性和韧性,还可用于制造高温和腐蚀环境下的零件,如航空发动机、化工设备等。

2、电镀行业:在钢材及其他金属材料的基体上覆盖一层耐用、耐腐蚀的表面层,其防腐性比镀锌层高。

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3、催化剂:在石油化工的氢化过程中用作催化剂。

4、电池制造:用作化学电源,制作镍氢电池、镍镉电池的原料。

5、其他领域:制作颜料和染料,制作陶瓷和铁素体等新型材料。

六、制备方法

1、火法冶炼:通过矿石提炼,常用的镍矿石有镍磁铁矿和赤铁矿等。

2、电解法:从镍硫酸盐溶液中析出镍。

镍作为一种重要的金属元素,在工业生产、科技发展和日常生活中都有着广泛的应用,其独特的物理和化学性质使其成为一种不可或缺的材料,对于推动人类社会的进步和发展起到了重要的作用。

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