镍

[拼音]：nie

[外文]：nickel

一种化学元素，化学符号Ni，原子序数28，原子量58.69，属周期系Ⅷ族，是铁系(铁、钴、镍)元素之一。

发现

人们很早就知道一些镍矿和镍合金。中国在公元前200年就开始使用一种铜、镍、锌的合金，叫白铜。1751年由瑞典化学家和矿物学家A.F.克龙斯泰德发现并分离出来金属镍。英文名来自德文kupfernickel，原意是“假铜”。

存在

镍是一种相当丰富的元素，在地壳中的含量约为0.018％，占第23位，其含量大于铜、锌、铅三者的总和。重要的镍矿有镍黄铁矿[(Ni，Fe)xSy]、硅镁镍矿[(Ni，Mg)SiO3·nH2O]、针镍矿或黄镍矿(NiS)、红镍矿(NiAs)、褐铁矿[(Ni，Fe)O(OH)·nH2O]等。工业上有用的镍矿为硫化物矿和氧化物矿。动植物中只含少量镍，海水中仅有微量镍。镍有五种天然同位素：镍58、镍60、镍61、镍62、镍64。其中镍58含量最高。

物理性质

镍为银白色的金属；熔点1455℃，沸点2730℃，密度8.90克/厘米3。镍比铁硬和坚韧，有铁磁性和延展性，能导电和导热。金属镍有两种晶态：α镍为紧密的六方晶体；β镍为面心立方晶体。

化学性质

镍的电子构型为(Ar)3d84s2，氧化态为0、±1、+2、+3、+4。镍的化学性质与铁、钴相似，在常温下与水和空气不起作用，能抗碱性腐蚀。块状镍不燃，细镍丝可燃，特制细小多孔镍粒在空气中会自燃。镍能缓慢地溶于稀盐酸、硫酸和硝酸中，放出氢气。在氧化性溶液如发烟硝酸中，镍表面覆盖一层氧化膜而变成钝态。细粉末状的金属镍在加热时可吸收相当量的氢气。加热时镍与氧、硫、氯、溴等发生剧烈作用。镍也能与一氧化碳形成羰基化合物。

镍的主要氧化态为 ＋2，在强氧化剂作用下能产生Ni(Ⅲ)和Ni(Ⅳ)的价态，如氟的配阴离子NiF咶和NiF婇，但它们在水溶液中不稳定而产生Ni(Ⅱ)离子和氧气。Ni(Ⅰ)通常以配位状态存在，是反磁性的双核配合物，如K4[Ni2(CN)6]。-1氧化态的化合物如H2Ni2(CO)6，其中氢没有酸的作用。零价状态除金属镍外，最常见的是四羰基镍Ni(CO)4，还有Ni(PF3)4和[Ni(CN)4]4-等。Ni(Ⅱ)除形成各种化合物外，还可与无机、有机配体形成稳定的配合物，镍在配合物中的配位数为4或6。

化合物

（1） 氧化镍　有三种: 一氧化镍NiO为绿色粉末，热时为黄色；熔点1984℃，密度6.67克／厘米3；不溶于水，溶于硫酸、硝酸和盐酸，不溶于强碱而溶于氨水。另一种一氧化镍为黑色，不溶于水也不溶于酸。将一氧化镍在空气中加热到400℃，即氧化成三氧化二镍;加热到600℃，又还原为一氧化镍。一氧化镍在氢气中加热可还原成金属镍。在非氧化气氛中灼烧碳酸镍、氢氧化镍或硝酸镍即得一氧化镍;它可用于制造合金、颜料、陶瓷等。三氧化二镍Ni2O3为黑色有光泽粉末;相对密度4.84；不溶于水，溶于硫酸和硝酸并放出氧气，溶于盐酸并放出氯气，也溶于氨水。在空气中温和地加热分解碳酸镍、氢氧化镍、硝酸镍或400℃时加热一氧化镍，皆可制得三氧化二镍。它可用作玻璃、陶瓷、搪瓷的颜料，也用于蓄电池和制镍粉。二氧化镍NiO2为绿灰色粉末，得不到纯的化合物。溶于硫酸得到硫酸镍并产生氧气；与盐酸反应产生氯气;在190℃以上可被氢气还原。由悬浮于碱性溶液中的一氧化镍或氢氧化镍用过硫酸盐氧化而得。

（2）氢氧化镍Ni(OH)2（或NiO·xH2O） 为苹果绿色粉末；密度4.15克/厘米3;为相当强的碱；微溶于水，溶于酸，不溶于过量碱溶液，溶于氨水形成蓝色镍氨配离子。氢氧化镍加热到230℃即分解成一氧化镍;遇氧化剂可氧化成黑色的氢氧化高镍。将氢氧化钠溶液加入可溶性镍盐溶液，即沉淀出氢氧化镍。它可用于碱性蓄电池和镀镍等。

