Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Оксид никеля (II)
Оксид никеля (II)
Оксид никеля (II)
Имена
Название ИЮПАК
Оксид никеля (II)
Другие имена

Оксид никеля Оксоникель
Идентификаторы
ECHA InfoCard100.013.833 Отредактируйте это в Викиданных
Номер RTECS
  • QR8400000
UNII
Характеристики
NiO
Молярная масса74,6928 г / моль
Внешностьзеленое кристаллическое твердое вещество
Плотность6,67 г / см 3
Температура плавления 1955 ° С (3551 ° F, 2228 К)
незначительный
Растворимостьрастворим в KCN
+ 660,0 · 10 −6 см 3 / моль
2,1818
Термохимия
-240,0 кДж / моль
Опасности
Паспорт безопасностиДжей Ти Бейкер
Carc. Кот. 1
Токсичный ( T )
NFPA 704 (огненный алмаз)
точка возгоранияНегорючий
Смертельная доза или концентрация (LD, LC):
5000 мг / кг (крыса, перорально) [1]
Родственные соединения
Другие анионы
Селенид
никеля (II) Теллурид никеля (II)
Другие катионы
Оксид палладия (II)
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
проверитьY проверить  ( что есть   ?)проверитьY☒N
Ссылки на инфобоксы

Оксид никеля (II) - это химическое соединение с формулой NiO . Это основной оксид никеля. [3] Он классифицируется как оксид основного металла. Ежегодно производится несколько миллионов килограммов разного качества, в основном в качестве промежуточного продукта при производстве никелевых сплавов. [4] Минералогическая форма NiO , бунзенит , встречается очень редко. Были заявлены другие оксиды никеля (III) , например: Ni
2О
3и NiO
2, но они еще не подтверждены рентгеновской кристаллографией . [3]

Производство [ править ]

NiO можно получить несколькими способами. При нагревании выше 400 ° C порошок никеля реагирует с кислородом с образованием NiO . В некоторых промышленных процессах зеленый оксид никеля получают путем нагревания смеси порошка никеля и воды до 1000 ° C, скорость этой реакции может быть увеличена добавлением NiO . [5] Самый простой и наиболее успешный метод получения - пиролиз соединений никеля (II), таких как гидроксид, нитрат и карбонат , которые дают светло-зеленый порошок. [3] Синтез элементов путем нагревания металла в кислороде может давать порошки от серого до черного, что указывает на нестехиометрию . [3]

Структура [ править ]

NiO принимает структуру NaCl с октаэдрическими узлами Ni 2+ и O 2- . Концептуально простая структура широко известна как структура каменной соли. Как и многие другие бинарные оксиды металлов, NiO часто нестехиометрический, что означает, что соотношение Ni: O отклоняется от 1: 1. В оксиде никеля эта нестехиометрия сопровождается изменением цвета, при этом стехиометрически правильный NiO становится зеленым, а нестехиометрический NiO - черным.

Заявления и реакции [ править ]

NiO имеет множество специализированных применений, и обычно различают «химический класс», который представляет собой относительно чистый материал для специальных применений, и «металлургический класс», который в основном используется для производства сплавов. Он используется в керамической промышленности для изготовления фритт, ферритов и глазурей для фарфора. Спеченный оксид используется для производства никелевых сталей. Гийом выиграл 1920 Нобелевскую премию по физике за его работу на стальных сплавах никеля , которые он назвал инвар и элинварными .

NiO - обычно используемый материал для переноса дырок в тонкопленочных солнечных элементах. [6] Он также был компонентом никель-железной батареи , также известной как батарея Эдисона, и является компонентом топливных элементов . Это предшественник многих солей никеля, используемых в качестве специальных химикатов и катализаторов. Совсем недавно NiO использовался для изготовления никель-кадмиевых аккумуляторных батарей, используемых во многих электронных устройствах, вплоть до разработки экологически более совершенной NiMH батареи. [5] NiO , анодный электрохромный материал, широко изучался в качестве противоэлектродов с оксидом вольфрама, катодным электрохромным материалом, в дополнительных электрохромных устройствах .

