Никель соляная кислота уравнение реакции

Химические свойства никеля

(Пахомова Анна и Гусейнов Эльмин)

Никель (Ni) является элемент восьмой группы, четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 28, относится к семейству железа. Простое вещество — это металл серебристо-белого цвета, пластичный, ковкий, при обычных температурах на воздухе образует тонкую оксидную пленку на поверхности. Ему присущи характерные свойства металлов. Химически малоактивен.

1)Атомная масса (молярная масса): 58,6934 г/моль;

2)Строение внешнего электронного слоя: 3d84s2;

3)Радиус атома: 124пм.

На первом энергетическом уровне 2 электрона на s-орбитали, на втором-2 электрона на s-орбитали и 6 на p-орбитали, на третьем- 2 на s-орбитали, 6 на p-орбитали и 8 электронов на d-орбитали, на четвертом- 2 электрона на s-орбитали.[1]

1)Ковалентный радиус: 115 пм;

2)Радиус иона: (+2е) 69пм;

3)Электроотрицательность: 1,91 (шкала Полинга);

4)Электродный потенциал: -0,25 В;

5)Степени окисления: 0; +1; +2; +3; +4(редкие и неустойчивые соединения);

6)Энергия ионизации: 736,2 кДж/моль.

В ряду активности металлов он находится между кобальтом и оловом:

Li, Rb, K, Ba, Sr, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Cd, Co, Ni, Sn, Pb, H, Sb, Bi, Cu, Hg, Ag, Pd, Pt, Au

· Термодинамические свойства простого вещества:

1)Плотность (при н.у.): 8,902 г/см3;

2)Температура плавления: 1453 °С (1726 К, 2647 °F);

3)Температура кипения: 2732 °С (3005 К, 4949 °F);

4)Удельная теплота плавления: 17, 61 кДж/моль;

5)Удельная теплота испарения: 378,6 кДж/моль;

6)Молярная теплоёмкость: 26,1 Дж/моль;[2]

7)Молярный объём: 6,6 см3/моль.[3]

Природный никель состоит из смеси пяти стабильных изотопов: 58Ni (67,76%), 60Ni (26,26% ), 61Ni (1,25%), 63Ni (3,66%), 63Ni (1,16%).

“Изотопным составом объясняется меньший атомный вес природного никеля, по сравнению с кобальтом, имеющим порядковый номер 27.”[4] (Пешкова В. М. Аналитическая химия никеля / В. М. Пешкова, В. М. Савостина. — Москва: Издательство наука, 1966.- C.5-7.)

· Природные и искусственные полученные изотопы никеля:

1) 56Ni: тип излучения γ\ период полураспада 6, 4 дня\ происхождение изотопа искусственное\ содержание в природном никеле 0%;

2) 57Ni: тип излучения β+\ период полураспада 36 часов\ происхождение изотопа искусственное\ содержание в природном никеле 0%;

3) 58Ni: — \ стабилен\ происхождение изотопа естественное\ содержание в природном никеле 67,76%;

4) 59Ni: тип излучения К, нет β+\ 5∙104\ искусственное\ содержание в природном никеле 0%;

5) 60Ni: — \ стабилен\ происхождение изотопа естественное\ содержание в природном никеле 26,16%;

6) 61Ni: — \ стабилен\ происхождение изотопа естественное\ содержание в природном никеле 1,25%;

7) 62Ni: — \ стабилен\ происхождение изотопа естественное\ содержание в природном никеле 3,66%;

8) 63Ni: тип излучения β-\ период полураспада 125 лет\ происхождение изотопа искусственное\ содержание в природном никеле 0%;

9) 64Ni: тип излучения β-\ больше 3∙1015\ происхождение изотопа естественное\ содержание в природном никеле 1,16%;

10) 65N: тип излучения β-, γ\ период полураспада 2,6 часа\ происхождение изотопа искусственное\ содержание в природном никеле 0%;

11) 66Ni: тип излучения β-\ период полураспада 54,8 часа\ \происхождение изотопа искусственное\ содержание в природном никеле 0%.

