Примеры решения задач. Порошковая металлургия. Общие сведения

ольга ковалева
РЭМП «Геометрическая фигура Круг»

Организованная образовательная деятельность РЭМП «Геометрическая фигура КРУГ».

Коррекционно-развивающие: - развивать зрительную память, воображение, творчество, связную речь, расширяем словарный запас.

Образовательные: - уточнять знания детей о геометрической фигуре-круг;

Воспитательные: - воспитывать аккуратность при работе, внимательность, усидчивость, самостоятельность.

Демонстрационный материал: круг синего цвета, рисунок с изображением различных круглых предметов.

Раздаточный материал: задания на листочках на каждого ребенка, цветные карандаши.

Предметный: круг, рисунок, предметы.

Слова действия: отгадать, найти, закрасить.

Слова признаки: большой, синий.

познание, социально-коммуникативное, речевое, физическое.

Деятельность воспитателя

Ребята я сегодня принесла вам геометрическую фигуру, хотите узнать какую?

Отгадайте, пожалуйста, мою загадку:

«Нет углов у меня

И похож на блюдце я,

На кольцо, на колесо.

Кто же я такой, друзья?»

Правильно – это круг (показ геометрической фигуры).

Ваня и т. д. что это за геометрическая фигура?

Маша и т. д. круг, какого цвета?

Дима и т. д. круг, какого размера?

Ребята, поиграем еще в одну игру, которая называется «Посмотри и найди». Подойдите, пожалуйста, к мольберту. Перед вами рисунок, вы внимательно посмотрите и тот, кого я назову, выйдет и найдет предмет круглой формы и назовет его.

Молодцы! Вы так быстро нашли и назвали все предметы, потому, что вы какие?

Правильно дружные, у нас есть игра, которая так и называется «Друзья».

Играем в игру «Друзья».

Ф-ка «Друзья».

Молодцы! Предлагаю поиграть еще в одну игру, которая называется «Найди и закрась». Поиграем, подойдем к столу

Перед вами лежит рисунок, вы внимательно посмотрите, найдете только круги и закрасите их мальчики зеленым цветом, а девочки желтым цветом. Семен, какую геометрическую фигуру будешь искать? Дима, каким цветом будешь закрашивать круги? Серафима, каким цветом ты будешь закрашивать круги?

Чтобы пальчики вас слушались, надо поиграть с ними.

П/г «Веселые пальчики».

Самостоятельная деятельность детей. Индивидуальная помощь при необходимости.

Алиса, Ваня, Вика, какую фигуру ты закрашивал? Правильно круг. Скажем все вместе – круг.

Серафима, Алиса и т. д. каким цветом твои круги?

Коля, и т. д. каким цветом ты закрашивал круги?

Ребята вы сегодня молодцы!

Ребята поиграем в еще одну игру «Хлопни, топни, покружись». Если вам все понравилось, и вы со всем, справились, хлопните в ладошки, если вам было что-то сделать трудно и вы немного загрустили, покружитесь, ну а если кому-то было очень грустно и трудно, топните ножкой (воспитатель смотрит кто какие движения, показал, чтобы в дальнейшем проанализировать свое занятие).

Воспитатель хвалит детей за старательность.

Публикации по теме:

Цель:- познакомить с геометрической фигурой- овалом; -учить считать до 2; -учить соотносить цифру с количеством предметов; -закрепление.

Конспект НОД по ФЭМП «Игра-цирковое представление «Клоун Клепа». Геометрическая фигура треугольник» Конспект непосредственно-образовательной деятельности (НОД) по образовательной области «Познавательное развитие» НОД - ФЭМП Игра –цирковое.

Конспект НОД в коррекционной средней группе VII вида «Понятия длинный, короткий. Геометрическая фигура овал» Тема: «Понятия: короткий, длинный. Геометрическая фигура: овал» Цель: Учить сравнивать предметы по величине (короткий, длинный). Закреплять.

Конспект НОД по РЭМП Конспект НОД по РЭМП в средней группе. Задачи: 1. Развивать умение конструировать плоскостные фигуры, развивать воображение. 2. Закреплять.

К титану и его сплавам применимы все виды механической обработки: точение, сверление, фрезерование, шлифование, полирование и др. Однако для этого требуются специальный инструмент и разработка наиболее рациональных режимов резания.

3.3.5. Никель: свойства и применение. Никель – се-

ребристо-белый металл с голубоватым оттенком, легко поддается полировке до зеркального блеска, коррозийностойкий, обладает высокими механическими свойствами, относительно дорогой металл. В чистом виде никель применяют главным образом для антикоррозионных и декоративных покрытий, основная масса используется для производства сплавов. Является одним из главных продуктов цветной металлургии, составляющих экспорт.

3.3.6. Легкоплавкие металлы: общая характеристика,

свойства и применение. К легкоплавким металлам относятся металлы, температура плавления которых ниже температуры плавления цинка – 419º С. К промышленно используемым легкоплавким металлам относятся: цинк, свинец, олово, сурьма, кадмий и ртуть.

Цинк и его сплавы. Сплав цинка с медью – латунь – был известен еще древним грекам и египтянам. Однако получить чистый цинк долгое время не удавалось. Выплавка цинка в промышленных масштабах началась лишь в XVII в.

Цинк – металл светло-серо-голубоватого цвета, хрупкий при комнатной температуре, при нагревании до 100–150°С становится пластичным. Больше половины цинка идет на покрытие сталей с получением т.н. кровельного (оцинкованного) железа, так как цинк, аналогично алюминию, благодаря оксидной пленке, обладает антикоррозионными свойствами и способностью покрывать сталь плотным, хорошо прилегающим слоем. Значительная часть цинка идет на производство латуни.

Свинец – отличается высокой плотностью, пластичен, температура плавления 327о С, обладает аналогичными алюминию оксидными свойствами, поэтому широко используется для защиты от коррозии в виде пластин, труб и т.д., так как нанести его тонким слоем очень трудно. Свинец используется также при приготовлении припоев для пайки металлов, для защиты от рентгеновского излучения, для изготовления типографских шрифтов, в аккумуляторах, в подшипниках скольжения, как этилсвинец добавляется в бензин для повышения детонационных свойств или октанового числа и т.д. Свинец токсичен и биологически вреден для организма человека, накапливается и не вымывается из организма, приводит к тяжелым отравлениям.

Олово – наиболее легкоплавкий из применяемых металлов, температура плавления 232о С. По коррозийной стойкости приближается к благородным металлам, легко покрывает металлы тонким слоем, не токсичен, широко применяется в пищевой промышленности для изготовления белой жести (консервные банки), для производства бронзы, входит в состав припоев.

Ртуть – жидкий при комнатной температуре металл, температура плавления (-38,9о С), пары очень токсичны, растворяет другие металлы, включая золото, с получением ртутной амальгамы, используется в медицине, приборостроении, электронике и электротехнике.

3.3.7. Порошковая металлургия. Общие сведения.

Продукция порошковой металлургии нашла применение во всех отраслях промышленности, особенно – в автомобилестроении, энергомашиностроении, в радиотехнической промышленности и т. д. Технология порошковой металлургии позволяет получать изделия как из одного металла, например, железа (такие изделия называют однокомпонентными), так и из смеси порошков металлов или металлов с неметаллами (многокомпонентные изделия), причем в самых различных сочетаниях. По этой технологии можно получить сплавы (точнее, псевдосплавы) из металлов, которые не образуют растворов, не смешиваются в жидком состоянии (железо – свинец, вольфрам – медь и др.), а также из металлов с неметаллами (медь – графит, алюминий – оксид алюминия, карбид и др.), из некоторых оксидов металлов (Fe2 O3 и MnO, Fe2 O3 ).

