Karakteristik nikel
Nikel (nikel) adalah elemen logam dengan simbol kimia Ni, nomor atom 28, dan massa atom relatif 58,69. Itu milik subkelompok VIII dan elemen periode keempat. Bersama dengan besi, kobalt, ruthenium, rhodium, paladium, osmium, iridium, dan platinum, itu membentuk kelompok VIII. Di antara mereka, besi, kobalt, dan nikel disebut "elemen besi". Nikel adalah elemen siderophile. Inti bumi terutama terdiri dari besi dan nikel. Di kerak, batuan ferromagnesian mengandung lebih banyak nikel daripada batuan silika dan aluminium. Misalnya, peridotit mengandung 1000 kali lebih banyak nikel daripada granit, dan Gabbro mengandung 80 kali lebih banyak nikel daripada granit.
Sifat Fisik:
Nikel adalah logam putih keperakan dengan tekstur keras, feromagnetisme, daktilitas, plastisitas, dan ketahanan korosi. Itu tidak larut dalam air. Titik leleh nikel adalah 1453 derajat, titik didih adalah 2732 derajat, dan kepadatannya adalah 8,902g/cm³. Ini adalah logam non-ferro yang berat.
Sifat Kimia:
Ini aktif secara kimiawi, tetapi lebih stabil dari zat besi. Film oksida padat terbentuk di permukaan di udara lembab pada suhu kamar, yang dapat mencegah logam utama dari oksidasi lebih lanjut. Asam nitrat pekat dapat memadatkan permukaan nikel dan membuatnya tahan korosi. Seperti platinum dan paladium, nikel dapat menyerap sejumlah besar hidrogen saat dipasivasi. Semakin kecil ukuran partikel, semakin besar penyerapannya. Larutan perlahan dalam asam encer. Itu tahan terhadap alkali yang kuat. Nikel dapat membakar oksigen murni dan memancarkan cahaya putih yang mempesona. Demikian pula, nikel juga dapat terbakar dalam klorin dan fluor. Itu tidak bereaksi terhadap solusi oksidan. Nikel adalah agen pereduksi kekuatan sedang. Asam hidroklorat nikel, asam sulfat, asam organik dan larutan alkali memiliki korosi yang sangat lambat pada nikel.
Di bawah tekanan normal, nikel dapat bereaksi dengan karbon monoksida untuk membentuk tetracarbonyl nikel (Ni (CO) 4) yang sangat beracun, yang akan terurai menjadi nikel logam dan karbon monoksida setelah pemanasan.
Metode penyimpanan:
Simpan di gudang yang keren dan berventilasi. Jauhkan dari sumber api dan panas. Kemasan harus disegel dan tidak dapat bersentuhan dengan udara. Itu harus disimpan secara terpisah dari oksidan, asam, dll., Dan tidak boleh dicampur. Gunakan fasilitas pencahayaan dan ventilasi tahan ledakan.
Penemuan nikel
Swedia Kronstadt
Sekitar 300 SM: senjata dan peralatan paduan yang berisi nikel muncul di negara saya. Karena nikel dekat dengan warna putih perak, nikel disebut "tembaga putih" (paduan nikel dan tembaga) di negara saya kuno. Selama Dinasti Han Barat, negara saya telah menguasai proses produksi tembaga putih. Misalnya, tembaga putih yang diproduksi di Yunnan memiliki konten nikel tinggi. Peralatan tembaga putih yang diproduksi di Cina telah diperkenalkan ke Eropa sejak abad ke -16 dan disebut "perak Cina" oleh orang Eropa. Sampai hari ini, tembaga putih masih disebut "batu Cina" dalam bahasa Persia dan Arab.
