НИКЕЛь. " Комплексные соединения никеля и их свойства"

• Название: " Комплексные соединения никеля и их свойства"
• Анкор: НИКЕЛь.docx
• Дата: 19.07.2018
• Размер: 34.36 Kb.
• Имя файла: НИКЕЛь.docx
• Тип: Реферат; #21715

Реферат

на тему :

" Комплексные соединения никеля и их свойства".

Работу составили студенты 2 курса группы 5202

Никитин Дмитрий и Шархемуллин Эмиль.

\

Казань 2014г.

Комплексные соединения Никеля.

Связывание Никеля в комплексы- важный процесс, для аналитической химии в случае диагностики и определения характерных свойств веществ и самого элемента.

1.Комплексные соединение одновалентного никеля

Их известно ограниченное число , при этом большинство неустойчиво, легко выветриваются на воздухе; соединения окрашены преимущественно в красный цвет, получают восстановлением соединений никеля (II) таких как - Оксид никеля(II) NiO, Гидроксид никеля(II) Ni(OH)2, Сульфид никеля (II) NiS). К ним относятся K2[NiCl3] , Na2[Ni(CN)3], K3[Ni(CN)3], K2[Ni(NO)(CN)3] , [Ni(NO)SC2H5] – красный.

2. Комплексные соединения двухвалентного никеля

это Наиболее важные и устойчивые соединения никеля.

Образуемые двухвалентным катионом Ni2+ соли сильных кислот почти все хорошо растворимы в воде, причем растворы их вследствии гидролиза показывают слабокислую реакцию. К труднорастворимым относятся соли сравнительно слабых кислот, в частности производные анионов CO32- и PO43-.Гидратированный ион Ni·· будет окрашен в ярко – зеленый цвет. Та же окраска характерна для образованных им кристаллогидратов солей. Напротив, в безводном состоянии отдельные комплексные соли окрашены различно, причем цвета их не всегда совпадают с собственной окраской Ni2+ (желтый), а зависят также от природы аниона.
Катион с данной валентностью( Ni²⁺ )с аммиаком образует гексаамминовый комплекс [Ni(NH₃)₆]²⁺ и диакватетраамминовый комплекс [Ni(NH₃)₄(Н₂О)₂]²⁺. Эти комплексы с анионами образуют синие или фиолетовые соединения, что сильно упрощает их диагностику.

Водные растворы солей никеля(II) содержат ион гексаакваникеля(II) [Ni(H₂O)₆]²⁺. При добавлении к раствору, содержащему эти ионы, аммиачного раствора происходит осаждетание гидроксида никеля (II), зелёного желатинообразного вещества. Этот осадок растворяется при добавлении избыточного количества аммиака вследствие образования ионов гексамминникеля(II) [Ni(NH₃)₆]²⁺.
В некоторых аммиакатах никеля существуют ионы [Ni(NH₃)₆]²⁺ и [Ni(H₂O)₂(NH₃)₄]²⁺. Соединения, являющиеся производными этих и других ионов аммиаката никеля, легко растворимы в воде. Образованием этих комплексов объясняется растворимость в водном растворе аммиака многих соединений никеля, нерастворимых в чистой воде, например его гидроокиси и фосфата Никель очень склонен также к образованию внутрикомплексных солей. К ним относятся соли, в которых атом металла, заместившего водород, например никеля, одновременно связан координационной связью с другим кислотным остатком. Внутрикомплексные соли отличаются часто исключительно низкой растворимостью. По этому в последнее время они приобретают все более важное значение в аналитической химии. Одним из наиболее известных представителей этого класса комплексных соединений является никельдиметилглиоксим, широко применяющийся для аналитического определения никеля.
К частным представителям относится Хлорид гексаминнникеля (II).

Хлорид гесаминникеля(II) [Ni(NH3)6]Cl2 – светло – желтый или светло – голубой гигроскопичный порошок, на воздухе частично разлагается. Растворяется уже в холодной воде. Термическая устойчивость образующегося комплексного аммиаката.очень велика . Водой разлагается с выделением гидроокиси

Ni:[Ni(NH3)6]Cl2 =6H2O = Ni(OH)2 + 4NH4OH +2NH4Cl.