В большинстве соединений никель положительно двухвалентен, но известны комплексные соединения, где никель имеет валентность +2 и +3. По химическим свойствам никель близок к железу и кобальту, отчасти, меди. Трудность окисления ионов Cu (2+) и Ni (2+) объясняется высокими значениями третьего потенциала ионизации (Энергии ионизации , т. е, энергии, необходимой для отрыва одного электрона от нейтрального атома. Отношение этой величины к заряду электрона есть ионизационный потенциал, т. е. напряжение электрического поля, достаточное для отрыва электрона.)

Как отмечалось ранее, никель нельзя отнести к активным металлам, он[5] обладает средней химической активностью, но тонкодисперсный порошок, полученный восстановлением соединений никеля водородом при низких температурах, пирофорен.[6]

“Никель является металлом сравнительно низкой химической активности. При обычных температурах, он покрывается тонкой защитной окисной пленкой и не взаимодействует с влагой воздуха, водой и рядом растворителей. Вода, насыщенная углекислотой, в присутствии ионов хлора может вызвать точечную коррозию никеля. Никель превосходно сопротивляется коррозии в щелочных растворах. Сильные щелочи — едкий натрий и едкий калий — на никель не действуют, так же как и безводный аммиак. Однако он растворяется в аммиачных растворах в присутствии (NH4)2CO3 с образованием растворимых аммиакатов, окрашенных в зеленый цвет ”. [7](Дриц М. Е. Свойства элементов / М. Е. Дриц [и др.].- Москва: Издательство: Металлургия, 1985.-C.490.)

При обычных условиях никель устойчив к реакциям с кислородом, галoгенами, серой, щелочами. Сухие газы(окислы азота, сернистый газ и аммиак) при комнатной температуре с никелем не реагируют.

· Взаимодействие никеля с галогенами.

Металлический никель в отсутствии повышенной температуры и влаги устойчив к действию не только кислорода, но галогенов: фтор (F₂), хлор (Cl₂), бром (Br₂), йод (I₂), астат (At₂). При обычных условиях никель с галогенами не реагирует.

Ni + Hal →[8]

При нагревании никель реагирует со всеми галогенами с образованием дигалогенидов никеля.[9]

· Взаимодействие никеля с неметаллами.

Никель реагирует не со всеми неметаллами, так к действию фтора никель устойчив и не реагирует даже при температуре красного каления.

Ni + F →

С некоторыми неметаллами при создании специальных условий никель взаимодействует.

При обычных условиях никель устойчив.

Ni + S →

Однако, нагревание порошков никеля и серы приводит к образованию сульфида никеля (NiS).

Сульфиды никеля практически не растворимы в воде и органических растворителях. Разлагаются лишь азотной кислотой и царской водкой. При нагревании в вакууме выше 500°Сдиссоциируют с образованием паров серы и фаз, обогащенных никелем. При нагревании на воздухе окисляются.

· Взаимодействие никеля с кислородом.

При обычных условиях никель с кислородом не реагирует, и на воздухе он почти не изменяется.

Ni + O₂ →

Но при высокой температуре (500 °C) реакция с кислородом протекает с образованием монооксида никеля (NiO), представляющий собой зеленовато-желтый светлый порошок. Происходит окислительно-восстановительная реакция, и никель переходит из Ni 0 в Ni +4.

2Ni + O₂ → t 2NiO

Однако, в мелкодисперсном состоянии (в виде мелкораздробленного порошка) никель обладает пирофорностью, т. е. самовоспламеняется на воздухе даже при обычной температуре.

Как отмечалось ранее, в мелкодисперсном состоянии никель пирофорен, и способен поглощать большое количество газов (Н₂, СО и др.), что, кстати,[10] ухудшает его свойства. Так при реакции с монооксидо углерода (II) образуется карбид никеля, представляющий собой серые кристаллы.

При неизмельченном состоянии металла возможно образование тетракарбонила никеля, представляющего собой бесцветную жидкость.

Ni +4 CO→ t Ni(CO)4[11]

При реакции с водородом образуется гидрид никеля, представляющий собой черные кристаллы.

“В тонко раздробленном состоянии никель адсорбирует водород, на этом свойстве никеля основано применение никеля и его соединений в качестве катализатора, ускоряющего присоединение или отщепление водорода.” (Никель//Большая советская энциклопедия/.-1939.-Т42.-С.111.)