Mid -18 abad ini: bijih tebal dengan permukaan coklat kemerahan dan bintik-bintik hijau sering digunakan di Jerman untuk membuat gelas cyan. Penambang menyebutnya "kupfernickel", yang berarti "tembaga iblis", karena dapat menyebabkan pekerja memiliki mual dan diare, dan dalam kasus yang parah, syok atau bahkan kematian. Kemudian, eksperimen membuktikan bahwa Nikel Copper adalah arsenida nikel, yaitu bijih nikel arsenik merah. Tembaga NIKEL berwarna hijau ketika dilarutkan dalam asam, yang tidak berbeda dengan larutan garam tembaga biasa.
1694: Hillner menerbitkan makalah bahwa Nikel Copper adalah campuran kobalt atau arsenik dan tembaga. Namun, Kronstadt menemukan melalui beberapa percobaan bahwa tidak ada komponen tembaga dalam tembaga Nikel.
1746: Kronstadt menemukan sepotong bijih hijau di tambang Los Cobalt di bagian utara daerah Riddalhytan di Swedia. Setelah melarutkannya dengan asam nitrat, ia memasukkan sepotong besi ke dalam larutan. Menurut hipotesis eksperimental, besi akan dengan cepat menggantikan tembaga dalam larutan. Tanpa diduga, hasil yang diharapkan tidak menjadi kenyataan. Kemudian, dia membakar bijih hijau dengan arang dan menemukan bahwa bijih itu berubah menjadi terak hitam. Kemudian dia menambahkan tiga bagian pelarut hitam untuk mendapatkan logam mentah dengan permukaan kuning muda dan penampang putih keperakan. Ini terdiri dari serpihan kecil, keras dan rapuh, dan dapat sedikit tertarik dengan magnet. Jika dilarutkan dalam asam nitrat, Aqua regia dan asam klorida, larutan hijau dapat diperoleh. Kemudian, Kronstadt memperoleh hasil serupa dari tembaga nikel. Menggabungkan karakteristik ini, Kronstadt percaya bahwa zat ini adalah logam baru yang berbeda dari semua logam yang ditemukan pada waktu itu. Dia kemudian menamai logam ini "nikel" dan menerbitkan hasil penelitiannya di Journal of Royal Swedish Academy of Sciences pada 1751.
Sumber nikel
Sumber daya nikel dunia terutama dibagi menjadi bijih sulfida nikel dan bijih nikel laterit (bijih oksida nikel). Bijih nikel sulfida terutama didistribusikan di beberapa negara seperti Kanada, Rusia, Cina, Afrika Selatan dan Australia. Di antara endapan yang sama, cadangan endapan jinchuan nikel-copper sulfide adalah yang kedua setelah Norilsk di Rusia dan Sudbury di Kanada.
Sumber daya nikel Cina terutama bijih sulfida nikel dan cadangan sumber daya nikel terbatas, terutama terkonsentrasi di Jinchuan, Gansu, XiariHamu, Qinghai, Karatongke, Xinjiang, Panshi, Jilin, Yunnan, Yunnan, Huili, Sichuan, Sichuan, Huuald, HuUnong, Yunnan, Sichuan, Sichuan, Sichuan, Sichuan, Sichuan, Sichuan, Sichuan, Sichuan, Sichuan, Sichuan, Sichuan, Sichuan, Sichuan, Sichuan, Sichuan, Sichuan, Sichuan, Sichuan, Sichuan, Sichuan, Sichuan, Sichuan, Sichuan, Sichuan, Sichuan, Sichuan, Sichuan, Sichuan, Sichuan, Sichuan, Sichuan, Sichuan, Sichuans, Sichuan, Sichuan, Sichuan, Sichuans, Sichuan, Sichuan, Sichuans, Sichuans Jianchaling, Shaanxi, Shengligou, Sichuan, dll.
Ketergantungan negara saya pada bahan baku nikel asing setinggi 90%, dan jumlah total bijih nikel yang diimpor menyumbang 92,1% dari perdagangan impor bijih nikel global. Cina telah lama mengandalkan impor besar bijih mentah dari Indonesia dan Filipina untuk mendukung permintaan domestik besar untuk kapasitas dan konsumsi produksi nikel primer.