Ежегодно производится около 4000 тонн NiO химической чистоты . [4] Черный NiO является предшественником солей никеля, которые образуются при обработке минеральными кислотами. NiO - универсальный катализатор гидрирования.

Нагревание оксида никеля с водородом, углеродом или оксидом углерода восстанавливает его до металлического никеля. Он соединяется с оксидами натрия и калия при высоких температурах (> 700 ° C) с образованием соответствующего никелата . [5]

Электронная структура [ править ]

NiO полезен для иллюстрации несостоятельности теории функционала плотности (с использованием функционалов, основанных на приближении локальной плотности ) и теории Хартри – Фока для объяснения сильной корреляции . Термин сильная корреляция относится к поведению электронов в твердых телах, которое плохо описывается (часто даже не качественно) простыми одноэлектронными теориями, такими как приближение локальной плотности (LDA) или теория Хартри – Фока. [7] [ необходима ссылка ]Например, на первый взгляд простой материал NiO имеет частично заполненную 3d-зону (атом Ni имеет 8 из 10 возможных 3d-электронов), и поэтому можно ожидать, что он будет хорошим проводником. Однако сильное кулоновское отталкивание (эффект корреляции) между d-электронами превращает NiO в изолятор Мотта с широкой запрещенной зоной . Таким образом, сильно коррелированные материалы имеют электронные структуры, которые не являются ни просто свободными электронами, ни полностью ионными, а представляют собой смесь того и другого. [8] [9]

Риски для здоровья [ править ]

Длительное вдыхание NiO повреждает легкие, вызывая поражения и в некоторых случаях рак. [10]

Расчетный период полураспада NiO в крови составляет более 90 дней. [11] NiO имеет длительное полупериод удержания в легких; после введения грызунам он сохранялся в легких более 3 месяцев. [12] [11] Оксид никеля классифицируется как канцероген для человека [13] [14] [15] [16] [17] [18] » на основании повышенного риска респираторного рака, наблюдаемого в эпидемиологических исследованиях рабочих завода по переработке сульфидной руды. [19]

В двухлетнем исследовании ингаляции зеленого NiO, проведенного Национальной токсикологической программой, были получены некоторые доказательства канцерогенности у крыс F344 / N, но у самок мышей B6C3F1 - двусмысленные доказательства; у самцов мышей B6C3F1 не было доказательств канцерогенности. [13] Хроническое воспаление без фиброза наблюдалось в двухлетних исследованиях.

Ссылки [ править ]