· Взаимодействие никеля с водой.

По отношению к воде никель устойчив. Его гидроксо-соединения, такие как гидроксид никеля (II) Ni(OH)2 и гидроксид никеля (III) Ni(OH)3 получают косвенным путем.

· Взаимодействие никеля с щелочами.

Щелечи как в водных растворах так и расплавах не действуют на никель.

Ni + NaOH →

· Взаимодействие никеля с кислотами.

При реакции с кислотами такими как азотная, серная, соляная, образует соответствующие двухвалентные соли.[12]

Никель легко растворяется в разбавленных кислотах, при этом он образует аквакатиона [Ni(H2O)6] с зарядом 2+. Стоит заметить, что с соляной, серной, фосфорной, фтористоводородной кислотами никель реагирует медленно.

Легче и быстрее всего никель реагирует с разбавленной азотной кислотой.

При действии на никель концентрированных серной и азотной кислот, они лишь пассивируют металл, т е приводят к образованию на поверхности оксидных пленок, как и в случае c железом.

“Органические кислоты действуют на Никель, лишь после длительного соприкосновения с ними”. (Грибовская И. Ф. Никель/И. Ф. Грибовская//Большая советская энциклопедия/.-1974.-Т17.-С.611.)

· Взаимодействие никеля с солями.

В силу малой химической активности никеля такие соединения как сода (Na₂CO₃), поташ (K₂CO₃) не взаимодействуют с металлом.

Ni + Na₂CO₃→

Ni + K₂CO₃→

Однако, такие малоактивные металлы как медь (Cu) никель вытесняет из солей

“Никель один из самых активных металлов — катализаторов. Ката-

литическая активность никеля зависит от степени дисперсности порошка,

его чистоты и методики его получения. Каталитическими свойствами об-

ладают многие сплавы никеля с алюминием, молибденом и с другими

элементами, а также и некоторые соединения: оксид, сульфид, бориды

никеля и другие.”[14]

10. Никель //Большая советская энциклопедия/.-1939.-Т42.-С.110-111.

Грибовская И. Ф. Никель/ И. Ф. Грибовская//Большая советская энциклопедия/.-1974.-Т17.-С.610-613.

Федоров П. И. Никель/ П. И. Федоров// Химическая энциклопедия.-1992.-Т.3.-С.240-242.

Дриц М. Е. Свойства элементов / М. Е. Дриц [и др.].- Москва: Издательство Металлургия, 1985.-С.481-492.

[2] Никель //Большая советская энциклопедия/.-1939.-Т42.-С.110-111.

[3] Дриц М. Е. Свойства элементов / М. Е. Дриц [и др.].- Москва: Издательство Металлургия, 1985.-С.481-492.

[4] Пешкова В. М. Аналитическая химия никеля / В. М. Пешкова, В. М. Савостина.-Москва: Издательство наука, 1966.-C.5-7.

[5] Пешкова В. М. Аналитическая химия никеля / В. М. Пешкова, В. М. Савостина/.-Москва: Издательство наука, 1966.-C.5-7.

[6] Никель //Большая советская энциклопедия/.-1939.-Т42.-С.110-111.

Грибовская И. Ф. Никель/ И. Ф. Грибовская//Большая советская энциклопедия/.-1974.-Т17.-С.610-613.

[7] Дриц М. Е. Свойства элементов / М. Е. Дриц [и др.].- Москва: Издательство: Металлургия, 1985.-C.490.

[8] Глинка Н. Л. Общая химия/ Н. Л. Глинка.-Москва: Издательство Интегралл-Пресс, 2002.-С.529.

[9] Глинка Н. Л. Общая химия/ Н. Л. Глинка.-Москва: Издательство Химия, 1985.-С.673-675.

[10] Грибовская И. Ф. Никель/ И. Ф. Грибовская//Большая советская энциклопедия/.-1974.-Т17.-С.610-613.

[11] Никель //Большая советская энциклопедия/.-1939.-Т42.-С.111.

