реферат, рефераты скачать Информационно-образоательный портал
Рефераты, курсовые, дипломы, научные работы,
реферат, рефераты скачать
реферат, рефераты скачать
МЕНЮ|
реферат, рефераты скачать
поиск
Никель и его карбонил

Никель и его карбонил

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ім. В. Н. Каразіна

Кафедра неорганічної хімії











Нікель та його карбоніл



Курсова робота

студента гр.Х-113

хімічного факультету

КОЛІСНИК ОЛЕКСІЯ ВАСИЛЬОВИЧА

Науковий керівник

к. н. х. доцент С. М. Кийко







ХАРКІВ 2008

СОДЕРЖАНИЕ

Вступление

1.Литературный обзор

1.1 Распространение в природе

1.2 Физические свойства

1.3 Химические свойства

1.4 Сплавы никеля

1.5 Применение чистого никеля

2. Экспериментальная часть

2.1 Карбонил никеля: получение и свойства

2.2 Применение карбонила никеля в промышленности

2.3 Получение тетракарбонила никеля в лаборатории

3. Техника безопасности

Заключение

Список литературы

РЕФЕРАТ


Обсяг курсової роботи складає 35 сторінок. Робота має три розділи і 9 джерел.

Об’єктом дослідження є хімічний елемент Нікель та його карбоніл. Метою даної роботи є розгляд і вивчення основних фізичних і хімічних властивостей нікелю та методи його застосування в промисловості і техніці. Також розглянуто властивості тетракарбонілу нікелю, метод синтезу цієї речовини в лабораторії і технологічні процеси, які базуються на використанні карбонілу нікелю.

Для синтезу тетракарбонілу нікелю потрібні такі речовини як форміат нікелю, оксид ртуті, а також джерела водню і оксиду вуглецю (ІІ). Прилади і посуд, необхідні для проведення роботи, описані в експериментальній частині роботи.

Описаний метод синтезу карбонілу нікелю використовується у промисловості для отримання хімічно чистого нікелю і в інших технологічних процесах.

НІКЕЛЬ, ВЛАСТИВОСТІ НІКЕЛЯ, ВИКОРИСТАННЯ НІКЕЛЯ, АКУМУЛЯТОР ЕДІСОНА, СПЛАВИ НІКЕЛЯ, ТЕТРАКАРБОНІЛ НІКЕЛЯ, ПРОЦЕС МОНДА

РЕФЕРАТ


Объем курсовой работы составляет 35 страниц. Работа имеет три раздела и 9 источников.

Объектом исследования есть химический элемент Никель и его карбонил. Целью данной работы есть рассмотрение и изучение основных химических и физических свойств никеля и методы его применения в промышленности и технике. Также рассмотрено свойства тетракарбонила никеля, метод его синтеза этого вещества в лаборатории и технологические процессы, которые базируются на использовании карбонила никеля.

Для синтеза тетракарбонила никеля нужны такие вещества как формиат никеля, оксид ртути, а также источники водорода и оксида углерода (ІІ). Приборы и посуда, необходимые для проведения работы, описаны в экспериментальной части работы.

Описанный метод синтеза карбонила никеля используется в промышленности для получения химического чистого никеля и в других технологических процессах.

НИКЕЛЬ, СВОЙСТВА НИКЕЛЯ, ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НИКЕЛЯ, АККУМУЛЯТОР ЭДИСОНА, СПЛАВЫ НИКЕЛЯ, ТЕТРАКАРБОНИЛ НИКЕЛЯ, ПРОЦЕСС МОНДА


Вступление


Основой современной техники являются металлы и металлические сплавы. Разнообразные требования к металлическим материалам возрастают по мере развития новых отраслей техники.

В наше время все более широко используется атомная энергия в мирных целях, реактивная техника. Эти отрасли смогли получить толчок к развитию только после того, как были созданы и внедрены специальные жаропрочные сплавы. Прогрессивно развивающиеся отрасли промышленности — химическая, нефтяная, машиностроение, транспорт и другие основываются на широком применении высокопрочных железных, никелевых и других сплавов. Среди главнейших в современной технике металлов никелю принадлежит одно из первых мест. Хотя по распространенности в природе никель занимает среди металлов только тринадцатое место, однако по степени его значения в технике он стоит наравне с железом, алюминием, хромом и другими важнейшими металлами. Никель обладает ценными химическими и высокими механическими свойствами.

Благодаря хорошей пластичности из никеля можно получать разнообразные изделия методом деформации в горячем и холодном состоянии. Основным объектом применения никеля являются металлические сплавы. В этих сплавах никель является или основой, или одним из важных легирующих элементов, придающих сплавам те или иные необходимые свойства. Не случайно, что в течение многих лет в общем потреблении никеля расход его в качестве сплавов или легирующего элемента составляет более 80%. Остальная часть никеля применяется в чистом виде (8%) и для никелевых защитных покрытий (около 10%).