Из порошковых материалов изготовляют и такие изделия, которые технологически могут быть получены и с помощью других методов – отливкой, штамповкой или обработкой резанием, однако порошковая металлургия дает большую экономию металла (коэффициент использования металла достигает 0,9) и значительное снижение себестоимости деталей. Например, при изготовлении некоторых деталей методами литья с последующей механической обработкой отходы металла составляют до 40%, а при получении такой детали методами порошковой металлургии отходы металла могут составлять 2–5%. Однако изготовление деталей методами порошковой металлургии экономически оправданно только при массовом производстве вследствие высокой стоимости пресс-форм.

Технология изготовления порошковых материалов и изделий состоит из операций, таких как:

получение металлических порошков восстановлением из окислов и других соединений или измельчение исходного мате-

риала в мельницах; составление смеси заданного состава (приготовление шихты), очистка порошков от примесей, классификация по размеру частиц, смешивание;

холодное прессование смеси порошков в стальных прессформах (рис. 3.13) на механических или гидравлических прессах при давлении 0,1–1 гПа;

спекание полученных спрессованных заготовок или изделий в защитной атмосфере или в вакууме при температуре несколько ниже температуры плавления материала или его наиболее легкоплавкого компонента для придания им необходимых физи- ко-механических свойств.

Рис. 3.13. Простейшая пресс-форма для прессования порошков:

1 – пуансон;

2 – матрица; 3 – порошок;

4 – основание

Для изготовления изделий из плохо спекающихся материалов, например, из тугоплавких соединений, прессование и спекание совмещают в одну операцию. В этом случае применяют давление в 5-8 раз ниже, чем при холодном прессовании.

Основные виды продукции, получаемые порошко-

вой металлургией. Материалы, получаемые порошковой металлургией, подразделяются на конструкционные порошковые материалы общего назначения, заменяющие обычные углеродистые и легированные стали, чугуны и цветные металлы, и материалы, обладающие специальными свойствами: высокой износостойкостью, жаропрочностью, твердостью, коррозионной стойкостью, особыми магнитными и электрическими характеристиками.

В зависимости от структуры порошковые материалы делятся на пористые иплотные . Обычные пористые материалы получают путем холодного прессования и спекания, плотные материалы – путем холодного прессования и спекания с последующей дополнительной горячей обработкой давлением (горячей штамповкой, горячим прессованием и др. видами термической и химико-термической обработки).

Конструкционные детали, изготовленные по технологии порошковой металлургии, являются наиболее распространенным видом ее продукции. Так как при их получении практически полностью отсутствуют отходы, то они имеют минимальную

стоимость и трудоемкость. Изделия, полученные порошковой металлургией, отличаются от литых или обработанных давлением металлов и сплавов того же состава отсутствием усадочных раковин, трещин, полосчатой структуры и др. дефектов.

Порошковые конструкционные материалы применяют для изготовления деталей машин и приборов (рис. 3.14), в том числе из них изготавливают шестерни, кулачки, поршневые кольца, диски, втулки и др. детали. При этом сокращается объем механической обработки, снижается трудоемкость, повышается коэффициент использования металла.

Рис. 3.14. Примеры деталей, изготовленных прессованием из металлических порошков

Методом порошковой металлургии получают детали из железоуглеродистых сплавов, в том числе коррозионностойких, из порошков алюминия, магния, бериллия, меди, никеля, бронз, латуней, титана, хрома и др. металлов и сплавов.

Порошковые металлокерамические твердые сплавы

применяют в виде пластинок к режущему инструменту и инструменту для буров при бурении горных пород, а также для изготовления фильер (волок), применяемых при волочении (§ 4.4.4). Некоторые мелкие режущие инструменты (сверла, развертки, фрезы) изготовляют целиком из твердых сплавов.

Металлокерамические твердые сплавы отличаются высокой твердостью (82–92 HRA) и способны сохранять режущую способность до температур 1000–1100°С. Основной составляющей таких сплавов являются карбиды вольфрама, титана, тантала. В качестве связующего применяют кобальт.

Порошковые антифрикционные1 материалыприменяют для изготовления подшипников скольжения наряду с литыми сплавами типа баббитов, бронз и т.д. Их получают из порошков как черных, так и цветных металлов. Изменяя режимы прессова-

1 Антифрикционный материал – (от греч. аnti– против и лат. frictio – трение) – материал для деталей, работающих в условиях трения.

ния и спекания, можно получить материалы различной степени пористости.

Антифрикционные порошковые материалы характеризуются низким коэффициентом трения, хорошей износостойкостью, способностью легко прирабатываться к валу и выдерживать значительные нагрузки. Они обладают рядом преимуществ по сравнению с обычными антифрикционными материалами. Их износостойкость в несколько раз выше, чем у бронз и баббитов. Они работают при более высоких скоростях и давлениях. Наличие в структуре пористости, регулируемой в широких пределах (до 35%), позволяет их предварительно пропитывать смазочными

маслами. Во время работы, по мере нагревания, масло, удерживаемое в порах и мельчайших каналах материала капиллярными силами, постепенно вытесняется наружу и образует смазочную пленку на рабочей поверхности. При остановке и последующем охлаждении подшипника масло частично всасывается обратно в поры. Поэтому пористые подшипники могут работать длительное время без дополнительной смазки.

Композиционные антифрикционные порошковые материалы могут иметь равномерно распределенные включения из веществ, играющих роль твердой смазки. К ним относятся графит, сульфиды, пластмассы и некоторые другие соединения. Они имеют сравнительно низкий коэффициент трения при работе без жидкой смазки (в режиме сухого трения). Сочетание повышенных антифрикционных свойств твердых смазок и пластмасс со свойствами металлов позволяют получать материалы, способные работать в воде, агрессивных жидкостях, бензине, различных газовых средах, в вакууме, а также в условиях высоких и низких температур. Наиболее широко используются пористые порошковые железные, железографитовые (2% углерода) и бронзографитовые (87% меди, 10% олова, 3% углерода) подшипники.

Фрикционные материалы применяют для тормозных устройств. Эти материалы, наряду с высоким коэффициентом трения, должны обладать износостойкостью, высокой теплопроводностью, хорошей прирабатываемостью. Таким требованиям удовлетворяют только порошковые материалы, представляющие собой сложные по химическому составу композиции на основе железа и меди. Фрикционные материалы отличаются невысокой прочностью, и поэтому тонкий слой материала соединяют (чаще всего спеканием под давлением) со стальной основой (диском, лентой).

Из пористых материалов (с пористостью не менее 40–50%) изготовляют фильтры для очистки жидкостей и газов от

твердых примесей. В качестве материалов для изготовления фильтров используют порошки железа, бронзы, латуни, никеля и др. Их применяют для очистки воздуха от пыли, водяного и масляного тумана, очистки дизельного топлива, для защиты гидросистем и трубопроводов и т.д. Применение порошковых пористых материалов позволяет увеличить срок службы насосов, двигателей и других агрегатов, работающих на очищенных жидкостях.