[12] Грибовская И. Ф. Никель/ И. Ф. Грибовская//Большая советская энциклопедия/.-1974.-Т17.-С.611.

Глинка Н. Л. Общая химия/ Н. Л. Глинка.-Москва: Издательство Интегралл-Пресс, 2002.-С.529.

[13] Глинка Н. Л. Общая химия/ Н. Л. Глинка.-Москва: Издательство Химия, 1985.-С.673-675.

Диогенов Г. Г. Никель: прошлое, настоящее, будущее/ Г. Г. Диогенов// Химия в школе.-2001.-№8.-С.90-92

[14] Грибовская И. Ф. Никель/ И. Ф. Грибовская//Большая советская энциклопедия/.-1974.-Т17.-С.610-613.

Дриц М. Е. Свойства элементов / М. Е. Дриц [и др.].- Москва: Издательство Металлургия, 1985.-С.490.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Реакция металлов с соляной кислотой: признак взаимодействия цинка, железа и меди

Известно доказанный факт, что соляная кислота взаимодействует с активными металлами. При этом часть веществ способна реагировать на такое соединение, другая часть остается нетронутой.

Неактивные металлы не могут реагировать на вещество: к ним относят золото, серебро, ртуть.

Соляная кислота представляет собой соединение хлора и водорода. Путем растворения в воде газообразного вещества под названием хлороводород получается данное соединение.

Ионы водорода при таком уравнении исполняют роль окислителя, что вызывает реакцию у активных металлов.

Какие вещества вступают в реакцию с соляной кислотой

На вступительных экзаменах по химии часто можно встретить задание на определение веществ, которые способны реагировать на соляную кислоту.

Кроме того, задание «составьте уравнение» нередко вызывает страх в глазах выпускников.

Чтобы не путаться с химическими задачами, рекомендуется подробнее изучить информацию о взаимодействии с данным соединением.

Все существующие вещества можно поделить на металлы, вытесняющие водород из соединения, не вытесняющие водород, а также активные и неактивные металлы.

В реакцию с соляной кислотой вступают такие вещества:

Химические основания. Соляная кислота способна нейтрализовать основания. Как известно, они состоят из атома металла, на который и воздействует кислота.

К ним относят гидроксид натрия, бария, алюминия. Реакция нейтрализации дает образования соли и воды.
Металлы. Если обратиться к электрохимическому ряду, можно увидеть, что соляная кислота реагирует со всеми элементами, стоящими до водорода в этом ряду.

Сюда относят натрий, магний, алюминий, литий, барий, кальций, цинк, железо и другие элементы. При взаимодействии они образуют хлориды и выделяют газообразный водород.

Признак взаимодействия с цинком, железом и другими металлами

Если курс школьной химии был успешно забыт, можно вспомнить о том, какие бывают признаки взаимодействия металлов, вступающих в реакцию с соляной кислотой.

Чтобы экспериментальные опыты не вызвали несчастного случая, рекомендуется заранее открыть все окна, вооружиться защитной одеждой, чтобы кожа рук была закрыта.

Также рекомендуется использовать перчатки и повязку на лицо.

Обратите внимание! Ниже будет рассказано о том, какие признаки говорят о вступлении в реакцию элементов с соединением.

Чтобы не проводить наглядные опыты, можно воспользоваться теоретической информацией.

Рассмотрим, что происходит, если добавить немного кислоты на определенный вид металла:

В результате возникает хлорид цинка Zn­Cl₂ЖелезоВо время такого взаимодействия образуется хлористое железо.

Реакция происходит медленно, однако, если пробирку подогреть, то процесс пойдет быстрееЛитийПри реакции образуется хлорид лития 2Li­Cl, выделяется водород.

На поверхности этого металла, относящегося к щелочной группе, можно увидеть маленькие пузыриКремнийВ результате такого соединения возникает сложный компонент под названием хлорсилан.

Также выделяется газообразный водород. Такая реакция происходит при условии нагревания до 350 градусов, а в качестве катализатора выступает медьМагнийПри таком взаимодействии наблюдает выделение теплоты, металл начинает плавиться

Как составить уравнение реакции

Одно из самых распространенных заданий на экзаменах и в контрольных работах – составить уравнение на реакцию HCl, в данном случае – соляной, с другими веществами или соединениями.