  1. ^ «Металлический никель и другие соединения (как Ni)» . Немедленно опасные для жизни или здоровья концентрации (IDLH) . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  2. ^ "Паспорт безопасности" (PDF) . Государственный университет Северо-Западного Миссури .
  3. ^ а б в г Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1984). Химия элементов . Оксфорд: Pergamon Press . С. 1336–37. ISBN 978-0-08-022057-4.
  4. ^ a b Kerfoot, Дерек GE (2000). «Никель». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. DOI : 10.1002 / 14356007.a17_157 .
  5. ^ a b c «Справочник по неорганическим химическим веществам», Прадняк, Прадёт; Публикации McGraw-Hill, 2002 г.
  6. ^ Ди Джироламо, Диего; Маттеоччи, Фабио; Косасих, Феликс Утама; Чистякова, Ганна; Цзо, Вэйвэй; Дивитини, Джорджио; Корте, Ларс; Ducati, Катерина; Ди Карло, Альдо; Дини, Данило; Абате, Антонио (август 2019). «Стабильность и темновой гистерезис коррелируют в перовскитных солнечных элементах на основе NiO». Современные энергетические материалы . 9 (31): 1901642. DOI : 10.1002 / aenm.201901642 .
  7. ^ Hüfner, S. (1994-04-01). «Электронная структура NiO и родственных соединений 3d-переходных металлов». Успехи физики . 43 (2): 183–356. Bibcode : 1994AdPhy..43..183H . DOI : 10.1080 / 00018739400101495 . ISSN 0001-8732 . 
  8. ^ Kuiper, P .; Kruizinga, G .; Ghijsen, J .; Савацкий, Джорджия; Вервей, Х. (1989). «Характер дырок в Li x Ni 1 − x O и их магнитное поведение». Письма с физическим обзором . 62 (2): 221–224. Bibcode : 1989PhRvL..62..221K . DOI : 10.1103 / physrevlett.62.221 . ISSN 0031-9007 . PMID 10039954 .  
  9. Перейти ↑ Mott, NF (1949). «Основы электронной теории металлов с особым упором на переходные металлы». Труды физического общества. Раздел A . 62 (7): 416–422. Bibcode : 1949PPSA ... 62..416M . DOI : 10.1088 / 0370-1298 / 62/7/303 . ISSN 0370-1298 . 
  10. ^ "Исследования токсикологии и канцерогенеза оксида никеля", Департамент здравоохранения и социальных служб США, № 451, 07/1996
  11. ^ a b Инглиш, JC, Паркер, RDR, Sharma, RP и Oberg, SG (1981). Токсикокинетика никеля у крыс после интратрахеального введения растворимой и нерастворимой формы. Am Ind Hyg Assoc J. 42 (7): 486-492.
  12. ^ Бенсон, JM, Барр, Е.Б., Бехтольда, мы, Ченг, Ю.С.., Dunnick, Дж.К., Истины, мы, Hobbs, СНО, Кеннеди, СНО & Клены, КР (1994). Судьба вдыхаемого оксида никеля и субсульфата никеля у крыс F344 / N. Вдыхайте токсикол 6 (2): 167-183.
  13. ^ а б Национальная программа токсикологии (NTP) (1996). Исследования токсикологии и канцерогенеза оксида никеля (CAS № 1313-99-1) на крысах F344 и мышах B6C3F1 (исследования при вдыхании) DHHS США. NTP TR 451. Публикация NIH № 96-3367.
  14. ^ Сандерман, Ф.В., Хопфер, С.М., Найт, Дж. А., Маккалли, Канзас, Чекутти, А.Г., Торнхилл, П.Г., Конвей, К., Миллер, К., Патиерно, С.Р. и Коста, М. (1987). Физико-химические характеристики и биологические эффекты оксидов никеля. Канцерогенез 8 (2): 305-313.
  15. ^ IARC (2012). «Никель и соединения никеля» IARC Monogr Eval Carcinog Risks Risks Hum, Volume 100C: 169-218. (https://monographs.iarc.fr/ENG/Monographs/vol100C/mono100C-10.pdf).
  16. ^ Регламент (ЕС) № 1272/2008 Европейского парламента и Совета от 16 декабря 2008 г. по классификации, маркировке и упаковке веществ и смесей, изменяющий и отменяющий Директивы 67/548 / EEC и 1999/45 / EC и изменяющий Регламент (ЕС) № 1907/2006 [OJ L 353, 31.12.2008, стр. 1]. Приложение VI. www.eur-lex.europa.eu/legal-content/en/TXT/?uri=CELEX%3A32008R1272 По состоянию на 13 июля 2017 г.
  17. ^ Согласованная на глобальном уровне система классификации и маркировки химических веществ (СГС), пятое пересмотренное издание, ООН, Нью-Йорк и Женева, 2013 г. PDF unece.org По состоянию на 13 июля 2017 г.
  18. ^ NTP (Национальная программа токсикологии). 2016. «Отчет о канцерогенных веществах», 14- е издание; Парк исследовательского треугольника, Северная Каролина: Министерство здравоохранения и социальных служб США, Служба общественного здравоохранения. https://ntp.niehs.nih.gov/pubhealth/roc/index-1.html По состоянию на 13 июля 2017 г.
  19. ^ Международный комитет по канцерогенезу никеля в человеке (ICNCM). (1990). Отчет Международного комитета по никелевому канцерогенезу у человека. Сканировать. J. Work Environ. Здоровье. 16 (1): 1-82.

Внешние ссылки [ править ]

  • Бунзенит на mindat.org
  • Минеральные данные бунзенита