На растворы аммиакатов никеля кислород влияния не оказывает
Никель в данной валентности образует комплексы с тетраэдрической и с плоской квадратной структурой. Например, комплекс тетрахлороникелат (II) [NiCl₄]²⁻ имеет тетраэдрическую структуру, а комплекс тетрацианоникелат(II) [Ni(CN)₄]²⁻ имеет плоскую квадратную структуру.

Диметилглиоксим/диметилглиоксимат Никеля.

Характерна реакция ионов Ni²⁺ с диметилглиоксимом(C4H8O2N2), приводящая к образованию внутрикомплексного соединения розово-красного диметилглиоксимата никеля, что мало растворимо в воде. Диметилглиоксимат никеля Ni(C₄H₆N₂O₂)₂, плохо растворимый в воде хелатный комплекс Ni(II), дополнительно стабилизированный за счёт внутримолекулярных водородных связей, дающий чёткую красную окраску в кислой среде, используется в аналитической химии как качественная реакция на ионы никеля (II).

Диметилглиоксимат никеля Ni(C₄H₆N₂O₂)₂ можно получить, прилив к раствору соли Ni(II) диметилглиоксим (реактив Чугаева) и аммиачную воду (нашатырный спирт) .

Уравнение реакции: NiSO4 + 2C4H8O2N2+ 2NH3 => Ni(C4H7O2N2)2 + (NH4)2 SO4.
Эту реакцию используют при количественном определении никеля как  ГРАВИМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИя элемента в присутствии лимонной или винной кислоты.
, а продукт реакции — как пигмент косметических материалов и для других целей , что хорошо используется в настоящее время. Красивая глубокая окраска этого комплексного соединения привлекла внимание и парфюмеров: диметилглиоксимат никеля вводят в состав губной помады. Некоторые из подобных диметилглиоксимату никеля соединений - основа очень светостойких красок.

На этой же реакции основывается и Фотометрический метод определения никеля
Метод основан на образовании никелем окрашенного соединения с
диметилглиоксимом в щелочной среде в присутствии окислителя и измерении оптической плотности окрашенного раствора".

Дибутилдитиокарбамат никеля(Карбамат БНИ)  ([(C4H9)2NCS2]2Ni)

Данное комплексное соединение Представляет собой зеленый кристаллический порошок. Т. плавл. 90°. Плохо растворимый в воде.
Умеренно токсичен. При поступлении в желудок для белых мышей при ЛД50 = 4,1, для крыс 2,35 г/кг. Слегка раздражает кожу животных. В промышленности применяется как противостаритель резины. из-за своих водооталкивающих свойств.


При действии F₂ на смесьдвухвалентного хлорида никеля NiCl₂, и KCl получаются соединения (Гексафтороникелаты калия) K₃[NiF₆ ] и K₂[NiF₆]. K₂[NiF₆] является пока единственной фторидной солью которая, обладает специфическими магнитными свойствами. Хотя её свойства до конца не изучены, возможно использование в изготовлении магнитных носителей информации.( дискеты для компьютеров, аудио- и видеокассеты, бобинные ленты, жёсткие диски внутри компьютеров ).
При упаривании растворов содержащих щелочные и некоторые другие роданиды, можно получить хорошо кристаллизующиеся двойные роданиды (роданоникелаты), например Na₂[Ni(SCN)₄]*8Н₂0 - светло-зеленые кристаллы и K₄[Ni(SCN)₆]*4Н₂О - синие кристаллы; эти соли можно без разложения перекристаллизовать из спирта, а некоторые и из воды.

3 Комплексные соединения трехвалентного никеля.

Очень малочисленны,т.к неустойчивы. Ппроявляют окислительные свойства и образуются при энергичном окислении некоторых соединений никеля(II). представителем их будет ацетат,(гексаацетоникеля ацетат) [Ni3(CH3COO)6](CH3COO)3, а также некоторые координационные соединения . Me3I[Ni(CH = NO)6].

