Oxid nikelnatý - Nickel(II) oxide

Oxid nikelnatý
Oxid nikelnatý
Oxid nikelnatý
Jména
Název IUPAC
Oxid nikelnatý
Ostatní jména
Oxid nikelnatý
Oxonickel
Identifikátory
Informační karta ECHA100.013.833 Upravte to na Wikidata
Číslo RTECS
  • QR8400000
UNII
Vlastnosti
NiO
Molární hmotnost74,6928 g / mol
Vzhledzelená krystalická pevná látka
Hustota6,67 g / cm3
Bod tání 1955 ° C (3551 ° F; 2228 K)
zanedbatelný
Rozpustnostrozpustný v KCN
+660.0·10−6 cm3/ mol
2.1818
Termochemie
-240,0 kJ / mol
Nebezpečí
Bezpečnostní listJT Baker
Carc. Kočka. 1
Toxický (T)
NFPA 704 (ohnivý diamant)
Bod vzplanutíNehořlavé
Smrtelná dávka nebo koncentrace (LD, LC):
5000 mg / kg (potkan, orálně)[1]
Související sloučeniny
jiný anionty
Niklen (II) selenid
Nikl (II) telurid
jiný kationty
Oxid palladnatý (II)
Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
šekY ověřit (co je šekY☒N ?)
Reference Infoboxu

Oxid nikelnatý je chemická sloučenina se vzorcem NiO. Je to hlavní oxid niklu.[3] Je klasifikován jako základní oxid kovu. Několik milionů kilogramů se ročně vyrobí v různé kvalitě, zejména jako meziprodukt při výrobě slitin niklu.[4]Mineralogická forma NiO, bunsenit, je velmi vzácný. jiný oxidy niklu (III) byly nárokovány, například: Ni
2Ó
3 a NiO
2, ale musí být ještě prokázáno Rentgenová krystalografie.[3]

Výroba

NiO lze připravit několika metodami. Po zahřátí nad 400 ° C reaguje niklový prášek s kyslíkem za vzniku NiO. V některých komerčních procesech se zelený oxid niklu vyrábí zahříváním směsi niklového prášku a vody na 1000 ° C, rychlost této reakce se může zvýšit přidáním NiO.[5] Nejjednodušší a nejúspěšnější způsob přípravy je pyrolýza sloučenin niklu (II), jako je hydroxid, dusičnan, a uhličitan, které dávají světle zelený prášek.[3] Syntéza z prvků zahříváním kovu v kyslíku může poskytnout šedý až černý prášek, což naznačuje nestechiometrie.[3]

Struktura

NiO přijímá NaCl struktura, s osmistěn Ni2+ a O.2− stránky. Koncepčně jednoduchá struktura je obecně známá jako struktura kamenné soli. Jako mnoho jiných binárních oxidů kovů, NiO je často nestechiometrický, což znamená, že poměr Ni: O se liší od 1: 1. U oxidu niklu je tato nestechiometrie doprovázena změnou barvy, přičemž stechiometricky správný NiO je zelený a nestechiometrický NiO být černý.

Aplikace a reakce

NiO má řadu specializovaných aplikací a obecně aplikace rozlišují mezi „chemickou jakostí“, což je relativně čistý materiál pro speciální aplikace, a „metalurgickou jakostí“, která se používá hlavně pro výrobu slitin. Používá se v keramickém průmyslu k výrobě frit, feritů a porcelánových glazur. Slinutý oxid se používá k výrobě slitin niklové oceli. Charles Édouard Guillaume vyhrál 1920 Nobelova cena za fyziku za jeho práci na slitinách niklové oceli, kterou nazval invar a elinvar.

NiO byl také součástí nikl-železná baterie, také známý jako Edisonova baterie, a je součástí palivové články. Je předchůdcem mnoha solí niklu pro použití jako speciální chemikálie a katalyzátory. Poslední dobou, NiO byl používán k výrobě NiCd dobíjecích baterií nalezených v mnoha elektronických zařízeních až do vývoje ekologicky kvalitního NiMH akumulátoru.[5] NiO anodický elektrochromní materiál, byly široce studovány jako protielektrody s oxidem wolframu, katodickým elektrochromním materiálem, v doplňkových elektrochromní zařízení.