3.3.8. Благородные металлы. Общая характери-

стика и применение. Понятие о пробах. К благородным ме-

таллам относят золото, серебро, платину и металлы платиновой группы – палладий, рутений, осмий, родий, иридий. Металлы имеют красивый внешний вид, стойки против окисления и воздействия кислот, обладают высокой температурой плавления, хорошо обрабатываются давлением, являются редкими. За все существование человечества добыто около 100 тыс. т золота. В отличие от других металлов благородные металлы, в основном, находятся в самородном, т.е. металлическом состоянии. Под самородком не следует понимать чистый металл

– как правило, это сплавы. Например, самородное золото может содержать до 40% серебра. Область применения благородных металлов специфична. Раньше их использовали исключительно для изготовления украшений и как валюту, в настоящее время все большую часть потребляет техника, особенно – микроэлектроника. В США и Японии среднее потребление золота на технические нужды составляет 80–90 т в год.

В ювелирных сплавах содержание золота, платины, серебра характеризуется пробой, в технических сплавах – маркой сплава. В мире существует 4 системы проб: тысячная, золотниковая, каратная и унциевая. Они отличаются тем, что принято за

В России стандартной принята тысячная проба , кото-

рая характеризует содержание золота в сплаве с точностью до десятых долей процента. Тысячная проба показывает количество грамм благородного металла, содержащееся в 1000 г. сплава. Например, 583 проба содержит 58,3% золота, остальная часть сплава называется лигатурой , состав элементов которой не регламентируется. Для ювелирных изделий в России установлены: для золота – 375, 500, 583, 750, 958 пробы, для се-

ребра – 750, 800, 916, 925, 960 пробы.

В каратной пробе за 100% принято 24 карата, 1 карат равен 0,2 г. Каратная проба применяется для измерения массы камней.

В унциевой пробе за 100% принято 480 унций, одна тройская унция равна 31,1035 г, 1 английская унция = 16 драхм= 437,5 гран=28,35 грамма.

В золотниковой пробе за 100% принято 96 золотников,

1 золотник=4,266 г., 1 русская унция была равна 29,85 г.

В технических марках сплава указывается полный хими-

ческий состав в процентах.

Золото. Свойства и применение золота. Золото – металл ярко желтого цвета, с ярким металлическим блеском, в 3,5 раза тяжелее железа, не растворимо в кислотах и щелочах, растворимо в царской водке (смесь соляной и азотной кислоты), растворимо в ртути и цианистых солях. Очень пластично – раскатывается в прозрачную фольгу толщиной 10 -4 мм зеленоватого цвета. По электропроводности занимает третье место. Широко используется в технических целях, особенно – для золочения контактов, работающих в микроэлектронике. Это объясняется тем, что поверхность медных контактов окисляется и межконтактное соединение может нарушиться.

Состояние отрасли (рис. 3.15). В Российской империи действовала классическая форма абсолютной ликвидности золота – золотой стандарт, при котором размер золотого запаса полностью соответствовал массе бумажных денег в обращении. Это исключало необходимость экспорта золота и способствовало аккумулированию драгоценного металла в золотом запасе страны.

Производство золота осн отр тех рис.15 по 3 15 см. Аосновы отр техн сбор 2010а граф

С 1918 г. по 1991 г. СССР произвел более 11 тыс. т золота. Около 3 тыс. т было использовано страной за это время для промышленных нужд. СССР начал продавать золото на мировых рынках после смерти Сталина в 1953 г. К 1991 г. объем продаж советского золота составил 8191 т. Максимальный послереволюционный запас СССР имел в 1953 г. – 2049,8 т, затем запас стал падать, в 1991 г. он составил 484 т. Золотой запас России в 1995 г. достиг минимума – 278 т, затем стал расти и в 2007 г. составил 402,8 т. Он значительно уступает запасу монетарного золота США – 8133,56 т (75,9% в общем объеме золотовалютных резервов), Германии – 3423 т (63%), Франции – 2720 тыс. т (57%), Италии – 2452 тыс. т (65%), Японии – 765,2 т (2%), Ни-

дерландам – 641 т (55%)1 . Золотые запасы Международного валютного фонда составляют 3217,3 тыс. т, Европейского Центро-

банка – 641,7 т.2

По разведанным запасам и прогнозным ресурсам золота мы занимаем 6-е место после ЮАР, США, Австралии, Китая и Канады. Мировая добыча золота в 2007 году составила 2500 тонн, в России – 163 т. В 2000 г. в США было произведено 330 т золота. Добыча драгоценных металлов по рассмотренным причинам (дробление предприятий, отсутствие инвестиционных ресурсов и т.д.) пока не достигла уровня 1990 г. В золотодобывающую промышленность, как это было в период концессий, интенсивно внедряются иностранные компании: в Магаданской обл. добычу золота осуществляет "Kinrossi Gold Corp." США (13,5 т в 2001 г.),

основной вкладчик Покровского рудника в Амурской обл. (2,8 т) –

англ. компания "Petr. Hambro Mining Pik.", 51% акций ОАО "Бурят-

золото" владеет канадская компания "High Piver Gold Mines Ltd." (4,7 т) и т.д. Для сравнения: в 1927 г. концессии в СССР добывали 35% золота.

Опыт западных стран показывает, что основные инвестиции в золотодобывающую промышленность делают мощные транснациональные компании (ТНК), их в мире 15: 5 – в ЮАР, 4

в Канаде, 3 – в США, 2 – в Австралии, 1 – в Англии. Ежегодно они добывают 45% мирового золота. Наши бывшие крупные компании “Северовостокзолото”, “Якутзолото” и др. в настоящее время разделены на несколько сот маломощных предприятий. Производительность добычи золота на одного работающего в отрасли в России составляет 400 г в год, в указанных компаниях

– 8–12 кг.

Серебро и его сплавы. Серебро – блестящий белый металл, прекрасно поддается полировке, занимает первое ме-

1 Российский статистический ежегодник. 2007. …– 808 с.

2 ttp://www.belta.by/ru/news/archive?date=13_03_2007&page=2&id= 142455

сто среди металлов по тепло- и электропроводности, растворяется серной и азотной кислотой, реагирует с сероводородом, пластичен и малопрочен, раскатывается в прозрачную с голубоватым оттенком фольгу до 25*10-5 мм. 25% серебра добывается из руд, 75% – как сопутствующий металл при добыче меди, свинца и т.д. Значительное количество серебра идет на экспорт. Так, в 2000 г. в России было добыто 628 т серебра, экспорт составил 460 т. Согласно данным Virtual Metals, добыча серебра в

России в 2006–2007 гг. составила 1200 т, в мире – порядка 20,9 тыс. т1 .

Большое количество серебра идет в фото-, кинопромышленность, из сплавов серебра находят применение серебряные припои, используемые для пайки цветных металлов и обозначаемые "ПСр." и цифрой, показывающей содержание серебра в %, например, ПСр. 28 содержит 28% серебра. Серебро широко применяется в радиопромышленности, при изготовлении зеркал и т.д.

Металлы платиновой группы. К металлам платино-

вой группы (МПГ), или платиноидам, относятся: платина, палладий, родий, иридий, рутений и осмий. Их использование говорит о высоком уровне развития промышленности. Эти металлы нашли применение именно в современных производствах, так как они обладают исключительно полезными свойствами, которых нет у других металлов и материалов. К таким свойствам относятся: высокая электропроводность, пластичность, отражательная способность, теплопроводность, малая химическая активность, стойкость к коррозии, нетоксичность, уникальные каталитические свойства, а также способность сохранять все это в широком диапазоне температур, давления и состава агрессивных сред. Родий и иридий нерастворимы в царской водке.

