Nikiel
Podstrony: 1 [2] [3] [4]
Miejsce aktywne, centrum aktywne, centrum katalityczne – część cząsteczki, która jest bezpośrednio zaangażowana w reakcji chemicznej. W przypadku prostych cząsteczek, takich jak np. kwasy nieorganiczne w reakcję zaangażowana jest cała cząsteczka. W przypadku dużych i złożonych cząsteczek, takich jak np. enzymy, polimery syntetyczne i niektóre rozbudowane związki metaloorganiczne, tylko niewielka część cząsteczki jest rzeczywiście zaangażowana w reakcję, a jej reszta pozostaje praktycznie bierna.Ceramika – w rozumieniu tradycyjnym, tworzywa i wyroby otrzymywane w wyniku wypalenia odpowiednio uformowanej gliny. Nazwa tych wyrobów wywodzi się z greckiego określenia κεραμικός (keramikos), które pochodzi z kolei od słowa κέραμος (keramos – ziemia, glina).
Nikiel jest pierwiastkiem chemicznym o symbolu Ni i liczbie atomowej 28. Jest biało-srebrzystym metalem o lekkim złotym zabarwieniu. Nikiel należy do grupy metali przejściowych, charakteryzuje się typową dla tej grupy metali twardością i ciągliwością. Czysty nikiel wykazuje stosunkowo dużą aktywność chemiczną, która jest szczególnie widoczna kiedy metal jest w postaci proszku, co zwiększa powierzchnię, na której zachodzi reakcja. W większych bryłach metalu, w temperaturze pokojowej nikiel jest mało aktywny chemicznie, reaguje on powoli z powietrzem ze względu na tworzenie się ochronnej warstwy tlenkowej na powierzchni. Mimo to nikiel jest na tyle podatny na utlenianie, że w skorupie ziemskiej nie występuje on w postaci rodzimej, wyjątkiem są meteoryty żelazowo-niklowe, w których nikiel występuje w postaci stopu z żelazem. Uważa się, że stop żelazowo-niklowy znajduje się w jądrze Ziemi. Ze względu na powolne tempo utleniania niklu w temperaturze pokojowej uważa się, że metal ten jest odporny na korozję. Było to powodem używania go dawniej do platerowania żelaza i mosiądzu używanego do konstrukcji aparatury chemicznej, a także stosowania go w pewnych stopach utrzymujących połysk, takich jak między innymi nowe srebro.
Nikiel jest jednym z czterech pierwiastków (obok żelaza, kobaltu i gadolinu), które są ferromagnetykami w temperaturze pokojowej. Trwałe magnesy wykonane z alniko, zawierające do 26% niklu, są pod względem mocy pomiędzy magnesami trwałymi opartymi na żelazie, a magnesami opartymi na metalach ziem rzadkich. Metal jest głównie używany do produkcji stopów; około 60% światowej produkcji niklu jest używane do produkcji stali nierdzewnej. Inne stopy i nadstopy niklu stanowią większość z pozostałych zastosowań niklu, a tylko ok. 3% światowej produkcji niklu jest wykorzystywana do produkcji związków niklu. Jako pierwiastek nikiel ma wiele niszowych zastosowań, takich jak np. katalizator w hydrogenacji, produkcji soli niklu używanych w galwanotechnice czy barwieniu ceramiki. Znanych jest osiem enzymów zawierających w swoim centrum aktywnym nikiel.
Właściwości[ | edytuj kod]
Właściwości fizyczne i atomowe[ | edytuj kod]
Nikiel jest srebrzysto-białym metalem z delikatnym złotym odcieniem charakteryzujący się bardzo wysokim połyskiem. Należy do metali przejściowych, który jest twardy i ciągliwy Jest jednym z 4 metali, który jest ferromagnetykiem w pobliżu temperatury pokojowej (inne to żelazo, kobalt i gadolin. Jego temperatura Curie wynosi 355 °C, co oznacza, że powyżej tej temperatury staje się paramagnetykiem. Komórka sieciowa niklu jest ściennie-centrowanym sześcianem z parametrem sieci przestrzennej na poziomie 0,352 nm, co daje promień atomowy 0,124 nm. Sieć krystaliczna niklu jest stabilna do ciśnienia 70 GPa. Ma 29 izotopów z przedziału mas 50-78, z których 5 (58, 60, 61, 62, 64) jest trwałych.