Aplikasi nikel
Proporsi nikel dalam berbagai aplikasi
Untuk waktu yang lama, orang telah mengadopsi berbagai metode peleburan (seperti elektrolisis, karbonilasi, reduksi hidrogen, dll.) Berdasarkan sifat fisik dan kimia nikel, yaitu, memiliki plastisitas yang baik, resistensi korosi dan sifat magnetik, dll. Untuk mencapai pasokan nikel yang memadai dan memastikan luasnya aplikasi nikel di banyak bidang. Dengan rincian sebagai berikut:
Lapangan baja
Karena nikel memiliki ketahanan korosi yang baik, ketahanan suhu tinggi, resistansi karat dan sifat lainnya, itu banyak digunakan di bidang baja seperti baja tahan karat dan baja paduan.
Stainless Steel: Konsumsi nikel adalah yang terbesar dalam aplikasi stainless steel, dan 2/3 bijih nikel utama dunia digunakan dalam produksi stainless steel. Menurut proporsi nikel yang berbeda, baja tahan karat yang mengandung nikel terutama dibagi menjadi: baja tahan karat austenitik, baja stainless dupleks feritik austenitik, baja stainless pengerasan curah hujan. Stainless steel yang mengandung nikel dapat menahan korosi dari atmosfer, uap dan air, serta dari asam, alkali dan garam. Oleh karena itu, ini banyak digunakan dalam industri kimia, metalurgi, dan konstruksi, seperti produksi wadah, menara, palung dan saluran pipa yang membutuhkan pengelasan dalam industri seperti petrokimia, tekstil, industri ringan dan energi nuklir.
Baja paduan: Juga dikenal sebagai baja khusus, baja paduan yang mengandung nikel terutama digunakan untuk memproduksi menara tahan asam, peralatan medis dan kebutuhan harian dalam produksi kimia, serta untuk manufaktur mekanis, transportasi dan industri militer seperti rekonstruksi jembatan dan perbaikan kapal perang.
Alat paduan yang mengandung nikel dalam hidup
Lapangan Paduan Berbasis Nikel
Paduan berbasis nikel mengacu pada jenis paduan dengan kekuatan tinggi dan resistensi anti-oksidasi dan korosi tertentu pada suhu tinggi 650 hingga 1000 derajat. Menurut sifat utama, ini dapat dibagi lagi menjadi paduan tahan panas berbasis nikel, paduan tahan korosi berbasis nikel, paduan tahan aus berbasis nikel, paduan presisi berbasis nikel dan paduan memori bentuk nikel. Ini banyak digunakan dalam industri penerbangan, pembuatan kapal, bahan kimia, elektronik, medis dan energi.
Bidang elektroplating
Pelapisan nikel mengacu pada menutupi baja dan substrat logam lainnya dengan lapisan tahan lama dan tahan korosi, yang memiliki resistensi korosi 20% hingga 25% lebih tinggi daripada pelapisan seng. Pelapisan nikel dibagi menjadi pelapisan nikel dan nikel kimia yang terseras.
Lapisan nikel terselektroplated memiliki stabilitas tinggi di udara, kristal yang sangat halus, dan sifat pemolesan yang sangat baik. Kekerasan lapisan yang relatif tinggi dapat meningkatkan ketahanan aus dari permukaan produk. Ini banyak digunakan dalam pelapisan instrumen optik, pelapis dekoratif pelindung, casting komponen elektronik crystallizer, dll.
Pelapisan nikel kimia memiliki keseragaman ketebalan yang baik, tidak akan menembus hidrogen, tidak memiliki embrittlement hidrogen, dan tidak memerlukan penghilangan hidrogen setelah pelapisan nikel kimia. Ini sangat cocok untuk pelapisan fungsional bagian dengan bentuk dan permukaan yang kompleks yang membutuhkan keausan dan ketahanan korosi.