（3）碳酸镍NiCO3　为淡绿色晶体；不溶于水，溶于酸。碳酸镍加热至300℃以上，分解成一氧化镍和二氧化碳;300℃以上可被氢气还原成金属镍。这种镍分散度高，有良好的催化活性。将碳酸钠溶液加入可溶性镍盐中，即得碳酸镍。

（4）卤化镍　无水卤化镍的颜色随氟、氯、溴、碘的顺序而加深；氟化镍NiF2为淡黄色，氯化镍NiCl2为黄褐色，溴化镍NiBr2为暗褐色，碘化镍NiI2为黑色。它们由金属镍与相应的卤素作用而得。在通常条件下，卤化镍皆带6分子结晶水，为绿色。卤化镍由氧化镍、氢氧化镍或碳酸镍与相应的氢卤酸作用可得。水合氯化镍 NiCl2·6H2O为绿色片状结晶，灼烧则失水而成无水物。无水氯化镍的熔点为 1001℃，973℃时升华；在空气中易潮解，易溶于水、氨水和乙醇等有机溶剂。氯化镍在有机溶剂中的溶解度通常比氯化钴小，这个差异常被用来分离镍和钴的氯化物。氯化镍可制镍催化剂，镀镍，用于气体面具中吸收氨气，也可做试剂。

（5）硫酸镍NiSO4 为黄绿色晶体;848℃时分解；密度3.68克/厘米3;溶于水，不溶于乙醇、乙醚。容易与碱金属的硫酸盐形成硫酸复盐 M姟Ni(SO4)2·6H2O(MI为一价碱金属)。七水合硫酸镍NiSO4·7H2O为绿色晶体，溶于水和乙醇，由氧化镍或碳酸镍溶于硫酸中经浓缩而得。七水合物加热到99℃或在浓溶液中加热到约50℃，皆失一分子水而成六水合物。六水合物为翠绿色晶体，溶于水、乙醇和氨水;在103℃失去全部结晶水。水合硫酸镍可用于镀镍，制作镍催化剂和油漆催干剂。

（6）二（二甲基乙二肟）合镍 Ni(HC4H6N2O2)2 为猩红色晶状粉末；250℃时升华;不溶于水、乙酸、氨水，溶于稀酸和无水乙醇。结构式如

由氨性的镍盐溶液与二甲基乙二肟的酒精溶液反应而得。可做颜料，也用于分析化学中。

（7）乙酸镍Ni(C2H3O2)2·2H2O 为绿色晶体，有乙酸气味；受热分解；溶于水、乙醇和氨水。乙酸镍由氢氧化镍或碳酸镍与乙酸作用而得。可用作纺织品染色的媒染剂、染料制剂、镍催化剂和用于镀镍。

（8）二茂镍(π－C5H5)2Ni　又称二环戊二烯合镍。为深绿色晶体；熔点171～173℃；不溶于水，溶于大多数有机溶剂；有反磁性。二茂镍与二茂铁一样具有夹心型结构，其中镍的氧化数为＋2。二茂镍十分活泼，在空气中迅速分解，在丙酮、乙醚、乙醇中分解。二茂镍由溴化镍与环戊二烯钠NaC5H5反应而得；可做燃料的抗震剂和催化剂；有毒，吸入或皮肤接触都有害。

制法

由矿石中回收和提纯镍的方法主要有电解冶金、化学还原和羰基化三种。电解冶金法是将富集的硫化物矿石焙烧成氧化物，经火法还原，并铸成镍阳极，经电解在阴极得到高纯度镍。羰基化法是将镍的硫化物矿与一氧化碳反应生成挥发性的羰基镍，羰基镍经加热又分解成镍和一氧化碳，所得产物纯度高，不含钴。化学还原法是将镍的氧化物矿经矿石的化学浸出、共存元素的分离，然后用氢气在一定的压力和温度下还原镍的氧化物，得到金属镍。

应用

工业上大部分镍用来制不锈钢和其他抗腐蚀合金。镍与铜、铁、铬、钴、金等金属都能形成合金。不同组成的镍铜合金能做抗海水腐蚀材料、电阻合金、热交换器和冷凝器管道等。加镍、锌的铜基合金可做弹簧材料。不同组成的镍铁合金可做磁性材料和电灯、电子管的封接材料。不同组成的镍、铬、铁合金在高温下有抗氧化作用，可用于制造喷气飞机、蒸汽叶轮机和电热丝。镍还用于镀镍、陶瓷制品、镍镉电池、聚丙烯着色和玻璃着绿色；在化学中主要用作加氢催化剂（见催化氢化反应）。

毒性

金属镍毒性不大，水、土和食物中的痕量镍基本上对人体无害。镍化合物对人畜有毒，应尽量避免摄入。挥发性四羰基镍的毒性比一氧化碳还大。

参考书目

J.C.Bailar，ed.，Comprehensive Inorganic Chemis-try，Vol.3，Pergamon， Oxford， 1973.