Чтобы не запутаться в решении, предлагаем несколько советов и шпаргалок для легкого запоминания:

• Запомните буквенное обозначение данного вещества – соляная кислота в химии обозначается как HCl: если вещество разбавленное, это указывается в скобках рядом.
• Как уже было сказано выше, вещество способно реагировать с активными металлами, стоящими до водорода в электрохимическом ряду; кроме того, она реагирует на основания, оксиды, гидроксиды и карбонаты.
• Химические основания обозначаются как OH, оксиды – O, гидроксиды – OH2, карбонаты – CO3.
• Уравнение реакции всегда будет иметь знак +, потому как в процессе взаимодействия происходит соединение нескольких компонентов.
• HCl может идти первым или вторым слагаемым, после прибавления металла, вещества идет знак =, после этого описывается реакция, где указаны продукты распада.
• Например, при реакции кислоты серы с сульфатом магния получается такое уравнение: Mg+H2SO4 = MgSO4+H2.
• Соляная кислота и гидроксид бария дают такое уравнение: 2HCl + Ba(OH)2 = BaCl2 + 2H2O.
• При реакции соединения водорода, хлора и мела образуется хлорид кальция: СаСО3 + 2HCl = CaCl2 + СО2 + Н2О.
• Раствор карбоната натрия с кислотой выглядит так: HCl+Na2CO3=2NaCl+H2O+CO2.

Составить уравнение несложно, важно изначально правильно обозначить буквенные символы каждого элемента или вещества.

Для правильного уравновешивания формулы пользуются правилами школьного курса химии, основанными на математическом принципе расстановки коэффициентов.

Полезное видео

Никель и его соединения.

Никель — ковкий и пластичный металл. Никель — ферромагнетик. На воздухе — стабилен. На поверхности находится защитная пленка NiO, которая защищает металл от дальнейшего окисления.

С H₂O и парами воды, содержащимися в воздухе, никель тоже не реагирует. Практически не взаимодействует никель и с такими кислотами, как серная, фосфорная, плавиковая и некоторыми другими.

С O₂ реагирует только при температуре выше 800° С.

Оксид никеля обладает основными свойствами. Он существует в 2-х модификациях: низкотемпературной (гексагональная решетка) и высокотемпературной (кубическая решетка).

С галогенами, серой реагирует только при температуре с образованием NiHal₂ и NiS. При взаимодействии с С, P образуются: карбид Ni₃C, фосфиды — Ni₅P₂, Ni₂P, Ni₃P.

С неметаллами (N₂) реакция протекает при оптимальных условиях.

Существуют растворимые в воде соли NiSO₄, Ni(NO₃)₂ и многие другие, которые образуют кристаллогидраты NiSO₄·7Н₂О, Ni(NO₃)₂·6Н₂О.

Если добавить щелочь к раствору соли никеля (II), то выпадет зеленый осадок гидроксида никеля:

Ni(OH)₂ обладает слабоосновными свойствами. При взаимодействии с щелочью:

Применение никеля и его соединений.

Наибольшее применение никель находит в производстве нержавеющей стали и сплавов. К сплавам, в которых потребляется много никеля, относятся:

— монель-металл (Ni, Cu, Fe, Mn), широко используемый в химической аппаратуре, судостроении, для изготовления отстойников и крышек;

— нихром и хромель (Ni, Cr), используемые в виде проволоки для реостатов, тостеров, утюгов, обогревателей;

— инвар (Ni, Fe), применяемый благодаря очень низкому коэффициенту расширения для изготовления маятников в часах и измерительных рулетках;

— пермаллой (Ni, Fe), используемый в технологии морских кабелей и электропередачи благодаря прекрасной магнитной восприимчивости;

— нейзильбер (Ni, Cu, Zn) – для изготовления домашней утвари;

— алнико (Ni, Co, Fe, Al) – мощный магнитный материал, используемый для изготовления мелкого инструмента, обладающего свойствами постоянного магнита.

Никелевые покрытия давно применяют в декоративных целях и для защиты от коррозии многих основных металлов, хотя часто заменяют и хромовым покрытием.