В ювелирной промышленности платину применяют для ограновки бриллиантов, так как она имеет одинаковое с бриллиантами тепловое расширение и придает им лучший блеск. Широко применяется в химической промышленности, в медицине, радиопромышленности, из платины и иридия изготовлены эталоны веса и длины. В электротехнике и электронике они используются для производства изделий исключительно высокой надежности. Для изготовления надежных коммутационных соединений (разъемов, штекеров) применяется сплав палладия и серебра. В составе сопротивлений высокой надежности (резисторов) используют платину и рутений, в конденсаторах на керамической основе – платину и палладий, в конденсаторах на танталовой основе – платину. В виде покрытий жестких дисков компьютеров

1 http://www.mineral.ru/News/29266.html

применяют сплав платины и кобальта – для увеличения плотности записей.

В качестве катализаторов платиноиды используются в химической и нефтехимической промышленности. В нефтехимии наибольшее распространение получили платино-рениевые катализаторы, с помощью которых из нефти производится более 5 тыс. видов синтетических продуктов. Палладий используют в катализе для получения мономеров синтетического каучука, полупродуктов для производства синтетических волокон, моющих средств. Платиноиды применяются также в качестве катализаторов неорганических соединений, особенно аммиака и азотной кислоты.

С середины 70-х годов в зарубежной автомобильной промышленности распространяются конвертеры выхлопных газов с платиновыми и палладиевыми автокатализаторами, способствующими снижению в выхлопных газах автомобилей концентрации оксида углерода и углеводородов.

В стекольной промышленности платину, палладий и сплавы на их основе применяют в виде конструкционных элементов при изготовлении трубок дисплеев компьютеров и жидкокристальных дисплеев, оптического стекла, при выращивании монокристаллов для лазеров и для производства стекловолокна.

Металлы платиновой группы широко применяются и в других отраслях – в приборостроении, атомной промышленности, медицине (в основном, в стоматологии).

Металлы платиновой группы относятся к числу редких, содержание их в земной коре очень невелико. Добыча обходится дорого, и на мировом рынке цена их выше цены золота. Поэтому длительное время потребление МПГ было незначительным. Еще лет 40–50 назад добыча и потребление этой группы металлов в мире составляли несколько десятков тонн, в основном добывалась платина, которая шла преимущественно на изготовление ювелирных изделий. Стимулом для быстрого роста потребления платиноидов в промышленности стало внедрение в индустриально развитых странах в 80–90-е годы XX столетия пятого технологического уклада. Широкое развитие в этот период электронной промышленности, производства телекоммуникационного и лазерного оборудования, роботостроения потребовало применения новых металлов и сплавов, и платиноиды оказались практически незаменимыми.

Введение в 70-х годах в Японии, а в 80-х годах – в США, строгих норм содержания вредных веществ в выхлопных газах автомобилей привело к оснащению продаваемых в этих странах автомобилей платиновыми и палладиевыми каталитическими фильтрами-нейтрализаторами. Введение с 1993 г. строгого эко-

ГОСТ 13047.5-2002

Группа В59

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

НИКЕЛЬ. КОБАЛЬТ

Методы определения никеля в кобальте

Nickel. Cobalt.
Methods for determination of nickel in cobalt


МКС 77.120.40
ОКСТУ 1732

Дата введения 2003-07-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Межгосударственными техническими комитетами по стандартизации МТК 501 "Никель" и МТК 502 "Кобальт", АО "Институт Гипроникель"

ВНЕСЕН Госстандартом России

2 ПРИНЯТ Межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол N 21 от 30 мая 2002 г.)

За принятие проголосовали:

Наименование государства

Наименование национального органа по стандартизации

Азербайджанская Республика

Азгосстандарт

Республика Армения

Армгосстандарт

Республика Беларусь

Госстандарт Республики Беларусь

Грузстандарт

Кыргызская Республика

Кыргызстандарт

Республика Молдова

Молдовастандарт

Российская Федерация

Госстандарт России

Республика Таджикистан

Таджикстандарт

Туркменистан

Главгосслужба "Туркменстандартлары"

Республика Узбекистан

Узгосстандарт

Госстандарт Украины

3 Постановлением Государственного комитета Российской Федерации по стандартизации и метрологии от 17 сентября 2002 г. N 334-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 13047.5-2002 введен в действие непосредственно в качестве государственного стандарта Российской Федерации с 1 июля 2003 г.

4 ВЗАМЕН ГОСТ 741.5-80

1 Область применения

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает спектрофотометрический и атомно-абсорбционный методы определения никеля при массовой доле от 0,001% до 0,60% в кобальте по ГОСТ 123 и в кобальтовом порошке по ГОСТ 9721 .

2 Нормативные ссылки

ГОСТ 83-79 Натрий углекислый. Технические условия

ГОСТ 123-98 Кобальт. Технические условия

ГОСТ 849-97 Никель первичный. Технические условия

ГОСТ 3118-77 Кислота соляная. Технические условия

ГОСТ 3760-79 Аммиак водный. Технические условия

ГОСТ 3773-72 Аммоний хлористый. Технические условия

ГОСТ 4204-77 Кислота серная. Технические условия

ГОСТ 4328-77 Нaтpия гидроокись. Технические условия

ГОСТ 4461-77 Кислота азотная. Технические условия

ГОСТ 5457-75 Ацетилен растворенный и газообразный технический. Технические условия

ГОСТ 5828-77 Диметилглиоксим. Технические условия

ГОСТ 5845-79 Калий-натрий виннокислый 4-водный. Технические условия

ГОСТ 9721-79 Порошок кобальтовый. Технические условия

ГОСТ 9722-97 Порошок никелевый. Технические условия

ГОСТ 10929-76 Водорода пероксид. Технические условия

ГОСТ 11125-84 Кислота азотная особой чистоты. Технические условия

ГОСТ 13047.1-2002 Никель. Кобальт. Общие требования к методам анализа

ГОСТ 14261-77 Кислота соляная особой чистоты. Технические условия

ГОСТ 18300-87 Спирт этиловый ректификованный технический. Технические условия

ГОСТ 20015-88 Хлороформ. Технические условия

ГОСТ 20478-75 Аммоний надсернокислый. Технические условия

ГОСТ 22280-76 Натрий лимоннокислый 5,5-водный. Технические условия

ГОСТ 24147-80 Аммиак водный особой чистоты. Технические условия

3 Общие требования и требования безопасности

Общие требования к методам анализа и требования безопасности при проведении работ - по ГОСТ 13047.1 .

4 Спектрофотометрический метод

4.1 Метод анализа

Метод основан на измерении светопоглощения при длине волны 440 нм раствора комплексного соединения никеля с диметилглиоксимом после предварительного выделения его экстракцией хлороформом.

4.2 Средства измерений, вспомогательные устройства, материалы, реактивы, растворы

Спектрофотометр или фотоэлектроколориметр, обеспечивающий проведение измерений в диапазоне длин волн 420-460 нм.

Кислота азотная по ГОСТ 4461 ГОСТ 11125 , разбавленная 1:1.

Кислота соляная по ГОСТ 3118 , при необходимости по ГОСТ 14261 , разбавленная 1:24.

Кислота серная по ГОСТ 4204 , разбавленная 1:1, 1:4.

Водорода пероксид по ГОСТ 10929 .

Аммиак водный по ГОСТ 3760 или при необходимости по ГОСТ 24147 , разбавленный 1:1 и 1:19.

