镍(英语:Nickel),是一种化学元素,化学符号为Ni,原子序数为28,原子量为7001586934000000000♠58.6934 u。镍是一种有光泽的银白色金属,其银白色带一点淡金色。镍属于过渡金属,质硬,具延展性。纯镍的化学活性相当高,这种活性可以在反应表面积最大化的粉末状态下看到,但大块的镍金属与周围的空气反应缓慢,因为其表面已形成了一层带保护性质的氧化物。即使如此,由于镍与氧之间的活性够高,所以在地球表面还是很难找到自然的金属镍。地球表面的自然镍都被封在较大的镍铁陨石里面,这是因为陨石在太空的时候接触不到氧气的缘故。在地球上,这种自然镍总会和铁结合在一起,这点反映出它们都是超新星核合成主要的最终产物。一般认为地球的地核就是由镍铁混合物所组成的[4]。
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Quick Facts 外观, 概况 ...
镍 28Ni
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外观 |
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有银白色金属光泽
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概况 |
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名称·符号·序数 | 镍(nickel)·Ni·28 |
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元素类别 | 过渡金属 |
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族·周期·区 | 10·4·d |
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标准原子质量 | 58.6934(4)[1] |
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电子排布 | [Ar] 3d8 4s2 或 [Ar] 3d9 4s1 2, 8, 16, 2 或 2, 8, 17, 1
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历史 |
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发现 | 阿克塞尔·弗雷德里克·克龙斯泰特(1751年) |
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分离 | 阿克塞尔·弗雷德里克·克龙斯泰特(1751年) |
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物理性质 |
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物态 | 固态 |
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密度 | (接近室温) 8.908 g·cm−3 |
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熔点时液体密度 | 7.81 g·cm−3 |
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熔点 | 1728 K,1455 °C,2651 °F |
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沸点 | 3186 K,2913 °C,5275 °F |
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熔化热 | 17.48 kJ·mol−1 |
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汽化热 | 377.5 kJ·mol−1 |
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比热容 | 26.07 J·mol−1·K−1 |
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蒸气压
压/Pa
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1
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10
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100
|
1 k
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10 k
|
100 k
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温/K
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1783
|
1950
|
2154
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2410
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2741
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3184
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原子性质 |
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氧化态 | 4[2], 3, 2, 1[3], -1 (弱碱性氧化物) |
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电负性 | 1.91(鲍林标度) |
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电离能 | 第一:737.1 kJ·mol−1
第二:1753.0 kJ·mol−1
第三:3395 kJ·mol−1
(更多) |
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原子半径 | 124 pm |
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共价半径 | 124±4 pm |
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范德华半径 | 163 pm |
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镍的原子谱线 |
杂项 |
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晶体结构 | 面心立方 |
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磁序 | 铁磁 |
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电阻率 | (20 °C)69.3 n Ω·m |
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热导率 | 90.9 W·m−1·K−1 |
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膨胀系数 | (25 °C)13.4 µm·m−1·K−1 |
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声速(细棒) | (室温)4900 m·s−1 |
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杨氏模量 | 200 GPa |
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剪切模量 | 76 GPa |
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体积模量 | 180 GPa |
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泊松比 | 0.31 |
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莫氏硬度 | 4.0 |
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维氏硬度 | 638 MPa |
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布氏硬度 | 700 MPa |
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CAS号 | 7440-02-0 |
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同位素 |
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主条目:镍的同位素
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Close
镍的使用(天然的陨镍铁合金)最早可追溯至公元前3500年。阿克塞尔·弗雷德里克·克龙斯泰特于1751年最早分离出镍,并将它界定为化学元素,尽管他最初把镍矿石误认为铜的矿物。镍的外语名字来自德国矿工传说中同名的淘气妖精(Nickel,与英语中魔鬼别称"Old Nick"相近),这是由于镍铜矿不能用炼铜的方法炼出铜来,所以被比拟成妖魔。镍最经济的主要来源为铁矿石褐铁矿,含镍量一般为1-2%。镍的其他重要矿物包括硅镁镍矿及镍黄铁矿。镍的主要生产地包括加拿大的索德柏立区(一般认为该处是陨石撞击坑)、太平洋的新喀里多尼亚及俄罗斯的诺里尔斯克。
由于镍在室温时的氧化缓慢,所以一般视为具有耐腐蚀性。历史上,因为这一点镍被用作电镀各种表面,例如金属(如铁及黄铜)、化学装置内部及某些需要保持闪亮银光的合金(例如镍银)。世界镍生产量中的约6%仍被用于抗腐蚀纯镍电镀。镍曾经是硬币的常见成份,但现时这方面已大致上被较便宜的铁所取代,尤其是因为有些人的皮肤对镍过敏。尽管如此,英国还是在皮肤科医生的反对下,于2012年开始再使用镍铸造钱币[5]。
只有四种元素在室温时具有铁磁性,镍就是其中一种。[6]含镍的铝镍钴合金永磁体,其磁力强度介乎于含铁的永久磁铁与稀土磁铁之间。镍在现代世界的地位主要来自于它的各种合金。全世界镍产量中的约68%被用于生产不锈钢。其他常见的合金,还有一些的新的高温合金,就几乎就占尽了馀下的世界镍用量。用于制作化合物的化学用途只占了镍产量的不到3%[7]。镍化合物在化学制造有好几种特定的用途,例如作为氢化反应的催化剂。[8]某些微生物和植物的酶用镍作为活性位点,因此镍是它们重要的养分。[9]