Важное значение имеют некоторые соединения никеля. Например, оксид никеля(Ш) применяется для изготовления железоникелевых и кадмиево-никелевых аккумуляторов, а карбонил используют для получения чистого металла.

В качестве сплавов никель нашел широкое применение в виде жаропрочных, кислотостойких, магнитных материалов, сплавов с особыми физическими свойствами. Особенно большое значение имеет применение никеля в качестве легирующего элемента в специальных сталях и сплавах.

Высокодисперсный никель (никель Ренея) – очень активный катализатор гидрирования органических соединений, в частности жиров.

Важной задачей является получение чистого никеля, не содержащего примесей. Конечное отделение никеля от других металлов часто осуществляют в виде карбонила Ni(CO)4. Это довольно простой способ, при котором получают никель высокой чистоты (до 99,99%). Полученный таким способом металл не требует дополнительной очистки электролизом. В промышленности таким методом отделяют никель от меди из конверторного пека (процесс Монда). Полученный продукт содержит 99,8% Ni.

В даной работе мы рассмотрели физические и химические свойства никеля, промышленные способы его добычи и очистки, свойства и применение химически чистого металлического никеля и его сплавов с другими металлами. Также мы изучили и описали свойства и метод получения тетракарбонила никеля, который является веществом, с помощью которого получают никель очень высокой чистоты.


1.Литературный обзор

1.1 Распространение в природе


Никель - элемент земных глубин (в ультраосновных породах мантии его 0,2%по массе). Существует гипотеза, что земное ядро состоит из никелистого железа; в соответствии с этим среднее содержание никеля в земле в целом по оценке около 3%. В земной коре, где никеля 3,2 * 10-3% (в мольных долях), он также тяготеет к более глубокой, так называемой базальтовой оболочке. Ni в земной коре - спутник Fe и Mg, что объясняется сходством их валентности (II) и ионных радиусов; в минералах двухвалентных железа и магния никеля входит в виде изоморфной примеси. Собственных минералов никеля известно 53 (важнейшие из них: кобальтин CoAsS (кобальтовый блеск), железоникелевый колчедан (Fe, Ni)9S8, никелин NiAs); большинство из них образовалось при высоких температурах и давлениях, при застывании магмы или из горячих водных растворов. Месторождения никеля связаны с процессами в магме и коре выветривания. Промышленные месторождения никеля (сульфидные руды) обычно сложены минералами никеля и меди. На земной поверхности, в биосфере никель - сравнительно слабый мигрант. Его относительно мало в поверхностных водах, в живом веществе. В районах, где преобладают ультраосновные породы, почва и растения обогащены никелем. Никель в нечистом виде впервые получил в 1751 шведский химик А. Кронстедт, предложивший и название элемента. Значительно более чистый металл получил в 1804 немецкий химик И. Рихтер. Название никель происходит от минерала купферникеля (NiAs), известного уже в 17 в. и часто вводившего в заблуждение горняков внешним сходством с медными рудами (нем. Kupfer - медь, Nickel - горный дух, якобы подсовывавший горнякам вместо руды пустую породу). С середины 18 в. никель применялся лишь как составная часть сплавов, по внешности похожих на серебро. Широкое развитие никелевой промышленности в конце 19 в. связано с нахождением крупных месторождений никелевых руд в Новой Каледонии и в Канаде и открытием "облагораживающего" его влияния на свойства сталей. История происхождения никеля и нахождения его в природе имеет большое познавательное значение. Никелъ и его аналоги — железо и кобальт — не только встречаются в недрах Земли, но и являются основными составляющими космических тел, попадающих на нашу планету в виде отдельных осколков — метеоритов или аэролитов. Эти тела, издавна известные как метеоритное железо, являются в основном сплавами железа с разным содержанием никеля и кобальта. Поэтому историю никеля можно рассматривать не только как историю происхождения и распределения его в геосферах Земли, но и как историю космоса и историю происхождения метеоритов. Она может быть прослежена начиная от недр Земли, ее различных глубинных геосфер и кончая метеоритами. Результаты исследовании метеоритов могут быть сопоставлены с новейшими исследованиями синтетических никелевых сплавов, в какой-то степени повторяющих природные химические составы железо-никелевых сплавов, входящих в основу метеоритных железных сплавов. Таким образом, никель является одним из древнейших металлов, обнаруженных совместно с железом в самородном состоянии, а также в виде различных минеральных образований. В своем знаменитом труде «Опыт описательной минералогии» В. И. Вернадский уделил много внимания описанию самородных элементов. Он впервые подробно осветил вопрос о самородном железе и самородных сплавах железа с никелем.