Bidang baterai
Pelapisan nikel logam juga digunakan di bidang baterai, terutama baterai nikel-hidrogen, baterai kadmium-nikel, dan baterai nikel-Mangan. Dalam beberapa tahun terakhir, yang paling cepat dikembangkan adalah baterai MHX-NI yang semakin praktis, yang terutama digunakan dalam komunikasi seluler, notebook, perekam video dan bidang lainnya, dan juga digunakan dalam industri militer, pertahanan nasional, teknologi tinggi dan bidang lainnya. Mobil yang ditenagai oleh baterai seperti itu juga telah ditempatkan di pasaran.
Bidang medis
Paduan nikel digunakan untuk membuat perangkat dan implan medis, seperti sendi buatan, alat pacu jantung, dll.
Aplikasi lain
Komposit nikel dapat digunakan sebagai katalis untuk hidrogenasi dan sintesis metana pada petrokimia. Keuntungannya adalah mereka tidak mudah diracuni oleh H2S dan SO2.
Senyawa nikel dapat digunakan untuk membuat pigmen dan pewarna. Nikel juga dapat dibuat menjadi keramik baru seperti nikel ferit dan nikel seng ferit, yang dapat digunakan sebagai inti transformator dan antena radio.
Bubuk nikel yang sangat halus sering digunakan sebagai katalis dalam industri kimia.
Nikel magnetis dan dapat tertarik dengan magnet. Ini dapat digunakan untuk membuat crane elektromagnetik.
Nikel juga dapat digunakan sebagai bahan untuk membuat koin, seperti Inggris, Amerika Serikat, Australia, Rusia, Selandia Baru, dll.
Hubungan antara nikel dan biologi
Hubungan antara nikel dan kesehatan manusia
Nikel adalah elemen jejak penting untuk tubuh manusia. Konten dalam tubuh manusia sangat kecil. Baru pada tahun 1974 terbukti menjadi salah satu elemen penting kehidupan bagi tubuh manusia. Ini mempengaruhi aktivitas enzim tertentu, memainkan peran penting dalam mempertahankan keadaan redoks sel, dan juga terlibat dalam berbagai reaksi fisiologis, biokimia dan pertumbuhan. Namun, permintaan nikel oleh organisme terbatas. Melampaui rentang tertentu akan menghasilkan berbagai efek toksik pada organisme.
Efek nikel pada tubuh manusia
Regulasi aktivitas enzim: Nikel adalah kofaktor dari banyak enzim dan berpartisipasi dalam berbagai reaksi biokimia. Ini memainkan peran pengaturan penting dalam metabolisme protein, asam nukleat dan karbohidrat. Nikel sangat penting untuk mempertahankan metabolisme energi normal dan fungsi sel.
Fungsi sistem kekebalan: Nikel memainkan peran pendukung penting dalam fungsi normal sistem kekebalan tubuh. Ini dapat meningkatkan aktivitas sel kekebalan tubuh, meningkatkan produksi dan fungsi sel darah putih, dan membantu meningkatkan resistensi tubuh terhadap patogen. Nikel juga dapat mempromosikan produksi antibodi dan meningkatkan efek respons imun.
Kesehatan tulang: Nikel sangat penting untuk pembentukan dan pemeliharaan tulang. Ini dapat meningkatkan penyerapan kalsium dan kalsifikasi tulang, membantu mencegah osteoporosis. Nikel juga dapat meningkatkan stabilitas tulang dan mengurangi risiko patah tulang.
Kesehatan Kardiovaskular: Nikel bermanfaat bagi sistem kardiovaskular. Ini dapat menurunkan kadar kolesterol dan mengurangi risiko penyakit jantung dan stroke. Nikel juga dapat meningkatkan elastisitas pembuluh darah, meningkatkan sirkulasi darah, dan membantu mencegah tekanan darah tinggi dan arteriosklerosis.
Asupan nikel yang direkomendasikan
Menurut Organisasi Kesehatan Dunia (WHO), orang dewasa harus mengonsumsi 10-40 mikrogram nikel per hari. Asupan spesifik juga harus disesuaikan sesuai dengan kondisi individu dan saran dokter. Asupan nikel yang berlebihan mungkin memiliki efek kesehatan negatif, sehingga perawatan harus diambil untuk mempertahankan asupan yang sesuai.