4. Соединения четырехвалентного никеля

Четырехвалентное состояние не характерно для никеля. Известно очень немного соединений четырехвалентного никеля. Все они имеют окислительный характер и неустойчивы. В качестве примеров никеля (IV) можно привести никелаты K2Ni2+[Ni4+O3]2, Na2Ni2+[Ni4+O3]2, ортопериодаты(т.е  неорганические соединения, соли металла меди и иодной кислоты)
Одним из них будет [Ni(CO)₄] -   . Диамагнитная бесцветная жидкость, очень летучая и очень токсичная. t_пл=-19°С [1], t_кип=43°С [1], плотность равна 1,356 г/см³ [2]. Затвердевает при -23°С. разлагается на металлический никель и оксид углерода при нагревании до 180-200°С. Мало растворим в воде, растворяется в эфире, хлороформе, толуоле, бензоле. Не реагирует с разбавленными кислотами и щелочами. С концентрированной серной кислотой реагирует со взрывом. Получают пропусканием оксида углерода над порошкообразным никелем, нагретым до 50-60°С.

 Является летучим и чрезвычайно ядовитым соединением, что сильно ограничивает его применение.

. Из растворов, содержащих нитриты щелочных и щелочноземельных металлов, кристаллизуются двойные нитриты типа M₄[Ni(NO₂)₆) (гексанитроникелаты), например устойчивый на воздухе никельнитрит (гексанитроникелат) калия K₄[Ni(NO₂)₆] - коричнево-красные октаэдры, нерастворимые в спирте; их можно перекристализовать из воды. Органические соединения никеля
Связь Ni-C может осуществляться двумя способами: по у- и р-типу, а соответствующие соединения именуются у- и р-комплексами. Так, к у-комплексам относятся соединения вида [Ni(R₂)L₂] и [NiX(R)L₂], где R=Alk или Ar, L=PR₃, амины и др., X - ацидолиганд; к р-комплексам - алкеновые и полиеновые никельорганические соединения, содержащие никель в нулевой степени окисления и имеющие тригональную или тетраэдрическую структуру, например: тригональный комплекс [Ni(cdt)] (cdt - циклододекатриен); тетраэдрический комплекс никеля бис-(1,5-циклооктадиен)никель [Ni(cod)₂] - реагент в химии никельорганических соединений и в органическом синтезе.

5. Применение

Из никеля изготавливают коррозионноустойчивые изделия, аппараты для физико – химических измерений, детали машин,

Сплавы

Важной особенностью Никеля будет его способность к образованию спалвов. Это обусловлено тем, что В периодической системе никель по вертикали занимает ряд: Ni - Pd - Pt, что и определяет сходство этих металлов. Вот почему никель во многих отношениях сохраняет высокую химическую стойкость, присущую платине и палладию.

В качествее примеров сплавов никеля можно назвать никельсодержащие стали, бронзы, латуни, монетные сплавы, сплавы для электрических сопротивлений (константан - Ni, Cu; никелин –Ni, Cu, Zn; манганин –Ni, Mn, CU), сплавы, используемые для изготовления деталей, устойчивых к корозии и высоким температурам, сплавы для зубильных процессов (тикониум – 68,2% Co +Ni, 30% Cr, 1,8% Be), специальные сплавы, такие, как монель –В технике особое значение имеют сплавы Ni – Cu, легированные железом и марганцем, Ni – Fe, Ni – Cr
(нихром) и Fe – Ni – Cr (ферронихром). Сплавы никеля с хромом, медью и железом не окисляются и проявляют высокую стойкость к коррозионному действию многочисленных химических веществ.

Никель является основой большинства суперсплавов — жаропрочных материалов, применяемых в аэрокосмической промышленности для деталей силовых установок.

• 
  монель-металл (Ni,Cu Mn), жаростойкий до 500 °C, очень коррозионно-устойчив;
  
• 
  белое золото (например золото 585 пробы содержит 58,5 % золота и сплав (лигатуру) из серебра и никеля );
  
• 
  нихром, сплав никеля и хрома ;
  
• 
  пермаллой ( Ni Fe Cu Cr), обладает высокой магнитной восприимчивостью при очень малых потерях на гистерезис;
  
• 
  инвар (Fe Ni), почти не удлиняется при нагревании;
  
• 
  Кроме того, к сплавам никеля относятся никелевые и хромоникелевые стали, нейзильбер и различные сплавы сопротивления типа константана, никелина и манганина
  

Все нержавеющие стали обязательно содержат никель, т.к. он повышает химическую стойкость сплава. Также сплавы никеля характеризуются высокой вязкостью и используются при изготовлении прочной брони.