Аммоний хлористый по ГОСТ 3773 .

Аммоний надсернокислый по ГОСТ 20478

Натрия гидроокись по ГОСТ 4328 , раствор массовой концентрации 0,04 г/см.

Натрий лимоннокислый трехзамещенный по ГОСТ 22280 , раствор массовой концентрации 0,03 г/см.

Натрий углекислый по ГОСТ 83 , раствор массовой концентрации 0,05 г/см.

Калий-натрий виннокислый 4-водный по ГОСТ 5845 , раствор массовой концентрации 0,2 г/см.

Диметилглиоксим по ГОСТ 5828 , раствор массовой концентрации 0,01 г/см в этиловом спирте и раствор массовой концентрации 0,01 г/см в растворе гидроокиси натрия.

Спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ 18300 .

Хлороформ по ГОСТ 20015 или фармакопейный по .

Универсальная индикаторная бумага по .



Никель первичный по ГОСТ 849 .

Никелевый порошок по ГОСТ 9722 .



Раствор А массовой концентрации никеля 0,0005 г/см: в стакан вместимостью 250 см помещают навеску первичного никеля или карбонильного никелевого порошка массой 0,5000 г, приливают 15-20 см азотной кислоты, разбавленной 1:1, растворяют при нагревании, кипятят 2-3 мин. При использовании никелевого порошка раствор фильтруют через фильтр (красная или белая лента), предварительно промытый 2-3 раза раствором азотной кислоты, разбавленной 1:9, фильтр промывают 2-3 раза горячей водой. К раствору приливают 20 см серной кислоты, разбавленной 1:1, выпаривают до паров серной кислоты, охлаждают. К остатку приливают 60-70 см воды, растворяют соли при нагревании, охлаждают раствор, переводят в мерную колбу вместимостью 1000 см, приливают 50 см серной кислоты, разбавленной 1:4, и доливают до метки водой.

Раствор Б массовой концентрации никеля 0,00005 г/см: в мерную колбу вместимостью 100 см отбирают 10 см раствора А, приливают 5 см серной кислоты, разбавленной 1:4, доливают до метки водой.

Раствор В массовой концентрации никеля 0,00001 г/см: в мерную колбу вместимостью 100 см отбирают 20 см раствора Б, доливают

до метки водой.

4.3 Подготовка к анализу

Для градуировочного графика в мерные колбы вместимостью 100 см отбирают 0,5; 1,0; 2,0; 4,0; 6,0; 8,0; 10,0 см раствора В, доливают воду до 25-30 см, приливают 10 см раствора виннокислого калия-натрия, 10 см раствора гидроокиси натрия, 10 см раствора надсернокислого аммония, 10 см раствора диметилглиоксима в гидроокиси натрия, доливают до метки водой и проводят измерения, как указано в 4.4.6.

Масса никеля в растворах для построения градуировочного графика составляет 0,000005; 0,000010; 0,000020; 0,000040; 0,000060; 0,000080; 0,000100 г.

По значениям светопоглощения растворов и соответствующим им массам никеля строят градуировочный график с учетом значения светопоглощения раствора, подготовленного без введения раствора никеля

4.4 Проведение анализа

4.4.1 В стакан или колбу вместимостью 250 см помещают навеску пробы массой 0,500 г, приливают 15-20 см азотной кислоты, разбавленной 1:1, растворяют при нагревании, выпаривают раствор до объема 5-6 см.

4.4.2 При массовой доле никеля не более 0,020% к остатку приливают воду до 100-120 см, 5 см раствора лимоннокислого натрия, 5-6 г хлористого аммония, 20 см аммиака, 4 см пероксида водорода и кипятят в течение 8-10 мин. Раствор охлаждают, нейтрализуют соляной кислотой, разбавленной 1:1, до рН 8-9 по универсальной индикаторной бумаге и переводят в делительную воронку вместимостью 500 см. Доливают объем раствора водой до 200 см, приливают 120 см раствора диметилглиоксима в этиловом спирте, 20 см хлороформа, встряхивают делительную воронку 1 мин и далее поступают, как указано в 4.4.5 и 4.4.

4.4.3 При массовой доле никеля от 0,02% до 0,20% к остатку приливают 60-70 см воды, нагревают до кипения, охлаждают, переводят раствор в мерную колбу вместимостью 250 см, доливают до метки водой. Аликвотную часть раствора объемом 25 см отбирают в стакан вместимостью 250 см, доливают воду до объема 70-80 см, добавляют 5 см раствора лимоннокислого натрия, 2-3 г хлористого аммония, 15 см раствора аммиака, 2 см пероксида водорода и кипятят в течение 8-10 мин. Раствор охлаждают, нейтрализуют соляной кислотой, разбавленной 1:1, до рН 8-9 по универсальной индикаторной бумаге и переводят в делительную воронку вместимостью 250 см. Приливают 50 см раствора диметилглиоксима в этиловом спирте, 20 см хлороформа, встряхивают делительную воронку 1 мин и далее поступают, как указано в 4.4.5 и 4

4.4.4 При массовой доле никеля свыше 0,20% к остатку приливают 60-70 см воды, нагревают до кипения, охлаждают, переводят раствор в мерную колбу вместимостью 500 см, доливают до метки водой. Аликвотную часть раствора объемом 5 см отбирают в стакан вместимостью 100 см, доливают воду до объема 20 см, приливают 5 см раствора лимоннокислого натрия, нейтрализуют аммиаком до рН 8-9 по универсальной индикаторной бумаге. Подготовленный раствор переводят в делительную воронку вместимостью 100 см, приливают 15 см раствора диметилглиоксима в этиловом спирте, 20 см хлороформа, встряхивают делительную воронку 1 м

4.4.5 Нижний органический слой сливают в делительную воронку вместимостью 100 см, к водной фазе приливают 20 см хлороформа и повторяют экстракцию. Органические фазы объединяют, а водную - отбрасывают.

К объединенной органической фазе приливают аммиак, разбавленный 1:19, последовательно порциями 15, 10, 5 см и промывают до обесцвечивания раствора, встряхивая воронку 10-15 раз.

К промытой органической фазе приливают 15 см соляной кислоты, разбавленной 1:24, и встряхивают воронку в течение 1 мин. Органическую фазу сливают в другую делительную воронку, а водную фазу - в стакан вместимостью 100 см. Реэкстракцию повторяют с использованием 15 см раствора соляной кислоты, разбавленной 1:24, водную фазу сливают в тот же стакан, органическую фазу отбрасывают.

К объединенным водным фазам приливают 5 см серной кислоты, разбавленной 1:1, добавляют в 2-3 приема по каплям 0,5 см раствора азотной кислоты для разрушений остатков органических соединений, после чего вновь выпаривают до паров серной кислоты. К охлажденному остатку приливают 10-15 см воды, нагревают до растворения солей, вновь охлажда

4.4.6 Раствор переносят в мерную колбу вместимостью 100 см, приливают 10 см раствора виннокислого калия-натрия, 10 см раствора гидроокиси натрия, 10 см раствора надсернокислого аммония, 10 см раствора диметилглиоксима в гидроокиси натрия, доливают до метки водой.

Через 5-7 мин измеряют светопоглощение раствора на спектрофотометре при длине волны 440 нм или на фотоэпектроколориметре в области длин волн 420-460 нм. В качестве раствора сравнения используют раствор, подготовленный, как указано в 4.3.

Массу никеля в растворе находят по градуировочному графику.

