Hóa trị Niken là bao nhiêu? Tính chất, ảnh hưởng và tác dụng

Nickel là chất gì? Hóa trị Nickel là bao nhiêu? Nickel dùng để làm gì? Nickel có độc hay không? Hãy cùng admin đi tìm câu trả lời cho những câu hỏi trên, những vấn đề mà được nhiều học sinh yêu thích bộ môn hóa chú ý đến cần giải đáp.

Nickel với công thức hóa học là Ni là một nguyên tố trong bảng tuần hoàn hóa học với số nguyên tử 28. Nickel có màu trắng bạc thuộc 1 trong 5 kim loại trong nhóm kim loại sắt từ. Nickel là một kim loại cứng, lang, dễ uốn.

Nickel là chất gì?

Nickel thường ở dạng hợp chất bởi nó trơ với khí oxygen còn nếu ở dạng hợp chất sẽ tác dụng với oxygen. Nickel có tính dẫn điện và nhiệt khá tốt trong những hợp chất quen thuộc của nó.

Trên thực tế Nickel thường sử dụng chuẩn bị cho hợp kim. Hợp kim của chất này đặc trưng có tính chất vì sức mạnh, độ dẻo dai, nhiệt, khả năng chống ăn mòn.

Nickel thường dùng làm gì?

Các ứng dụng thường thấy của Niken:

Hợp kim Nickel: Nickel thường được sử dụng để chế tạo hợp kim với các kim loại khác để tăng cường các tính chất của chúng. Hợp kim Nickel có tính chất đặc trưng như sức mạnh, độ bền, độ dẻo, khả năng chịu nhiệt cao và kháng ăn mòn.
Tiền xu: Nickel được sử dụng để chế tạo tiền xu, đặc biệt là trong các loại tiền xu có giá trị cao như đồng euro và đồng pound Anh.
Thép không gỉ và hợp kim chống ăn mòn: Nickel là thành phần chính trong thép không gỉ và nhiều hợp kim chống ăn mòn. Hợp kim Nickel-chromium (hay gọi là hợp kim inox) có khả năng chống ăn mòn tốt, do đó được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp và xây dựng.
Hợp kim Alnico: Nickel được sử dụng để chế tạo hợp kim Alnico, được sử dụng trong việc sản xuất nam châm có tính từ mạnh, chẳng hạn trong các ứng dụng điện tử và công nghiệp.
Hợp kim NiFe - Permalloy: Nickel cùng với iron (Fe) được sử dụng để tạo ra hợp kim NiFe, hay còn gọi là Permalloy. Hợp kim này có tính từ cao và được sử dụng trong các ứng dụng liên quan đến điện và từ.
Monel: Nickel là thành phần chính trong hợp kim Monel, được biết đến là hợp kim đồng chống ăn mòn. Monel được sử dụng trong các ứng dụng như chân vịt cho tàu thủy và máy bơm trong công nghiệp hóa chất.
Pin: Nickel được sử dụng trong việc chế tạo pin, chẳng hạn như pin niken cadmium (NiCd) và Pin nickel hydride kim loại (NiMH), có khả năng lưu trữ và phát điện.
Điện cực: Nickel có thể được sử dụng làm điện cực trong các ứng dụng điện hóa và quá trình electroplating.
Chất xúc tác và nồi nấu hóa chất: Nickel có thể được sử dụng làm chất xúc tác hỗ trợ trong quá trình hydro hóa dầu thực vật. Ngoài ra, Nickel cũng được sử dụng trong nồi nấu hóa chất kim loại trong các phòng

Nickel có cấu hình electron đầy đủ là: $1 s^{2} 2 s^{2} 2 p^{6} 3 s^{2} 3 p^{6} 3 d^{8} 4 s^{2}$ . Nickel có 2 e lớp ngoài cùng và nó thường có xu hướng nhường 2e để đạt cấu hình hoàn hảo. Vì vậy mà Ni thường mang số oxi hoá +2 và chỉ có một số trường hợp khác số oxi hoá Nickel mang +3 bởi Nickel là chất có nhiều trạng thái oxi hóa. Đôi khi Nickel cũng tạo thành một vài hợp chất phức tạp. Hầu hết hợp chất của Nickel có màu xanh hoặc xanh lá cây.

Vậy hóa trị Nickel là mấy?