Asi 4000 tun chemického stupně NiO jsou vyráběny ročně.[4] Černá NiO je předchůdcem solí niklu, které vznikají působením minerálních kyselin. NiO je všestranný hydrogenační katalyzátor.

Zahřívání oxidu nikelnatého buď vodíkem, uhlíkem nebo oxidem uhelnatým ho redukuje na kovový nikl. Spojuje se s oxidy sodíku a draslíku při vysokých teplotách (> 700 ° C) a vytváří odpovídající nikelát.[5]

Elektronická struktura

NiO je užitečné pro ilustraci selhání hustota funkční teorie (pomocí funkcionálů založených na aproximace místní hustoty ) a Teorie Hartree – Fock k účtu pro silná korelace. Výraz silná korelace označuje chování elektronů v pevných látkách, které není dobře popsáno (často ani kvalitativně správným způsobem) jednoduchými teoriemi s jedním elektronem, jako je aproximace lokální hustoty (LDA) nebo teorie Hartree-Fock.[6][Citace je zapotřebí ] Například zdánlivě jednoduchý materiál NiO má částečně naplněné 3d pásmo (atom Ni má 8 z 10 možných 3d elektronů), a proto se od něj očekává dobrý vodič. Silné Coulombovo odpuzování (korelační efekt) mezi d-elektrony však vede k tomu, že NiO místo toho vytváří velkou mezeru v pásmu Mottův izolátor. Silně korelované materiály tedy mají elektronické struktury, které nejsou ani jednoduše podobné volným elektronům, ani zcela iontové, ale směsí obou.[7][8]

Zdravotní rizika

Dlouhodobá inhalace NiO poškozuje plíce, způsobuje léze a v některých případech rakovinu.[9]

Vypočítaný poločas rozpouštění NiO v krvi je více než 90 dnů.[10] NiO má dlouhý retenční poločas v plicích; po podání hlodavcům přetrvával v plicích déle než 3 měsíce.[11][10] Oxid nikelnatý je klasifikován jako lidský karcinogen[12][13][14][15][16][17] na základě zvýšeného rizika rakoviny dýchacích cest pozorovaného v epidemiologických studiích pracovníků rafinérie sulfidické rudy.[18]

Ve dvouleté zelené inhalační studii Národního toxikologického programu byly pozorovány určité důkazy o karcinogenitě u potkanů ​​F344 / N, ale nejednoznačné důkazy u samic myší B6C3F1; u samců myší B6C3F1 nebyly žádné důkazy o karcinogenitě.[12] Ve dvouletých studiích byl pozorován chronický zánět bez fibrózy.