Gejala kekurangan nikel pada tubuh manusia
Anemia: Kekurangan nikel dapat menyebabkan anemia, yang dimanifestasikan oleh penurunan jumlah sel darah merah dan penurunan kadar hemoglobin. Ini karena nikel sangat penting untuk sintesis hemoglobin dan pembentukan sel darah merah.
Penurunan fungsi sistem kekebalan tubuh: Nikel memainkan peran pendukung penting dalam fungsi normal sistem kekebalan tubuh. Kurangnya nikel dapat menyebabkan penurunan aktivitas sel kekebalan tubuh dan peningkatan kerentanan terhadap infeksi dan penyakit.
Masalah Pertumbuhan dan Perkembangan: Kekurangan nikel dapat mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan anak -anak. Sangat penting untuk pembentukan dan kalsifikasi tulang, dan kurangnya nikel dapat menyebabkan berkurangnya kepadatan tulang dan peningkatan risiko osteoporosis.
Masalah kardiovaskular: Nikel bermanfaat bagi kesehatan sistem kardiovaskular. Kekurangan nikel dapat menyebabkan peningkatan kadar kolesterol dan meningkatkan risiko penyakit jantung dan stroke. Selain itu, nikel dapat meningkatkan elastisitas pembuluh darah dan meningkatkan sirkulasi darah.
Di makanan manakah nikel ada secara luas?
Makanan laut: Beberapa makanan laut kaya akan nikel, seperti udang, kepiting, kerang, dll. Makanan ini adalah sumber nikel yang baik, terutama kerang, yang memiliki kandungan nikel tinggi.
Sereal dan Kacang: Sereal dan kacang -kacangan juga merupakan sumber penting nikel. Oat, nasi merah, gandum, kedelai, dll. Semua mengandung sejumlah nikel. Biji -bijian utuh biasanya mengandung lebih banyak nikel daripada biji -bijian olahan.
Kacang dan biji: Kacang dan biji adalah makanan bergizi yang juga mengandung sejumlah nikel. Almond, kenari, kacang tanah, biji labu, dll. Semuanya adalah sumber nikel yang baik.
Sayuran dan Buah: Beberapa sayuran dan buah -buahan juga mengandung sejumlah kecil nikel. Bayam, brokoli, bit, stroberi, buah jeruk, dll. Semua makanan yang mengandung nikel.
Efek negatif yang disebabkan oleh nikel berlebihan
Reaksi beracun: Asupan nikel yang berlebihan dapat menyebabkan reaksi beracun, seperti ketidaknyamanan gastrointestinal, muntah, diare, sakit kepala, pusing, dll. Overdosis yang parah dapat menyebabkan kerusakan hati dan kerusakan ginjal.
Reaksi Alergi: Beberapa orang mungkin alergi terhadap nikel, menghasilkan gejala alergi seperti gatal, kemerahan, dan ruam. Bagi mereka yang alergi terhadap nikel, hindari kontak dengan produk logam dan makanan yang mengandung nikel.
Penindasan sistem kekebalan: Asupan nikel yang berlebihan dapat menekan fungsi sistem kekebalan tubuh, mengurangi resistensi tubuh terhadap patogen, dan meningkatkan risiko infeksi dan peradangan.
Nikel adalah elemen jejak yang penting bagi kesehatan manusia. Ini memainkan peran penting dalam regulasi aktivitas enzim, fungsi sistem kekebalan tubuh, kesehatan tulang, dan kesehatan kardiovaskular. Untuk mempertahankan asupan nikel yang memadai, orang harus memilih makanan yang kaya nikel, seperti makanan laut, sereal, kacang -kacangan, kacang -kacangan, dan biji -bijian, dan membuat pengaturan diet yang masuk akal berdasarkan keadaan pribadi dan saran dokter. Pada saat yang sama, perawatan harus diambil untuk menghindari asupan nikel berlebihan untuk melindungi kesehatan fisik.