4.5 Обработка результатов анализа

Массовую долю никеля в пробе ,%, вычисляют по формуле



- масса никеля в растворе контрольного опыта, г;

- масса навески пробы, г;

- коэффициент разбавления раствора пробы.

4.6 Контроль точности анализа

ГОСТ 13047.1 .




Таблица 1 - Нормативы контроля и погрешность метода анализа

В процентах

Массовая доля никеля

Допускаемые расхождения результатов двух параллельных определений

Допускаемые расхождения результатов трех параллельных определений

Допускаемые расхождения двух результатов анализа D

Погрешность метода анализа

5 Атомно-абсорбционный метод

5.1 Метод анализа

Метод основан на измерении поглощения при длине волны 232,0 или 231,1 нм резонансного излучения атомами никеля, образующимися в результате атомизации при введении раствора пробы в пламя ацетилен-воздух.

5.2 Средства измерений, вспомогательные устройства, материалы, реактивы, растворы

Атомно-абсорбционный спектрофотометр, обеспечивающий проведение измерений в пламени ацетилен-воздух.

Лампа с полым катодом для возбуждения спектральной линии никеля.

Ацетилен газообразный по ГОСТ 5457 .

Фильтры обеззоленные по или другие средней плотности.

Кислота азотная по ГОСТ 4461 , при необходимости очищенная перегонкой, или по ГОСТ 11125 , разбавленная 1:1 и 1:19.

Кобальт по ГОСТ 123 или стандартный образец состава кобальта с установленной массовой долей никеля не более 0,001%.

Порошок никелевый по ГОСТ 9722 или никель первичный по ГОСТ 849 .

Растворы никеля известной концентрации.

Раствор A массовой концентрации никеля 0,001 г/см: в стакан или колбу вместимостью 250 см помещают навеску первичного никеля или карбонильного никелевого порошка массой 1,0000 г, приливают 20-25 см азотной кислоты, разбавленной 1:1, растворяют при нагревании, кипятят 3-5 мин. При использовании никелевого порошка раствор фильтруют через фильтр (красная или белая лента), предварительно промытый 2-3 раза азотной кислотой, разбавленной 1:19, фильтр промывают 2-3 раза горячей водой. Раствор охлаждают, переводят в мерную колбу вместимостью 1000 см приливают 50 см раствора азотной кислоты, разбавленной 1:1, доливают до метки водой.

Раствор Б массовой концентрации никеля 0,0001 г/см: в мерную колбу вместимостью 100 см отбирают 10 см раствора А, приливают 10 см раствора азотной кислоты, разбавленной 1:1, доливают до метки вод

5.3 Подготовка к анализу

5.3.1 Для градуировочного графика 1 при определении массовых долей никеля не более 0,010% в стаканы или колбы вместимостью 250 см помещают навески массой 5,000 г проб кобальта или стандартного образца состава кобальта с установленной массовой долей никеля. Число навесок должно соответствовать числу точек градуировочного графика, включая контрольный опыт.

Навески растворяют при нагревании в 50-60 см азотной кислоты, разбавленной 1:1, выпаривают до объема 15-20 см, приливают 50-60 см воды, нагревают до кипения, охлаждают, переводят в мерные колбы вместимостью 100 см, отбирают в них 0,5; 1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0 см раствора Б, в колбу с контрольным опытом раствор никеля не вводят, доливают до метки водой и измеряют абсорбцию, как указано в 5.4.

Масса никеля в растворах для градуировки составляет 0,00005; 0,00010; 0,00020; 0,00030; 0,00040; 0,00050 г.

5.3.2 Для градуировочного графика 2 при определении массовых долей никеля от 0,010% до 0,050% в стаканы или колбы вместимостью 250 см помещают навески массой 1,000 г проб кобальта или стандартного образца состава кобальта с установленной массовой долей никеля. Число навесок должно соответствовать числу точек градуировочного графика, включая контрольный опыт.

Навески растворяют при нагревании в 15-20 см азотной кислоты, разбавленной 1:1, выпаривают до объема 5-7 см, приливают 50-60 см воды, нагревают до кипения, охлаждают, переводят в мерные колбы вместимостью 100 см, отбирают в них 0,5; 1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0 см раствора Б, в колбу с раствором контрольного опыта раствор никеля не вводят, доливают до метки водой и измеряют абсорбцию, как указано в 5.4.

Масса никеля в растворах для градуировки указана в 5.3.1.

5.3.3 Для градуировочного графика 3 при определении массовых долей никеля свыше 0,050% в мерные колбы вместимостью 100 см отбирают по 10 см раствора контрольного опыта, подготовленного, как указано в 5.3.2, и вводят 0,5; 1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 6,0 см раствора Б, в колбу с раствором контрольного опыта раствор никеля не вводят, доливают до метки раствором азотной кислоты, разбавленной 1:19, и измеряют абсорбцию, как указано в 5.4.

Масса никеля в растворах для градуировки составляет 0,00005; 0,00010; 0,00020; 0,00030; 0,00040; 0,00060 г.

5.4 Проведение анализа

В стакан или колбу вместимостью 250 см помещают навеску пробы массой в соответствии с таблицей 2.


Таблица 2 - Условия подготовки раствора пробы

Массовая доля никеля, %

Масса навески пробы, г

Объем аликвотной части раствора, см

Номер градуировочного графика

Весь раствор


Навеску пробы массой 5,000 г растворяют при нагревании в 50-60 см, а массой 1,000 г - в 15-20 см раствора азотной кислоты, разбавленной 1:1, выпаривают соответственно до объема 15-20 см или 5-7 см, приливают 40-50 см воды, нагревают до кипения, охлаждают. Раствор переводят в мерную колбу вместимостью 100 см и доливают до метки водой.

При массовой доле никеля свыше 0,050% в мерную колбу вместимостью 100 см отбирают аликвотную часть раствора объемом в соответствии с таблицей 2 и доливают до метки раствором азотной кислоты, разбавленной 1:19.

Измеряют абсорбцию раствора пробы и соответствующих растворов для градуировки при длине волны 232,0 нм, ширине щели не более 0,2 нм не менее двух раз, последовательно вводя их в пламя, промывают систему водой, проверяют нулевую точку и стабильность градуировочного графика. Для проверки нулевой точки используют раствор соответствующего контрольного опыта, подготовленного, как указано в 5.3.

По значениям абсорбции растворов для градуировки и соответствующим им массам никеля строят градуировочные графики.

Массу никеля в растворе пробы находят по градуировочному графику в соответствии с таблицей 2

5.5 Обработка результатов анализа

Массовую долю никеля , %, вычисляют по формуле

где - масса никеля в растворе пробы, г;

- коэффициент разбавления раствора пробы;

- масса навески пробы, г.

5.6 Контроль точности анализа

Контроль метрологических характеристик результатов анализа проводят по ГОСТ 13047.1 .

Нормативы контроля и погрешность метода анализа приведены в таблице 1.

ПРИЛОЖЕНИЕ А (справочное). Библиография

ПРИЛОЖЕНИЕ А
(справочное)

ГФ Х, статья 160 Хлороформ фармакопейный

ТУ 6-09-1181-89 Бумага индикаторная универсальная для определения рН 1-10 и 7-14

ТУ 6-09-1678-95* Фильтры обеззоленные (белая, красная, синяя ленты)
________________
* Действует на территории Российской Федерации.