Используемые в промышленном производстве никелевые руды подразделяются на сульфидные медно-никелевые и силикатные. В сульфидных медно-никелевых рудах главными минералами являются пентландит, миллерит, халькопирит, кубанит, пирротин, магнетит, нередко сперрилит. Месторождения этих руд принадлежат к магматическим образованиям, приуроченным к кристаллическим щитам и древним платформам. Они располагаются в нижних и краевых частях интрузий норитов, перидотитов, габбродиабазов и др. пород основной магмы. Образуют залежи, линзы и жилы сплошных богатых и зоны менее богатых вкраплённых руд, характеризуемые различным соотношением пентландита к сульфидам меди и пирротину. Широким распространением пользуются вкрапленные, брекчиевидные и массивные руды. Содержание никеля в сульфидных рудах колеблется в пределах от 0,3 до 4% и более; соотношение Cu: Ni варьирует от 0,5 до 0,8 в слабомедистых и от 2 до 4 в высокомедистых сортах руд. Кроме Ni и Cu, из руд извлекается значительное количество Со, а также Au, Pt, Pd, Rh, Se, Te, S. Месторождения медно-никелевых руд известны в Росси в районе Норильска и в Мурманской области (район Печенги), в Канаде и Южной Африке. Силикатные никелевые руды представляют собой рыхлые и глиноподобные породы коры выветривания ультрабазитов, содержащие никель (обычно не менее 1%). С корами выветривания серпентинитов площадного типа связаны руды, в которых никельсодержащими минералами являются: нотронит, керолит, серпентин, гётит, асболаны. Эти никелевые руды характеризуются обычно невысоким содержанием Ni, но значительными запасами. С корами выветривания трещинного, контактово- карстового и линейно-площадного типов, формирующимися в сложных геологотектонических и гидрогеологических условиях, связаны более богатые руды. Главными минералами в них являются гарниерит, непуит, никелевый керолит, ферригаллуазит. Среди силикатных руд выделяются железистые, магнезиальные, кремнистые, глинозёмистые разности, обычно смешивающиеся для металлургической переработки в определённых соотношениях. Механическому обогащению никелевые руды не поддаются. В силикатных минералах содержится кобальт при соотношении Со: Ni порядка 1: 20 - 1: 30. В некоторых месторождениях совместно с силикатными никелевыми рудами залегают железо-никелевые руды с высоким содержанием Fe (50-60%) и Ni (1-1,5%). Никелевые месторождения выветривания известны в России на Среднем и Южном Урале, на Украине. Среди западных стран по размерам добычи никелевых минералов выделяются Канада и Новая Каледония.


1.2 Физические свойства


При обычных условиях никель существует в виде -модификации, имеющей гранецентрированную кубическую решётку. Но Ni., подвергнутый катодному распылению в атмосфере водорода, образует a-модификацию, имеющую гексагональную решётку плотнейшей упаковки, которая при нагревании выше 200°С переходит в кубическую. Компактный кубический никель имеет плотность 8,9 г/см3 (20 °С), атомный радиус 0,124 нм., ионные радиусы: Ni(2+) 0,079 нм., Ni(3+ ) 0,072 нм.; tпл 1453°С; tкип. около 3000 °С; удельная теплоёмкость при 20 °С 0,440 кДж/моль; температурный коэффициент линейного расширения 13,310-6 (0-100°С); теплопроводность (при 25 °С) равняется 14 (Hg = 1). Удельное электросопротивление при 20°С 6,84 мкОм-См; температурный коэффициент электросопротивления 6,8Ч10-3 (0-100 °С). Никель - ковкий и тягучий металл, из него можно изготовлять тончайшие листы и трубки. Предел прочности при растяжении 400-500 Мн/м2 (т. е. 40-50 кгс/мм2), предел упругости 80 Мн/м2, предел текучести 120 Мн/м2; относительное удлинение 40%; модуль нормальной упругости 205 Гн/м2; твёрдость по Бринеллю 600-800 Мн/м2. В температурном интервале от 0 до 631 К (верхняя граница соответствует точке Кюри) никель ферромагнитен. Ферромагнетизм никеля обусловлен особенностями строения внешних электронных оболочек (3d84s2) его атомов. Никель вместе с Fe (3d44s2) и Со (3d74s2), также ферромагнетиками, относится к элементам с недостроенной 3d- электронной оболочкой (к переходным 3d-металлам). Электроны недостроенной оболочки создают нескомпенсированный спиновый магнитный момент. Положительное значение обменного взаимодействия в кристаллах никеля приводит к параллельной ориентации атомных магнитных моментов, то есть к ферромагнетизму. По той же причине сплавы и ряд соединений никель (оксиды, галогениды и др.) магнитоупорядочены (обладают ферро-, реже ферримагнитной структурой). Никель входит в состав важнейших магнитных материалов и сплавов с минимальным значением коэффициента теплового расширения (пермаллой, монель-металл, инвар и другие).