Konfiguracja elektronowa[ | edytuj kod]
Atom niklu posiada dwie konfiguracje [Ar] 3d 4s i [Ar] 3d 4s, (symbol [Ar] odnosi się do struktury elektronowej argonu), które są bardzo bliskie siebie energetycznie. Co do jedynej konfiguracji elektronowej niklu toczy się dyskusja, ze względu na to, że struktura [Ar] 4s 3d, która może być również zapisana jako [Ar] 3d 4s, jest zgodna z regułą Madelunga (Hunda), która przewiduje, że 4s jest zapełniona przed 3d. Stwierdzenie to wsparte jest wynikami doświadczalnymi, które potwierdzają że najniższy stan energetyczny atomu niklu występuje przy 3d 4s, a szczególnie przy 3d(F, J = 4 poziom). Średnia energia konfiguracji [Ar] 3d 4s jest w rzeczywistości niższa niż średnia energia stanu konfiguracji [Ar] 3d 4s Z tego powodu przyjmuje się stan podstawowy konfiguracji atomu niklu jako[Ar] 3d 4s.
Izotopy[ | edytuj kod]
Izotopy niklu posiadają zakres masy atomowej od (Ni) do 78 u (Ni). Naturalnie występujący nikiel składa się z pięciu stabilnych izotopów:Ni, Ni, Ni, Ni i Ni, z Ni, który jest najbardziej rozpowszechnionym izotopem niklu (68,077% występowania w naturze). Izotopy niklu cięższe niż 62u nie mogą być wytworzone na drodze fuzji jądrowej bez utraty energii. Nikiel-62 posiada najwyższą średnią energię jądrową wiązania nukleonu w nuklidzie – 8,7946MeV/nukleon. Jego energia wiązania jest wyższa niż energie wiązania izotopów żelaza 56 i 58, które błędnie uważa się za najmocniej związane nuklidy.
Stabilny izotop Ni-60 jest produktem rozpadu wygasłego radionuklidu Fe-60 (czas półtrwania 2,6 mln lat). Ponieważ Fe-60 ma tak długi okres półtrwania, jego obecność w materiale z Układu Słonecznego może tworzyć obserwowalne zmiany w składzie izotopowym Ni-60. Stąd też zawartość Ni-60 w materiale pozaziemskim może dostarczać wskazówek co do genezy i kształtowania się Układu Słonecznego.
Scharakteryzowano 18 radioizotopów niklu, spośród których najtrwalszymi są; nikiel-59 o okresie półtrwania 76 000 lat, nikiel-63 – 100,1 lat, i nikiel-56 – 6,077 dnia.Pozostałe radioizotopy nie są trwalsze niż 60 godzin, z czego większość posiada okres półtrwania krótszy niż 30 sekund. Radioaktywny nikiel-56 jest produkowany przez proces spalania krzemu w gwiazdach oraz późniejsze uwolnienie go w wybuchu supernowej typu Ia. Krzywa blasku tych supernowych w środkowym i końcowym okresie ich życia odpowiada rozpadowi poprzez wychwyt elektronu niklu-56 do kobaltu-56 i ostatecznie do żelaza-56.
Nikiel-59 znalazł zastosowanie w geochemii izotopowej, między innymi do datowania ziemskiego wieku meteorytów i określania zawartości pozaziemskiego pyłu w lodzie i osadach. Nuklid Ni-48, odkryty w 1999 roku jest najbogatszym w protony ciężkim izotopem. Z 28 protonami i 20 neutronami Ni-48 jest „podwójnie magiczny” i stąd wyjątkowo stabilny.
Właściwości chemiczne[ | edytuj kod]
Nikiel w związkach występuje najczęściej na II, rzadziej na III stopniu utlenienia. Tworzy szereg związków kompleksowych, takich jak niklocen czy fosfiny i karbonylki niklu, które znalazły zastosowanie jako katalizatory wielu reakcji, m.in. na kompleksach niklu oparte są katalizatory polimeryzacji polietylenu wysokociśnieniowego.
Właściwości biologiczne[ | edytuj kod]
U niektórych osób kontakt z przedmiotami zawierającymi nikiel prowadzi do stanów zapalnych, w tym do alergii.
Podstrony: 1 [2] [3] [4]