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镍金属 “古老”而“年轻”的金属——镍

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镍是一种常见的金属元素,它既“古老”又“年轻”,古埃及、中国和巴比伦人都曾用含镍陨铁制造物品,但较为纯净的镍直到1775年才被制取,并被确认为一种元素。

我国是最早使用镍的国家之一。公元前235年,我国就开始使用镍矿物制造硬币,铜作为主要材料含量为78%,镍含量仅次于铜,含量为20%。云南出土的古代铜器中镍含量也很高。进入近现代,随着金属冶炼工艺的发展,镍被广泛应用到各个领域。可以说,金属镍在人类物质文明发展过程中发挥了重要作用。

镍的原子序数为28,原子量58.71,在元素周期表中属于第四周期ⅧB族元素,元素符号为Ni。其密度为8.9g/cm3,熔点1452℃,沸点2730℃。

镍是地球上含量较高的元素,位居第六,且分布较广。地球上的镍主要集中在地核中,其含量约为8.5%。镍是一种亲铁元素,地表和地壳中的镍多与铁共生。自然界最主要的镍矿是硅酸镍矿、红镍矿(砷化镍)与辉砷镍矿(硫砷化镍)。

纯净的金属镍呈现出银白色光泽,具有很好的可塑性、耐腐蚀性和磁性,是发展现代国防工业、航空工业和人们日常生活中必不可少的金属。其主要有以下用途:

(1)用于不锈钢生产,含镍不锈钢的化学稳定性非常好,不仅能抵抗大气、蒸汽和水的腐蚀,也能经得起各类酸、碱、盐的侵蚀,所以在化工、冶金、建筑等领域得到了广泛应用。

(2)用于电镀,其使用量也占到了所有镍矿的15%左右。主要方式是在金属材料的表面镀制一层金属镍膜,能起到防腐蚀的作用,且要比金属锌膜的效果要高15%-20%。

(3)用作化学电源,镍金属作为制作电池的材料。如工业上已生产的Cd-Ni(镉镍),Fe-Ni(铁镍),Zn-Ni(锌镍 )电池和H2-Ni密封电池。

(4)用作催化剂,主要是在石油化工的氢化过程中起催化作用,增加反应效率。

(5)用于制作颜料和染料,镍能够形成黄橙色颜料。

(6)用于新型陶瓷的生产,能够制成镍铁素体和镍锌铁素体等陶瓷。

随着社会发展,人类对镍的需求量越来越大,对镍矿的开采量也越来越广,而由镍及其化合物引起的大气、水体、土壤等污染问题,已引发全球关注,也激起了人们对如何合理循环利用资源这一问题的思考。

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