1.3 Химические свойства


В химическом отношении Ni сходен с Fe и Со, но также и с Cu и благородными металлами. В соединениях проявляет переменную валентность (чаще всего 2- валентен). Ni - металл средней активности. Поглощает (особенно в мелкораздробленном состоянии) большие количества газов (H2, CO и др.); насыщение никеля газами ухудшает его механические свойства. Взаимодействие с кислородом начинается при 500°С; в мелкодисперсном состоянии металл пирофорен - на воздухе самовоспламеняется. В чистом кислороде никелевая проволока сгорает, разбрызгивая искры, с образованием оксида:


2Ni + O2 = 2NiO.


Нагретый мелкораздробленный никель соединяется с хлором и бромом (реакция сопровождается появлением пламени):


Ni + Cl2 = NiCl2.


Он реагирует также с мышьяком, сурьмой и фосфором:


Ni + As = NiAs;

Ni + Sb = NiSb.

Никель, содержащий большое количество фосфора, хрупок; однако небольшое содержание фосфора (около 0,3%) повышает способность металла к ковке и отливке. Под действием паров фосфора при высокой температуре образуется фосфид Ni3P2 в виде серой массы. В расплавленном состоянии никель легко поглощает углерод (до 6,25%). Соединение никеля с углеродом в твердом состоянии неустойчиво. Тем не менее при термическом разложении СО на мелкораздробленном никеле можно получить метастабильное соединение Ni3C (существование вещества установлено рентгенографически). Особенно энергично Ni реагирует с алюминием. При нагревании до 13000 С образуется соединение AlNi (реакция может протекать со взрывом). Кроме того, существуют соединения Al2Ni и Al3Ni, разлагающиеся при плавлении.

Металлический никель при умеренном нагревании разлагает газообразный аммиак на водород и азот. С последним никель непосредственно не соединяется. Порошкообразный металл в значительных количествах поглощает водород, особенно при повышенных температурах. Но даже при обычных условиях наблюдается значительное поглощение Н2. Несмотря на это, вопрос о существовании гидрида никеля определённого состава не решен до сих пор. На склонности никеля к окклюдированию водорода и активации его путём перехода в атомарное состояние основана способность Ni служить переносчиком водорода при гидрировании непредельных соединений, то есть его применение в качестве катализатора.

Никель склонен к образованию растворов с другими металлами. Так, он неограниченно растворяется в кобальте, и при этом не образует с ним соединений. Аналогично никель ведёт себя по отношению к марганцу при повышенных температурах. С хромом Ni также образует непрерывный ряд твёрдых растворов, но ни одного соединения. B системе Ni –Fe в твёрдом состоянии взаимная растворимость практически неограниченна, но при этом наблюдается образование фазы FeNi3. Сплавы никеля с различными металлами используются во всех важнейших отраслях промышленности.

В ряду напряжений Ni стоит правее Fe (их нормальные потенциалы соответственно -0,44 В и -0,24 В) и поэтому медленнее, чем Fe, растворяется в разбавленных кислотах, например:


Ni + 2HCl = NiCl2 + H2.


По отношению к воде никель устойчив. Органические кислоты действуют на никель лишь после длительного соприкосновения с ним. Серная и соляная кислоты медленно растворяют никель; разбавленная азотная - очень легко:


3Ni + 8HNO3 = 3Ni(NO3)2 + 2NO + 4H2O;


концентрированная HNO3 пассивирует металл, однако в меньшей степени, чем железо. При взаимодействии с кислотами образуются соли 2-валентного Ni.

Почти все соли Ni (II) и сильных кислот хорошо растворимы в воде, растворы их вследствие гидролиза имеют кислую реакцию. Труднорастворимые соли таких сравнительно слабых кислот, как угольная и фосфорная. Большинство солей никеля разлагается при прокаливании (600-800 °С). Одна из наиболее употребительных солей - сульфат NiSO4 кристаллизуется из растворов в виде изумрудно-зелёных кристаллов NiSO4* 7 Н2О - никелевого купороса. Сильные щёлочи на Ni не действуют, но он растворяется в аммиачных растворах в присутствии(NH4)2CO3 с образованием растворимых аммиакатов, окрашенных в интенсивно-синий цвет:

Страницы: 1, 2



© 2003-2013
Рефераты бесплатно, рефераты литература, курсовые работы, реферат, доклады, рефераты медицина, рефераты на тему, сочинения, реферат бесплатно, рефераты авиация, курсовые, рефераты биология, большая бибилиотека рефератов, дипломы, научные работы, рефераты право, рефераты, рефераты скачать, рефераты психология, рефераты математика, рефераты кулинария, рефераты логистика, рефераты анатомия, рефераты маркетинг, рефераты релиния, рефераты социология, рефераты менеджемент.