Текст документа сверен по:
официальное издание
М.: ИПК Издательство стандартов, 2002

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Никель - двадцать восьмой элемент Периодической таблицы. Обозначение - Ni от латинского «niccolum». Расположен в четвертом периоде, VIIIB группе. Относится к металлам. Заряд ядра равен 28.

Подобно кобальту, никель встречается в природе преимущественно в виде соединений с мышьяком или серой; таковы, например, минералы купферникель NiAs, мышьяковоникелевый блеск NiAsS и др. Никель более распространен, чем кобальт [около 0,01% (масс.) земной коры].

Металлический никель имеет серебристый цвет с желтоватым оттенком (рис. 1), очень тверд, хорошо полируется, притягивается магнитом. Он характеризуется высокой коррозионной стойкостью - устойчив в атмосфере, в воде, в щелочах и ряде кислот. Активно растворяется в азотной кислоте. Химическая стойкость никеля обусловлена его склонностью к пассивированию - к образованию на поверхности оксидных пленок, обладающих сильным защитным действием.

Рис. 1. Никель. Внешний вид.

Атомная и молекулярная масса никеля

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Относительной молекулярная масса вещества (M r) - это число, показывающее, во сколько раз масса данной молекулы больше 1/12 массы атома углерода, а относительная атомная масса элемента (A r) — во сколько раз средняя масса атомов химического элемента больше 1/12 массы атома углерода.

Поскольку в свободном состоянии никель существует в виде одноатомных молекул Ni, значения его атомной и молекулярной масс совпадают. Они равны 58,6934.

Изотопы никеля

Известно, что в природе никель может находиться в виде пяти стабильных изотопов 58 Ni, 60 Ni, 61 Ni, 62 Niи 64 Ni. Их массовые числа равны 58, 60, 61, 62 и 64 соответственно. Ядро атома изотопа никеля 58 Ni содержит двадцать восемь протонов и тридцать нейтронов, а остальные изотопы отличаются от него только числом нейтронов.

Существуют искусственные нестабильные изотопы никеля с массовыми числами от 48-ми до 78-ми, а также восемь мета стабильных состояний, среди которых наиболее долгоживущим является изотоп 59 Ni с периодом полураспада равным 76 тысяч лет.

Ионы никеля

Электронная формула, демонстрирующая распределение по орбиталям электронов никеля выглядит следующим образом:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 8 4s 2 .

В результате химического взаимодействия никель отдает свои валентные электроны, т.е. является их донором, и превращается в положительно заряженный ион:

Ni 0 -2e → Ni 2+ ;

Ni 0 -3e → Ni 3+ .

Молекула и атом никеля

В свободном состоянии никель существует в виде одноатомных молекул Ni. Приведем некоторые свойства, характеризующие атом и молекулу никеля:

Сплавы никеля

Главная масса никеля идет на производство различных сплавов с железом, медью, цинком и др. Металлами. Присадка никеля к стали повышает её вязкость и стойкость против коррозии.

Сплавы на основе никеля можно разделить на жаропрочные (нимоник, инконель, хастелла [свыше 60% никеля, 15-20% хрома и др. металлы]), магнитные (пермаллой ) и сплавы с особыми свойствами (монель-металл, никелин, константан, инвар, платинит).

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

NiCl 2 → Ni → NiSO 4 → Ni(NO 3) 2 → Ni(OH) 2 → NiCl 2 .

Уравнения реакций, протекающих в растворах, изобразите в ионной и сокращенной ионной формах.

Ответ Поместив в раствор хлорида никеля (II) более активный, чем никель металл, можно получить никель в свободном виде (реакция замещения):

NiCl 2 + Zn → Ni + ZnCl 2 ;

Ni 2+ + Zn 0 → Ni 0 + Zn 2+ .

Никель растворяется в разбавленной серной кислоте с образованием сульфата никеля (II):

Ni + H 2 SO 4 (dilute) → NiSO 4 + H 2 ;

Ni 0 + 2H + → Ni 2+ + H 2 .

Нитрат никеля (II) можно получить по реакции обмена:

NiSO 4 + Ba(NO 3) 2 → Ni(NO 3) 2 + BaSO 4 ↓;

SO 4 2- + Ba 2+ → BaSO 4 ↓.

Подействовав на нитрат никеля (II) щелочью можно получить гидроксид никеля (II):

Ni(NO 3) 2 + 2NaOH → Ni(OH) 2 ↓+ 2NaNO 3 ;

Ni 2+ + 2OH — = Ni(OH) 2 ↓.

Хлорид никеля (II) из гидроксида никеля (II) можно получить по реакции нейтрализации с соляной кислотой:

Ni(OH) 2 + 2HCl → NiCl 2 + 2H 2 O;

OH — + H + = H 2 O.

ПРИМЕР 2

Задание Какую массу хлорида никеля (II) можно получить при нагревании 17,7 г никеля и 12 л хлора (н.у.)? Какой объем 0,06М раствора можно приготовить из этой массы соли?
Решение Запишем уравнение реакции:

Ni + Cl 2 = NiCl 2 .

Найдем количество моль никеля (молярная масса - 59 г/моль) и хлора, вступивших в реакцию используя данные указанные в условии задачи:

n (Ni) = m (Ni) / M (Ni);

n (Ni) = 17,7 / 59 = 0,3 моль.

n (Cl 2) = V (Cl 2) / V m ;

n (Cl 2) = 12 / 22,4 = 0,54 моль.

Согласно уравнению задачи n (Ni): n (Cl 2) = 1:1. Это означает, что хлор находится в избытке и все дальнейшие расчеты следует вести по никелю. Найдем количество вещества и массу образовавшегося хлорида никеля (II) (молярная масса 130 г/моль):

n (Ni): n (NiCl 2) = 1:1;

n (Ni) = n (NiCl 2) = 0,3 моль.

m (NiCl 2)= n (NiCl 2)×M (NiCl 2);

m (NiCl 2)= 0,3 × 130 = 39 г.

Рассчитаем объем 0,06М раствора, который можно получить из 39 г хлорида никеля (II):

V(NiCl 2) = n (NiCl 2)/ c (NiCl 2);

V (NiCl 2)= 0,3 / 0,06 = 0,5 л.

Ответ Масса хлорида никеля (II) равна 39 г, объем 0,06М раствора - 0,5 л (500 мл).

(в скобках указаны координац. числа) Ni 2+ 0,069 нм (4), 0,077 нм (5), 0,083 нм (6).

Среднее содержание никеля в земной коре 8-10 -3 % по массе, в океанов 0,002 мг/л. Известно ок. 50 никеля, из них важнейшие: пентландит (Fe,Ni) 9 S 8 , миллерит NiS, гарниерит (Ni,Mg) 3 Si 4 O 10 (OH) 10 . 4H 2 O, ревдинскит (не-пуит) (Ni,Mg) 3 Si 2 O 5 (OH) 4 , никелин NiAs, аннабергит Ni 3 (AsO 4) 2 8Н 2 О. В основном никель добывают из сульфидных медно-никелевых (Канада, Австралия, Юж. Африка) и из силикатно-окисленных (Новая Каледония, Куба, Филиппины, Индонезия и др.). Мировые запасы никеля на суше оцениваются в 70 млн. т.