Kim loại Nickel này còn hòa tan chậm trong dung dịch acid loãng và có phần giống với iron khi trở lên thụ động nếu xử lý bằng Nitric acid. Nickel sẽ phân chia và hấp thụ hydrogen.

Nickel (Ni) là một kim loại chuyển tiếp trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Nó có các tính chất vật lý cơ bản như sau:

Khối lượng nguyên tử: 58.6934 g/mol
Khối lượng riêng: $8.908 g / c m^{3}$
Độ âm điện: 1,8 theo thang Pauling
Điểm nóng chảy: $1453^{0} C$ ( $2, 647^{0} F$ )
Điểm sôi: $2, 913^{0} C$ ( $4, 950^{0} F$ )
Trạng thái ở điều kiện tiêu chuẩn: Nickel là một kim loại rắn.
Màu sắc: Nickel có màu trắng bạc, bóng và có ánh kim loại.
Dẫn điện và dẫn nhiệt: Nickel có khả năng dẫn điện và dẫn nhiệt tốt.
Ductility: Nickel rất dẻo, linh hoạt và có khả năng kéo dãn mà không bị gãy.
Tính chất từ tính: Nickel có tính từ tính, là một trong những kim loại ferromagnetic (có khả năng được nam châm hóa) ở nhiệt độ phòng.
Tính chống ăn mòn: Nickel có khả năng chống ăn mòn tốt và thường được sử dụng để bọc các lớp bảo vệ cho các vật liệu khác.

Thông thường Nickel có số oxi hóa +2 trong những hợp chất. Bên cạnh đó còn mang tính khử yếu tác dụng cùng phi kim ở nhiệt độ cao, tác dụng với dung dịch acid - dung dịch muối, bền với nước và không khí nếu ở nhiệt độ thường.

Tính chất hóa học của Nickel

Tác dụng phi kim

Khi đun nóng thì Nickel sẽ phản ứng với một số phi kim như chlorine, oxygen,...

Tác dụng oxygen: $2 N i + O_{2} \to 2 N i O$
Tác dụng bromine: $N i + B r_{2} \to N i B r_{2}$
Tác dụng chlorine: $N i + C l_{2} \to N i B r_{2}$ (Điều kiện: Nhiệt độ)

Tác dụng axit

Nickel tác dụng với dung dịch HCl và $H_{2} S O_{4}$ loãng làm giải phóng khí hidro

$N i + 2 H C l (l o ã n g) \to N i C l_{2} + H_{2} ↑$

Nickel dễ hòa tan trong dung dịch $H N O_{3}$ đặc, nóng

$N i + 4 H N O_{3} (đ ặ c, n ó n g) \to N i {(N O_{3})}_{2} + 2 N O_{2} ↑ + 2 H_{2} O$

Hiện nay Nickel có thể tạo ra thông qua phương pháp luyện kim với số oxi hoá Nickel là +2 hoặc +3. Các quặng chứa thành phần oxide hay hydroxide tách bằng phương pháp thủy luyện, quặng giàu sulfide tách bằng nhiệt luyện hoặc thủy luyện. Còn quặng giàu sulfide sẽ tạo ra qua phương pháp áp dụng quy trình tuyển quặng.

Cách tách và tinh chế Nickel

Việc tách Nickel từ quặng sẽ giúp thuận lợi cho quá trình nung và giảm việc xử lý mang lại hiệu suất cao và độ tinh khiết lên đến trên 95%. Quá trình tinh chế cuối cùng với kết quả độ tinh khiết là 99,99% thông qua sự phản ứng giữa Nickel và carbon monoxide tạo thành Nickel carbonyl. Sau đó khí Nickel carbonyl được đưa vào một bình lớn trong nhiệt độ cao để khó sẽ tách ra và chứa trong các quả cầu Nickel. Cứ như vậy việc tổng hợp carbon monoxide được tái tạo qua quá trình đó.

Hiện nay nước sản xuất Nickel lớn nhất là nước Nga với khối lượng tách hàng năm khoảng 267.000 tấn. Giữ vị trí số 2 và số 3 là nước Úc và Canada khi tạo ra 207 - 189,3 ngàn tấn mỗi năm.

Quá trình mạ Nickel là việc thực hiện phủ một lớp Nickel lên bề mặt của các kim loại như sắt hoặc thép giúp cho bề mặt đẹp, sạch sẽ, sáng bóng, chống oxy hóa và đặc biệt là gia tăng giá trị sản phẩm. Hiện có rất nhiều phương pháp để mạ Nickel như: mạ mờ, mạ bóng, mạ Nickel hóa học, mạ Nickel-Chromium.