При изготовлении важнейших деталей различных приборов используется сплав никеля с железом (36-38% никеля), обладающий низким коэффициентом термического расширения. При изготовлении сердечников электромагнитов широкое применение находят сплавы под общим названием пермаллои. Эти сплавы, кроме железа, содержат от 40 до 80% никеля. Из никелевых сплавов чеканятся монеты. Общее число различных сплавов никеля, находящих практическое применение, достигает нескольких тысяч.


Количественное определение Элемента.

Осуществляется в основном следующими методами:

1) Осаждением в виде диметоиглиоксимата никеля, как уже было сказано.

2) осаждением ввиде никель-альфа-бензилдиоксима.

3)Осаждение ввиде гидроокиси никеля(3) . Эта реакция проводится с помощью едкого кали и бромной воды.

4)Осаждение в виде сульфида. Где будет использован в качестве весовой формы оксид никеля2.

5)Электролитическим методом

6)Обьёмным методом - т.е титрование цианида калия до образования комплексного цианида(Калий 2 никель це эн четырежды)

7)Колометрический метод, основанный на изменении окраски иона гексаамминаникеля, или красного окрашивания растворимого комплексного соединения, что образуется при реакции ионов никеля 3 с диметилглиоксимом в щёлочном растворе в присутствии окислителя.

8)Комплексонометрическим методом.

тИТРИМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ НИКЕЛЯ

          Метод основан на осаждении никеля в аммиачном растворе диметилглиоксимом в виде малорастворимого внутрикомплексного соединения в присутствии лимонной или винной кислоты и определении никеля комплексонометрическим титрованием с эриохром черным Т в качестве индикатора.

АТОМНО-АБСОРБЦИОННЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ НИКЕЛЯ

         Метод основан на измерении абсорбции света атомами никеля, образующимися при введении анализируемого раствора в пламя ацетилен-воздух.
Применение в промышленности.

Некоторые соли никеля применяются в керамической промышленности в качестве пигментов

Никелирование металлов

Никель в чистом виде находит основное применение в качестве защитных покрытий от коррозии в различных химических средах. Защитные покрытия на железе и других металлах получаются двумя известными способами: плакировкой и гальванопластикой.

Первым методом плакированный слой создается путем совместной прокатки в горячем состоянии тонкой никелевой пластинки с толстым железным листом.

Гальванический же способ создания защитных покрытий никелем , включает в себя некоторую подготовительную работу по очистке поверхности покрываемого металла и подготовке электролитической ванны, состоящей из подкисленного раствора сульфата никеля. При электролитическом покрытии катодом служит покрываемый материал, а анодом — никелевая пластинка. В гальванической цепи никель осаждается на катоде с эквивалентным переходом его из анода в раствор. Метод никелирования имеет широкое применение в технике, и для этой цели потребляется большое количество никеля

Аккумуляторы из никеля

Никель широко применяется в качестве аккумуляторных электродов в щелочных аккумуляторах. В Германии еще в годы войны был разработан метод изготовления этих электродов из прессованных и спеченных при определенных условиях порошков чистого никеля. Этот способ стал широко применяться в Германии и других странах.

Имеются сообщения  о том, что пластинки для щелочных аккумуляторов, изготовленные из тонкого порошка чистейшего никеля, полученного через карбонил никеля, имеющие 80% пористости и большую поверхность, показывают высокую производительность. Подобные аккумуляторы сохраняются без разрядки при длительном хранении (примерно до одного года).
Сравнительно новой областью применения никеля являются новые виды техники: приборы для радиолокации, телевидения, дистанционного управления процессами (в атомной технике), в последнее время стали изготовляться из чистого никеля.