Reference

  1. ^ „Kov niklu a jiné sloučeniny (jako Ni)“. Koncentrace bezprostředně nebezpečné pro život a zdraví (IDLH). Národní institut pro bezpečnost a ochranu zdraví při práci (NIOSH).
  2. ^ „Bezpečnostní list“ (PDF). Severozápadní Missouri State University.
  3. ^ A b C d Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1984). Chemie prvků. Oxford: Pergamon Press. str. 1336–37. ISBN  978-0-08-022057-4.
  4. ^ A b Kerfoot, Derek G. E. (2000). "Nikl". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002 / 14356007.a17_157.
  5. ^ A b C „Handbook of Anorganic Chemicals“, Pradniak, Pradyot; McGraw-Hill Publications, 2002
  6. ^ Hüfner, S. (01.04.1994). "Elektronická struktura NiO a souvisejících sloučenin 3d-přechodných kovů". Pokroky ve fyzice. 43 (2): 183–356. Bibcode:1994AdPhy..43..183H. doi:10.1080/00018739400101495. ISSN  0001-8732.
  7. ^ Kuiper, P .; Kruizinga, G .; Ghijsen, J .; Sawatzky, G. A .; Verweij, H. (1989). „Postava děr v LiXNi1 − xO a jejich magnetické chování ". Dopisy o fyzické kontrole. 62 (2): 221–224. Bibcode:1989PhRvL..62..221K. doi:10.1103 / fyzrevlett.62.221. ISSN  0031-9007. PMID  10039954.
  8. ^ Mott, N.F. (1949). "Základy teorie elektronů kovů, se zvláštním zřetelem na přechodové kovy". Sborník Fyzikální společnosti. Sekce A. 62 (7): 416–422. Bibcode:1949 PPSA ... 62..416M. doi:10.1088/0370-1298/62/7/303. ISSN  0370-1298.
  9. ^ „Toxicology and Carcinogenesis Studies of Nickel Oxide“, US Dept. of Health and Human Services, No. 451, 07/1996
  10. ^ A b English, J.C., Parker, R.D.R., Sharma, R.P. & Oberg, S.G. (1981). Toxikokinetika niklu u potkanů ​​po intratracheálním podání rozpustné a nerozpustné formy. Am Ind Hyg Assoc J. 42 (7): 486-492.
  11. ^ Benson, J.M., Barr, E.B., Bechtold, W.E., Cheng, Y-S., Dunnick, J.K., Eastin, W.E., Hobbs, C.H., Kennedy, C.H. & Maples, K.R. (1994). Osud inhalovaného oxidu nikelnatého a subsulfie niklu u potkanů ​​F344 / N. Inhal Toxicol 6 (2): 167-183.
  12. ^ A b Národní toxikologický program (NTP) (1996). Toxikologické a karcinogenetické studie oxidu nikelnatého (CAS č. 1313-99-1) u potkanů ​​F344 a myší B6C3F1 (inhalační studie) US DHHS. NTP TR 451. Publikace NIH č. 96-3367.
  13. ^ Sunderman, F.W., Hopfer, S.M., Knight, J.A., Mccully, K.S., Cecutti, A.G., Thornhill, P.G., Conway, K., Miller, C., Patierno, S.R. & Costa, M. (1987). Fyzikálně-chemické vlastnosti a biologické účinky oxidů niklu. Karcinogeneze 8 (2): 305-313.
  14. ^ IARC (2012). „Nikl a sloučeniny niklu“ IARC Monogr Eval Carcinog Risks Hum, Svazek 100C: 169-218. (https://monographs.iarc.fr/ENG/Monographs/vol100C/mono100C-10.pdf).
  15. ^ Nařízení Evropského parlamentu a Rady (ES) č. 1272/2008 ze dne 16. prosince 2008 o klasifikaci, označování a balení látek a směsí, o změně a zrušení směrnic 67/548 / EHS a 1999/45 / ES a o změně nařízení ( ES) č. 1907/2006 [Úř. Věst.L 353, 31.12.2008, s. 1]. 1]. Příloha VI. www.eur-lex.europa.eu/legal-content/en/TXT/?uri=CELEX%3A32008R1272 Zpřístupněno 13. července 2017.
  16. ^ Globally Harmonized System of Classification and Labelling of Chemicals (GHS), Páté přepracované vydání, OSN, New York a Ženeva, 2013. PDF unece.org Zpřístupněno 13. července 2017.
  17. ^ NTP (National Toxicology Program). 2016. „Zpráva o karcinogenech“, 14th Edice.; Research Triangle Park, NC: US ​​Department of Health and Human Services, Public Health Service. https://ntp.niehs.nih.gov/pubhealth/roc/index-1.html Zpřístupněno 13. července 2017.
  18. ^ Mezinárodní výbor pro karcinogenezu niklu u člověka (ICNCM). (1990). Zpráva Mezinárodního výboru pro karcinogenezu niklu u člověka. Skenovat. J. Work Environ. Zdraví. 16(1): 1-82.

externí odkazy