Получение хлорида гексааминникеля
Министерство образования Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение высшего и профессионального
образования
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра неорганической химии
КУРСОВАЯ РАБОТА
Тема: Получение хлорид гексаминникеля(II).
Руководитель Селина Н.А
Студент: группы 3111 Попов
А.В.
Иркутск, 2002
|Содержание |стр. |
Содержание……..……………………………………………………………………2
Теоретическая часть
Общая характеристика подгруппы хрома……………………………………...3
Литературный обзор
1. Историческая справка…………………………………………………………….4
2. Распрастранение в природе……………………………………………………..4
2. Свойства никеля
1. Общие сведения……………………………………………………………..5
2. Получение……………………………………………………………………5
3. Физические и химические свойства………………………………………..6
4. Соединения никеля
1. Соединенпия одновалентного никеля………………………………………9
2. Соединение двухвалентного никеля………………………………………...9
3. Соединения трехвалентного никеля……………………………………..….10
4. Соединение четырехвалентного никеля……………………………………10
5. Применение………………………………………………………………………..11
Экспериментальная часть
1. Хлорид гексаминникеля (II)……………………………………………………..12
2. Методика получения……………………………...……………….……………..12
Литература….…………………………………………………………………………...13
Теоретическая часть
Общая характеристика семейства железа.
К элементам VIII группы семейства железа относятся железо, кобальт и
никель.
Таблица 1.
|Элемент |Порядковы|Конфигурация внешнего|Радиус, нм |Превый |
| |й номер в|и предвнешнего | |потенциал |
| |периодиче|электронных слоев | |ионизации |
| |ской | | | |
| |системе | | | |
| |элементов| | | |
| | | |атома |Иона | |
| | | | |Э2+ | |
|Fe |26 |3s23p63d64s2 |0,1227|0,0370|764 |
|Co |27 |3s23p63d74s2 |0,1181|0,0353|760 |
|Ni |28 |3s23p63d84s2 |0,1139|0,0337|739 |
Рассматриваемые элементы образуют химические связи за счет орбиталей
внешнего и предвнешнего электронных слоев (табл. 1). У атома железа
валентные электроны заполняют орбитали следующим образом:
Fe
|3d |4s |4p |
| | | | | | | | | |
При возбуждении атома железа один из спаренных 4s – электронов
переходит из 4s- в 4p- состояние. В результате этого у атома железа
оказывается 6 неспаренных электронов. В этом состоянии железо может
проявлять валентность, равную шести.
Атомы кобальта и никеля имеют аналогичную конфигурацию внешнего слоя.
Только у них число неспаренных электронов на 3d- подуровне соответственно
равно трем и двум.
Вследствии низкой электроотрицательности атомы семейства железа в своих
соединениях проявляют только положительные степени окисления. В наиболее
устойчивых соединениях кобальт и никель проявляют степень окисления 2+, а
железо 3+.
Литературный обзор
1. Историческая справка
В древности в Китае применяли сплав, названный «пакфондом» (packfond),
следующего состава: 13 –18% Ni, 50 - 66% Cu, остальное цинк или олово. Этот
сплав получали из медно – никелевых руд, добывавшихся на юге Китая, и он
служил для изготовления предметов искусстваЮ, монет, а позднее – для
изготовления огнестрельного оружия.
Металлический ниекль в загрязненном состоянии был получен Кронштадтом в
1751 г. и в чистом состоянии – Бергманом в 1775 г. Название “никель” было
дано по минералу купферникель, что означает “чертова медь”.
2. Распрастранение в природе
В природе никель находиться в самородном состоянии или в виде
соединений (сульфидов, арсенидов, тиоарсенидов, антимонидов, арсенатов,
силикатов, сульфатов, основных карбонатов) или же входит в состав различных
минералов. Содержание его в земной коре 1,8·10-2 вес.%
Никель встречается иногда в металлических метеоритах, содержащих
твердые растворы (сплавы) железо – никель с 2-7% Ni (камасит) или 30-75% Ni
(таенит). Метеориты, кроме металлического никеля, содержат его соединения,
например (Fe, Ni)9S8 –пентландит, (Fe, Ni)3С – когенит и (Fe, Ni)3P –
шрейберзит. Металлическое железо метеоритного происхождения содержит
никель.
В сернистых минералах никеля часто присутствуют такие элементы, как
медь, железо, кобальт, платина, платиновые металлы, золото, селен и теллур.
Наиболее важные минералы никеля следующие.
Миллерит, NiS, - минерал с наибольшим содержанием никеля; встречается в
виде желтых тригональных кристаллов с плотностью 5,2-5,6 г/см3 и твердостью
3-4 по шкале Мооса.
Пентландит, (Fe, Ni)9S8, встречается в виде желтых кубических
кристаллов с плотностью 4,5-5 г/см3 и твердостью 3 – 4 по шкале Мооса.
Никколит, NiAs, сопутствует сульфидам или арсенидам никеля и
самородному серебру; этот арсенид образует медно – красные гексагональные
кристаллы с плотностью 7,6-7,8 г/см3 и твердостью 5 по шкале Мооса.
Хлоанит, NiAs3-2 , имеет вид белых кубических кристаллов с
металлическим блеском, плотностью 6,4-6,8 г/см3 и твердостью 3,5 – 6 по
шкале Мооса.
Герсдорфит, NiAsS, находится в виде серебристо – белых, почти серых
кубических кристаллов с плотностью 5,6-6,2 г/см3 и твердостью 5,5 по шкале
Мооса.