Свойства. Никель-серебристо-белый . Кристаллич. решетка гранецентрир. кубическая, а = 0,35238 нм, z = 4, пространств. группа Рт3т. Т. пл. 1455 °С. т. кип. 2900 °С; плота. 8,90 г/см 3 ; C 0 p 26,l Дж/( . К); DH 0 пл 17,5 кДж/ , DH 0 исп 370кДж/ ; S 0 298 29,9 ДжДмоль К); ур-ние температурной зависимости для твердого никеля lgp(гПа) = 13,369-23013/T+0,520lgT+0,395T (298-1728К), для жидкого lgp(гПа)=11,742-20830/T+ 0,618 lg Т (1728- 3170 К); температурный коэф. линейного расширения 13,5 . 10 -6 К -1 (273-373 К); 94,1 Вт/(м х х К) при 273 К, 90,9 Вт/(м. К) при 298 К; g 1,74 Н/м (1520 °С); r 7,5 10 -8 Ом м, температурный коэф. r 6,75 . 10 -3 К -1 (298-398 К); , 631 К. Модуль упругости 196-210 ГПа; s раст 280-720 МПа; относит. удлинение 40-50%; по Бринеллю (отожженного) 700-1000 МПа. Чистый никель- весьма пластичный , хорошо обрабатывается в холодном и горячем состоянии, поддается прокатке, волочению, ковке.

Н икель химически малоактивен, но тонкодисперсный , полученный соединений никеля при низких т-рах, пирофорен. Стандартный Ni 0 /Ni 2+ - 0,23 В. При обычных т-рах никель на покрывается тонкой . Не взаимод. с и влагой . При нагр. никеля с пов-сти начинается при ~ 800 °С. С соляной, серной, фосфорной, фтористоводородной к-тами никель реагирует очень медленно. Практически на него не действуют уксусная и др. орг. к-ты, особенно в отсутствие . Хорошо реагирует с разб. HNO 3 , конц. HNO 3 пассивируется. Р-ры и и , а также жидкий NH 3 на никель не действуют. Водные р-ры NH 3 в присут. коррелируют никель.

Н икель в дисперсном состоянии обладает большой каталитич. в р-циях , . Используют либо скелетный никель (никель Ренея), получаемый сплавлением с Аl или Si с послед. , либо никель на .

Н икель поглощает Н 2 и образует с ним твердые р-ры. NiH 2 (устойчив ниже 0°С) и более стабильный NiH получены косвенными путями. почти не поглощается никелем вплоть до 1400 °С, р-римость N 2 в 0,07% при 450 °С. Компактный никель не реагирует с NH 3 , дисперсный при 300-450 °С образует с ним н и т р и д Ni 3 N.

Расплавленный никель растворяет С с образованием к а р б и д а Ni 3 C, к-рый при разлагается с выделением ; Ni 3 C в виде серо-черного (разлагается при ~ 450°С) получают науглероживанием никеля в СО при 250-400 °С. Дисперсный никель с СО дает летучий Ni(CO) 4 . При сплавлении с Si образует с и л и ц и д ы; Ni 5 Si 2 , Ni 2 Si и NiSi плавятся конгруэнтно соотв. при 1282, 1318 и 992 °С, Ni 3 Si и NiSi 2 -инконг-руэнтно соотв. при 1165 и 1125°С, Ni 3 Si 2 разлагается, не плавясь, при 845 °С. При сплавлении с В дает б о р и д ы: Ni 3 B (т. пл. 1175°С), Ni 2 B (1240 °С), Ni 3 B 2 (1163°C), Ni 4 B 3 (1580 °С), NiB 12 (2320 °С), NiB (разлагается при 1600 °С). С Se никель образует с е л е н и д ы: NiSe (т. пл. 980 °С), Ni 3 Se 2 и NiSe 2 (разлагаются соотв. при 800 и 850 °С), Ni 6 Se 5 и Ni 21 Se 20 (существуют только в твердом состоянии). При сплавлении никеля с Те получают т е л л у р и д ы: NiTe и NiTe 2 (между ними образуется, по-видимому, широкая область твердых р-ров) и др.

А р с е н а т Ni 3 (AsO 4) 2 . 8H 2 O-зеленые ; р-римость в 0,022%; к-тами разлагается; выше 200 °С обезвоживается, при ~ 1000°С разлагается; получения твердого .

С и л и к а т Ni 2 SiO 4 -светло-зеленые с ромбич. решеткой; плотн. 4,85 г/см 3 ; разлагается, не плавясь, при 1545°С; в не раств.; минер. к-тами медленно разлагается при нагревании. А л ю м и н а т NiAl 2 O 4 (никелевая шпи-нель)-голубые с кубич. решеткой; т. пл. 2110°С; плотн. 4,50 г/см 3 ; не раств. в ; медленно разлагается к-тами; .

Важнейшие комплексные соед. никеля-а м м и н ы. Наиб. характерны гексааммины и акватетраммины с соотв. 2+ и 2+ . Это голубые или фиолетовые кристаллич. в-ва, обычно раств. в , в р-рах ярко-синего цвета; при кипячении р-ров и при действии к-т разлагаются; образуются в р-рах при аммиачной переработке никелевых и кобальтовых .

В комплексах Ni(III) и Ni(IV) координац. число никеля равно 6. Примеры-фиолетовый K 3 и красный K 2 , образующиеся при действии F 2 на смеси NiCl 2 и КСl; сильные . Из др. типов известны гетеро-поликислот, напр. (NH 4) 6 H 7 . 5H 2 O, большое число внутрикомплексных соед. Ni(II). См. также Никель-органические соединения.

Получение. перерабатывают пиро- и гидромстал-лургич. путем. Для силикатно-окисленных (не поддаются обогащению) используют либо восстановит. плавку с получением ферроникеля, к-рый далее подвергают продувке в конвертере с целью и обогащения, либо плавку на штейн с серосодержащими (FeS 2 или CaSO 4). Полученный штейн продувают в конвертере для удаления Fe, а затем дробят и обжигают, из образовавшегося NiO восстановит. плавкой получают металлический никель. Никелевые концентраты, получаемые при обогащении сульфидных , плавят на штейн с послед. продувкой в конвертере. Из медно-никелевого штейна после его медленного охлаждения выделяют концентрат Ni 3 S 2 , к-рый, аналогично штейнам из окисленных , обжигают и восстанавливают.

Один из путей гидропереработки окисленных руд-восстановление или смесью Н 2 и N 2 с послед. р-ром NH 3 и СО 2 с продувкой . Р-р очищают от Со . При разложении р-ра с отгонкой NH 3 осаждается гидроксо-карбонат никеля, к-рый либо прокаливают и из образовавшегося NiO восстановит. плавкой получают никель, либо повторно раств. в р-ре NH 3 и после отгонки NH 3 из пульпы Н 2 получают никель. Др. путь - окисленной серной к-той в . Из образовавшегося р-ра после его очистки и никель осаждают под и полученный концентрат NiS перерабатывают подобно штейнам.

Гидропереработка сульфидных никелевых материалов (концентратов, штейнов) сводится к автоклавному окислит. либо р-рами NH 3 (при низком содержании Со), либо H 2 SO 4 . Из аммиачных р-ров после отделения CuS никель осаждают под . Для разделения Ni, Со и Сu из аммиачных р-ров применяют также экстракц. способы с использованием, в первую очередь, хелатообразу-ющих экстрагентов.

Автоклавное окислитю с получением сульфатных р-ров применяют как к обогащенным материалам (штейнам) с переводом никеля и др. в р-р, так и к бедным пирротииовым Fe 7 S 8 концентратам. В последнем случае окисляется преим. пирротин, что позволяет выделить элементарную S и сульфидный концентрат, переплавляемый далее на никелевый штейн.