從錢幣到電池 新能源化學元素巡禮:鎳
鎳是鐵系第三元素(詢底價|查參配),外觀上面和鐵、鈷一樣,高純度情況下都是銀白色密度很高的金屬非常的堅硬,高純度鎳棒常在實驗室作為電極使用,顆粒狀的鎳也叫鎳花在實驗室中使用的更多。
鎳金屬的穩(wěn)定性極高,鎳顆粒直接在高溫火焰下灼燒,部分位置會像鐵一樣生成黑色氧化物,還有些部位會被亮藍色氧化物包裹。鎳有三種氧化物,即氧化亞鎳(NiO),四氧化三鎳(Ni3O4)及三氧化二鎳(Ni2O3)。三氧化二鎳僅在低溫時穩(wěn)定,加熱至400~450℃,即離解為四氧化三鎳,進一步提高溫度最終變成氧化亞鎳。
高純度鎳對酸腐蝕也有很高抗性,鎳花置于硫酸中加熱只會產(chǎn)生少量氣泡,室溫中放置一周也只會讓溶液微微變綠,參加反應的鎳少得可憐,如果你加大硫酸的濃度,鎳會和鐵一樣發(fā)生鈍化,表面產(chǎn)生致密的氧化物保護內(nèi)部的鎳,導致反應停止。
強堿對于鎳來說也是一樣,甚至在熔融氫氧化物的時候主要使用的都是鎳制坩堝,離譜的是單質(zhì)氟的相關(guān)反應實驗也采用鎳制容器,鎳連被稱作死亡元素的單質(zhì)氟都不怕,(氟是鹵素元素,單質(zhì)氟化學性質(zhì)極其活躍,最強的氧化劑之一,甚至在一定條件下能夠和部分惰性氣體反應)。
鎳的化學性質(zhì)過于穩(wěn)定,所以實驗室中采用的大多是顆粒更細的鎳粉。鎳粉制取可以采用氧化鎳與氫氣反應,這個反應的制取量小,純度不高。
氧化鎳與氫氣加熱生成鎳粉與水
更純的鎳粉則是采用四羰基合鎳的熱分解來得到的,四羰基鎳是一種劇毒氣體,蒸汽混合空氣見火星還會爆炸,所以用這玩意兒制鎳很可能就要造鎳了,危。實驗室里四羰基合鎳難以保存,所以工業(yè)上多采用羰基鎳粉來制備純鎳。制備鎳粉還可以通過分解鎳的另一種化合物二茂鎳來獲得,深綠色晶體狀的二環(huán)戊二烯合鎳Ni(C5H5)2對熱敏感需要充氮氣保存。
鎳粉活潑性就很高了,和稀硫酸反應就和之前完全不同,加熱后會劇烈反應快速溶解在硫酸之中,溶液的顏色也轉(zhuǎn)為綠色,這個溶液可以提純出七水合硫酸鎳。鎳和稀硝酸反應會更加的暴力,稍微一加熱鎳粉就消失不見了。
鎳粉與稀硫酸反應(上)鎳粉與稀硝酸反應(下)
鎳與強堿反應與和強酸完全不同,鎳粉甚至無法和大部分強堿進行反應,氫氧化鎳的制取只能采用土辦法,往鎳鹽溶液中添加強堿制取的氫氧化鎳。
硫酸鎳與氫氧化鉀反應生成氫氧化鎳和硫酸鉀
鎳粉和氧氣可以很輕松的反應,如果在反應中摻雜點水蒸氣,鎳粉甚至能夠自燃,生成的鎳氧化物是綠色粉末狀,沒錯和抹茶粉一模一樣,很容易和強酸生成對應的鎳鹽。與氧氣長時間反應,會生成三價鎳組成的三氧化二鎳,3價鎳是一種超強的氧化劑,在氧化反應中會被還原成穩(wěn)定的2價鎳。
鎳粉非常的怕氨水,鎳粉和濃氨水的混合物放在一起加熱,鎳粉很容易就被氨水侵蝕,氨對于鎳離子有非常強大的絡合能力。在鎳鹽溶液中加入濃氨水,氨能夠趕跑鎳鹽水合物中的水,行程氨絡合離子。在三元前驅(qū)體制取中需要用到一定濃度的氨水最為絡合劑。
六水合硫酸鎳與濃氨水反應
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