Металлургия кобальта и никеля

Никель и кобальт — элементы триады железа, помещенной Д. И. Менделеевым в восьмую группу Периодической системы. Электронное строение атомов их весьма сходно: 3d⁶4s²(Fe); 3d⁷ 4s² (Со); 3d⁸4s²(Ni). Два s-электрона объясняют устойчивость степени окисления (II), которая наиболее характерна для большинства простых солей металлов триады. Возможность существования в трехвалентном состоянии убывает с увеличением числа d-электронов и вместе с тем расширяются возможности катионного комплексообразования.

Рис. Диаграмма состояния системы Ni—S

Оксид NiO, называемый часто закисью никеля, — твердое серое вещество. С кислотами дает простые соли, а со щелочами не реагирует.

Оксид Ni (III) известен в виде гидроокиси, получаемой действием сильных окислителей в водных растворах, также синтезирована неустойчивая двуокись NiO₂.

Сульфид никеля NiS выделяется действием сероводорода на водные растворы Ni²⁺, после сушки и нагревания он диссоциирует с отделением серы и через ряд промежуточных состояний достигает устойчивого в металлургических расплавах раствора состава Ni₃S₂ (рис.).

Система Со — О мало отличается от предыдущей, но менее изучена. При высоких температурах, помимо СоО, устойчив Со₃О₄, а из водных растворов можно выделить Со₂О₃•_nН₂О, по окислительным свойствам уступающую Ni₂О₃mН₂О.

 

Кобальт с серой дает в водных растворах CoS, а при высоких температурах — ряд сульфидов (CoS₂, Co₃S₄, CoS, Co₉S₈), завершаемый CO₄S₃ и твердым раствором в нем металла.

Никель и кобальт легко восстанавливаются из окислов углеводородом и водородом, а из водных растворов солей —электролизом. Они ферромагнитны: никель до 358, кобальт до

1130° С.

С кислородом, серой и галогенами оба металла при обычных

температурах реагируют медленно, а при нагревании — энергично. Из кислот они медленно выделяют водород, а против щелочей устойчивы. Соли сильных кислот хорошо растворимы в

воде а соли слабых — в большинстве плохо; гидроокиси имеют слабоосновной характер.

Карбонилы никеля и кобальта — комплексные соединения, подобные известным для других переходных элементов. Атомы металлов и углерода связаны электронной парой СО-группы с участием р-электронов металла. Хорошо изучены следующие карбонилы: Ni(CO)₄, Со₂(СО)₈, Со₄(СО)₂.

Для металлургии наиболее важны аммиачные комплексы никеля и кобальта общего вида Ме(NH₃)²_n⁺. У никеля почти одинаково прочны соединения с координационными числами 5 и 6(pK = 8 10 и 8,01), а у кобальта (рK=5,07 и 5,13).

 

Статья на тему Металлургия кобальта и никеля