Quá trình mạ Nickel diễn ra như thế nào?

Trước quá trình mạ Nickel chất lượng người thực hiện cách thức cần làm sạch, nhẵn bề mặt của kim loại rồi tiến hành rửa dầu và điện hóa. Mạ Nickel áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau từ ngành phụ kiện may mặc, ngành trang sức, ngành trang trí, phủ kệ, phủ giá,...Mục đích chính của mạ Nickel là nhằm tiết kiệm giá thành, gia tăng tính thẩm mỹ giúp sản phẩm bền hơn.

Nickel bao gồm các hợp kim sau đây:

Nickel - Chromium: Mác của hợp kim này thường là 601,600, 625 với hàm lượng Nickel trên 50%, chống ăn mòn, chịu lực tốt, chịu nhiệt cao.
Nickel - Iron - Chromium: Mác của hợp kim này thường là 800H và 800HT có hàm lượng Nickel thấp hown 50%, chống lại oxy hóa, chịu lực mức trung bình và chịu nhiệt cũng vậy.
Nickel - Đồng: Bên cạnh hai nguyên tố này vẫn còn có một ít hàm lượng silicon, iron, carbon và magnesium. Hợp chất này có mác 404, 405, 401 với tỷ lệ Nickel lên đến 70% được sử dụng ở những môi trường khắc nghiệt, môi trường hóa chất, môi trường nước biển bởi tính chống oxy hóa rất cao.

Ngoài việc nắm bắt thông tin về hóa trị Nickel các em cũng nên biết rằng Nickel là kim loại có 2 mặt lợi và hại đối với sức khỏe của con người. Thực tế trong chính một số thực phẩm dung nạp hàng ngày có chứa lượng nhỏ Nickel đóng vai trò cần thiết cho sức khỏe. Đặc biệt phần nhỏ chất đó giúp hỗ trợ trao đổi chất dinh dưỡng, điển hình là protein tạo ra các lipid và hormone quan trọng. Các em có thể tìm thấy Nickel trong các loại hạt, chocolate hoặc đậu,…

Chỉ là nếu dung nạp lượng quá lớn sẽ dẫn tới ngộ độc Nickel với triệu chứng viêm da tiếp xúc, phát ban, ngứa hoặc nặng hơn ảnh hưởng đến gan, tim, phổi. Triệu chứng dị ứng này thường thấy khi sử dụng nút, phụ kiện quần áo, trang sức giả tiếp xúc qua da.

Nickel có độc không - Sự ảnh hưởng đến môi trường?

Về ảnh hưởng Nickel đến môi trường, khi Nickel được đào thải ở những nơi sản xuất điện, lò phân hủy rác vào không khí lắng xuống đất hoặc rớt xuống khi phản ứng với hạt mưa. Trên thực tế để loại bỏ Nickel khỏi không khí sẽ mất khoảng thời gian rất lâu hoặc kết thúc trong nước mặt nếu là một phần của dòng thải.

Tất nhiên là chưa có bất kỳ báo cáo chính xác nào về tác dụng xấu của Nickel đối với con người và sinh vật khác. Các nhà khoa học chỉ biết rằng nồng độ Nickel cao sẽ gây hại cho cây trồng, giảm tốc độ trưởng thành của tảo, vi sinh vật suy giảm chức năng tăng trưởng,..Đối với động vật Nickel có thể là thực phẩm thiết yếu khi mang lượng nhỏ nhưng khi vượt quá sẽ gây nhiều loại ung thư trên cơ thể động vật như các con vật sống gần nhà máy lọc dầu.

Dù rằng các hợp chất của Nickel khi thải ra môi trường sẽ hấp thụ vào trầm tích, hạt đất và trở nên bất động. Chỉ là trong đất có acid và chắc chắn hợp chất sẽ linh hoạt, khó rửa sạch qua nước ngầm.

Mong rằng bài viết về hóa trị Nickel trên đây sẽ giúp các em hiểu rõ hơn về chất Niken là gì? Phản ứng hóa học của Nickel với các chất giúp quá trình tìm hiểu thông tin nghiên cứu dễ dàng hơn, ngày càng yêu thích bộ môn hóa học.