Оксид никеля (II) - Nickel(II) oxide

Оксид никеля (II)
Оксид никеля (II)
Оксид никеля (II)
Имена
Название ИЮПАК
Оксид никеля (II)
Другие имена
Окись 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 / см3
Температура плавления 1955 ° С (3551 ° F, 2228 К)
незначительный
Растворимостьрастворим в KCN
+660.0·10−6 см3/ моль
2.1818
Термохимия
-240,0 кДж / моль
Опасности
Паспорт безопасностиДжей Ти Бейкер
Carc. Кот. 1
Токсичный (Т)
NFPA 704 (огненный алмаз)
точка возгоранияНегорючий
Смертельная доза или концентрация (LD, LC):
5000 мг / кг (крыса, перорально)[1]
Родственные соединения
Другой анионы
Селенид никеля (II)
Теллурид никеля (II)
Другой катионы
Оксид палладия (II)
Если не указано иное, данные для материалов приводятся в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
проверитьY проверять (что 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, очень редко. Другой оксиды никеля (III) были заявлены, например: Ni
2О
3 и NiO
2, но они еще не доказаны Рентгеновская кристаллография.[3]

Производство

NiO можно приготовить 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 нестехиометрия.[3]

Структура

NiO принимает NaCl структура, с восьмигранный Ni2+ и O2− места. 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 является зеленым, а нестехиометрический. NiO быть черным.

Заявки и реакции

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. Шарль Эдуард Гийом выиграл 1920 Нобелевская премия по физике за работу над сплавами никелевой стали, которые он инвар и Элинвар.

NiO также был составной частью никель-железный аккумулятор, также известная как батарея Эдисона, и является компонентом в топливные элементы. Это предшественник многих солей никеля, используемых в качестве специальные химикаты и катализаторы. В последнее время, NiO использовался для изготовления никель-кадмиевых аккумуляторов, используемых во многих электронных устройствах, до разработки экологически более совершенных никель-металлгидридных аккумуляторов.[5] NiO анодный электрохромный материал, были широко изучены как противоэлектроды с оксидом вольфрама, катодным электрохромным материалом, в дополнительных электрохромные устройства.

Около 4000 тонн химического сорта NiO выпускаются ежегодно.[4] Чернить NiO является предшественником солей никеля, которые возникают при обработке минеральными кислотами. NiO представляет собой универсальный катализатор гидрирования.

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

Электронная структура

NiO полезен для иллюстрации отказа теория функционала плотности (с использованием функционалов на основе приближение локальной плотности ) и Теория Хартри – Фока учитывать сильная корреляция. 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.[6][нужна цитата ] 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 делает NiO вместо широкой запрещенной зоны. Изолятор Мотта. 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.[7][8]

Риск для здоровья

Длительное вдыхание NiO повреждает легкие, вызывая поражения и в некоторых случаях рак.[9]

Расчетный период полураспада NiO в крови составляет более 90 дней.[10] NiO имеет длительное полупериод удержания в легких; после введения грызунам он сохранялся в легких более 3 месяцев.[11][10] Оксид никеля классифицируется как канцероген для человека[12][13][14][15][16][17] на основании повышенного риска респираторного рака, наблюдаемого в эпидемиологических исследованиях у рабочих завода по переработке сульфидных руд.[18]

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.[12] Хроническое воспаление без фиброза наблюдалось в двухлетних исследованиях.

Рекомендации

  1. ^ «Металлический никель и другие соединения (как Ni)». Немедленно опасные для жизни и здоровья концентрации (IDLH). Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  2. ^ "Паспорт безопасности" (PDF). Северо-западный государственный университет штата Миссури.
  3. ^ а б c d Гринвуд, Норман Н.; Эрншоу, Алан (1984). Химия элементов. Оксфорд: Pergamon Press. С. 1336–37. ISBN  978-0-08-022057-4.
  4. ^ а б Керфут, Дерек Г. Э. (2000). «Никель». Энциклопедия промышленной химии Ульмана. Вайнхайм: Wiley-VCH. Дои:10.1002 / 14356007.a17_157.
  5. ^ а б c "Справочник неорганических химикатов", Прадняк, Прадёт; Публикации McGraw-Hill, 2002 г.
  6. ^ Хюфнер, С. (1994-04-01). «Электронная структура NiO и родственных соединений 3d-переходных металлов». Успехи в физике. 43 (2): 183–356. Bibcode:1994AdPhy..43..183H. Дои:10.1080/00018739400101495. ISSN  0001-8732.
  7. ^ Kuiper, P .; Kruizinga, G .; Ghijsen, J .; Савацкий, Г. А .; Вервей, Х. (1989). "Характер дыр в ЛиИксNi1-хО и их магнитное поведение ". Письма с физическими проверками. 62 (2): 221–224. Bibcode:1989ПхРвЛ..62..221К. Дои:10.1103 / Physrevlett.62.221. ISSN  0031-9007. PMID  10039954.
  8. ^ Мотт, Н. Ф. (1949). «Основы электронной теории металлов с особым упором на переходные металлы». Труды физического общества. Раздел А. 62 (7): 416–422. Bibcode:1949ППСА ... 62..416М. Дои:10.1088/0370-1298/62/7/303. ISSN  0370-1298.
  9. ^ «Исследования токсикологии и канцерогенеза оксида никеля», Департамент здравоохранения и социальных служб США, № 451, 07/1996.
  10. ^ а б Инглиш, Дж. К., Паркер, Р. Д. Р., Шарма, Р. П., Оберг, С. Г. (1981). Токсикокинетика никеля у крыс после интратрахеального введения растворимой и нерастворимой формы. Am Ind Hyg Assoc J. 42 (7): 486-492.
  11. ^ Бенсон, Дж. М., Барр, Э. Б., Бехтольд, В. Э., Ченг, И. С., Данник, Дж. К., Истин, В. Е., Хоббс, К. Х., Кеннеди, К. И Мэйплз, К. (1994). Судьба вдыхаемого оксида никеля и субсульфата никеля у крыс F344 / N. Вдыхайте токсикол 6 (2): 167-183.
  12. ^ а б Национальная токсикологическая программа (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.
  13. ^ Сандерман, Ф.В., Хопфер, С.М., Найт, Дж.А., Маккалли, К.С., Чекутти, А.Г., Торнхилл, П.Г., Конвей, К., Миллер, К., Патьерно, С.Р. И Коста, М. (1987). Физико-химические характеристики и биологические эффекты оксидов никеля. Канцерогенез 8 (2): 305-313.
  14. ^ МАИР (2012). «Никель и никелевые соединения» IARC Monogr Eval Carcinog Risks Hum, Том 100C: 169-218. (https://monographs.iarc.fr/ENG/Monographs/vol100C/mono100C-10.pdf).
  15. ^ Регламент (ЕС) № 1272/2008 Европейского парламента и Совета от 16 декабря 2008 г. о 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.
  16. ^ Согласованная на глобальном уровне система классификации и маркировки химических веществ (СГС), пятое пересмотренное издание, Организация Объединенных Наций, Нью-Йорк и Женева, 2013 г. PDF unece.org Доступ 13 июля 2017 г.
  17. ^ NTP (Национальная токсикологическая программа). 2016. «Отчет о канцерогенных веществах», 14.th Версия.; Парк Research Triangle, 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.
  18. ^ Международный комитет никелевого канцерогенеза у человека (ICNCM). (1990). Отчет Международного комитета по никелевому канцерогенезу у человека. Сканировать. J. Work Environ. Здоровье. 16(1): 1-82.

внешняя ссылка