Hubungan antara nikel dan tanaman
Nikel didistribusikan secara luas di kerajaan tanaman dan merupakan elemen nutrisi yang diperlukan untuk pertumbuhan tanaman. Kandungan nikel tanaman yang tumbuh di tanah lapuk batuan ultrabasic dan serpentinit secara signifikan lebih tinggi dari biasanya. Tanaman sangat sensitif terhadap nikel, dan garam nikel dapat digunakan sebagai fungisida. Ketika orang pertama kali menggunakan garam nikel sebagai fungisida pada tanaman, mereka menemukan bahwa mereka mempromosikan pertumbuhan tanaman, terutama sejumlah kecil nikel merangsang pertumbuhan bibit pinus, gandum, kapas, kacang polong, dan bunga matahari. Selain itu, ditemukan bahwa nikel dapat mempromosikan perkecambahan kedelai, gandum, kacang ginjal, dan biji kacang polong. Ketika tanaman kekurangan nikel, pertumbuhan dan perkembangannya dihambat, dan mereka bahkan tidak dapat menyelesaikan siklus hidup mereka. Tanaman terutama menyerap nikel dari tanah. Kandungan nikel dan efektivitas dalam jenis tanah yang berbeda berbeda, dan dipengaruhi oleh bahan induk tanah dan aktivitas industri.
Bahaya nikel
Bahaya lingkungan
Nikel adalah salah satu dari delapan logam berat yang menyebabkan polusi tanah di negara saya. Lingkungan peleburan dan produksi nikel juga dapat menyebabkan sejumlah besar debu nikel dilepaskan, yang berbahaya bagi kesehatan manusia. Pekerja peleburan nikel rentan terhadap kanker nasofaring dan kanker paru -paru. Menurut survei oleh Organisasi Kesehatan Dunia, alasan utama mengapa rata -rata harapan hidup penduduk di Norilsk, Rusia, basis produksi nikel terbesar di dunia, lebih rendah dari harapan hidup rata -rata nasional di Rusia adalah emisi dan polusi nikel.
Saat ini, rilis nikel telah menjadi salah satu masalah lingkungan utama yang diperhatikan oleh negara -negara Eropa dan Amerika. Jalur pelepasan nikel meliputi: penambangan mineral logam, peleburan logam, pembakaran bahan bakar fosil, aplikasi pestisida dan pupuk, emisi knalpot kendaraan, pengolahan limbah pembongkaran rumah, penumpukan sampah dan pembakaran, dll.
Bahaya kesehatan
Nikel logam hampir tidak memiliki toksisitas akut, dan toksisitas garam nikel umum juga rendah, tetapi karbonil nikel, nikel koloid, nikel klorida, nikel sulfida, dll. Mungkin sangat beracun dan memiliki efek iritasi yang kuat pada kulit manusia, membran mukosa dan saluran pernapasan.
Data toksikologis
Pada tanggal 27 Oktober 2017, Badan Internasional untuk Penelitian Kanker Organisasi Kesehatan Dunia menerbitkan daftar pendahuluan karsinogen untuk referensi, dan nikel logam dan paduan nikel ada dalam daftar karsinogen kelas 2B.
Kesimpulan
Nikel adalah elemen logam penting dengan berbagai aplikasi. Aplikasi dalam metalurgi, elektronik, industri kimia dan bidang lainnya menjadi semakin luas, dan pentingnya dalam masyarakat modern menjadi semakin menonjol. Oleh karena itu, dapat dikatakan bahwa penemuan nikel tidak hanya mempromosikan pengembangan sains, tetapi juga memberikan kontribusi penting bagi kemajuan masyarakat manusia. Saat mengambil keuntungan dari keuntungan nikel, kita juga perlu memperhatikan risiko yang mungkin dibawa untuk memastikan keamanan manusia dan lingkungan.