Аннабергит, Ni3(AsO4)2·8H2O, встречается в окисленных зонах природных
арсенидов никеля и представляет собой зеленые моноклинные кристаллы,
обладающие стеклянным блеском, с плотностью 3 г/см3 и твердостью 2,5 - 3 по
шкале Мооса.
Гарниерит, Ni4Si4O10(OH)4·4H2O, встречается в виде сине – зеленых
гелей.
Ревдинскит, (Ni, Mg)6Si4O10(OH)8, образуется в зонах выветривания
силикатов магния с низким содержанием никеля и представляет собой сине –
зеленые моноклинные кристаллыс плотностью 2,5 – 3,2 г/см3 и твердостью 2
–2,5 по шкале Мооса.
Залежи минералов никеля находятся в Финляндии, Норвегии,
Великобритании, России, Германии, Франции, Испании,.. Италии, Чехословакии,
Румынии, Греции,. Южно –Африканской Республике, США, Канаде, на Кубе, в
Бразилии, Индонезии.
В малых количествах никель был обнаружен в спектре Солнца, нефтях,
морской воде, в организмах животных, многочисленных земных и морских
растениях и в некоторых насекомых.
3. Свойства никеля.
1. Общие сведения
Никель Ni – металл побочной подгруппы VIII группы. Порядковый номер 28,
атомный вес равен 58,71. Валентность (I), II, (III), (IV). Массовые числа
природных изотопов 58, 60, 62, 61, 64. Массовые числа искусственных
изотопов 56, 57, 59, 63, 65, 66.
Электронная структура атома никеля: K·L·3s23p63d8·4s2. Электронная
структура атома никеля и катиона Ni=2 для 3d- и 4s- орбиталей:
3d8 4s2
3d8 4s
| | | | | | | | | | | | | | | | | |
Ni
Ni2+
2. Получение
Металлический никель можно получить восстановлением при нагревании
окислов никеля NiO, Ni2O3, Ni3O4(Ni2O, Ni4O) водородом, окисью углерода,
углеродом, алюминием, кремнием, бором или другими восстановителями. В
результате восстановления окиси никеля водородом при 270 - 280° образуется
порошкообразный пирофорный никель, а при 350 - 400° - порошкообразный, но
довольно усточивый металлический никель. Для ускорения восстановления окиси
никеля(II) водородом процесс ведут при 600 - 700°.
Окись углерода восстанавливает NiO, начиная от температуры 250 - 300°.
Процесс протекает быстро и полностью заканчивается к 700 - 900°.
При прокаливании (1250°) брикетов, образованных из NiO в пасты,
состоящей из пшеничной муки и древесного угля, образуется порошок
металлического никеля, а при сильном прокаливании в электрических печах
смеси NiO с древесным углем и известью образуется расплавленный
металлический никель. Восстановление окиси никеля (II) твердым углем
начинается примерно при 600° и полностью завершается при 1000°.
Алюмо- и кремнетермическое восстановление окиси никеля(II) описывается
уравнениями
3NiO +2Al = 3Ni + Al2O3 + 218,10 ккал
2NiO + Si = 2Ni +SiO2 + 91,44 ккал
Алюмо- или кремнетермическим восстановлением, а также восстановлением
углем (при нагревании) смеси окиси никеля с окислами железа получают сплавы
железо – никель(ферроникель), которые обычно содержат и элемент –
восстановитель. Сильно карбидизированные сплавы железо – никель
используются непременно для получения сталей.
Металлический никель можно получить восстановлением безводного хлорида
никеля NiCl2 водородом при = 600°.
Металлический никель получают также электролитическим путем. Осадки
электролитического никеля содержат значительное количество водорода
(поскольку никель осаждается в условиях высокой катодной поляризации) и и
образованы из мелких кристаллов, твердость которых превосходит твердость
плавленного или отпущенного металла. Электролитическим методом можно
получить порошок, чешуйки или хрупкую массу никеля. Для получения порошка
электролитического никеля используют электролиты содержащие простые или
двойные соли, и аммиачные электролиты, содержащие соединения
никеля.Порошкообразный металлический никель получается легче, чем
порошкообразное железо, поскольку электролит более устойчив, а порошок
никеля обладает меньшей склонностью к окислению. Для электролитического
получения металлического никеля можно использовать различные растворы,
содержащие соли никеля. Электролиз осуществляется в условиях определенных
pH, температуры и катодной плотности тока.
Анодный шлам, образующийся при электролитическом получении или
рафинировании никеля, служит, как уже отмечалось, для извлечения химически
неактивных металлов, например платины или платиновых металлов.
3. Физические и химические свойства
В компактном состоянии никель – металл блестящего серебристо – серого
цвета (после полировки появляется красивый металлический блеск); может
существовать в двух модификациях: ?- Ni – структура с плотной
гексагональной упаковкой и ?- Ni – с кубической гранецентрированной
решеткой.
Никель в коллоидном состоянии получают восстановлением водородом
колоидного раствора Ni(OH)2 при каталитическом действии коллоидного
паладия, восстановлением различных соединений никеля водородом, гидразином,
фенилгидразином, дихлоридом олова и др. в присутствии спирта, бензола,
диоксана, эфира или ацетона, а также при образовании электрической дуги
между двумя никеливыми электродами в воде в присутствии восстановителя или
защитного коллоида, обладающего восстановительными свойствами. |
