Никкель — химический элемент (знак Ni) с атомным весом 58,68 (1916), принадлежащий к числу металлов и помещающийся в VIII группе, 4 ряду периодической системы вслед за кобальтом, с которым его связывает близкая аналогия. Открыт в 1751 г. Кронштедтом в Швеции и более подробно изучен в 1774 г. Бергманом. В природе встречается по большей части вместе с кобальтом в виде купферниккеля NiAs, никкелевого блеска NiAsS, никкелевой охры Ni₃(AsO₄)₂ и др. Весьма важной рудой Н. является сложный силикат: 2(NiMg)₅Si₄O₁₃.3H₂O, известный под именем гарниерита и найденный в больших количествах в Новой Каледонии. Иногда довольно значительные количества (до 5%) Н. встречаются в виде примесей к пириту. В самородном состоянии Н. найден в метеоритах (Пру). При помощи спектрального анализа присутствие его открыто в солнечной атмосфере. В настоящее время наибольшее количество Н. добывается из гарниерита, а также из содержащих Ni пиритов. Переработка гарниерита в основных чертах сводится к следующему. Руду сплавляют с гипсом и сернистым кальцием, при чем большая часть Н. и железа переходит в «штейн» (около 50% Ni, 30% Fe и 20% S), а кремнезем — в виде силикатов, выплавляется в шлак. Для обогащения штейна его сплавляют в отражат. печах или в особых конверторах с кремнеземистыми плавнями, при чем последние извлекают (в виде шлака) большую часть железа, так что остающийся продукт содержит главным образом сернистый Н. с содерж. до 80% Ni. Для удаления серы этот продукт повторно обжигают (иногда в присутствии чилийской селитры), промывают водой образующуюся закись Н. (NiO), прессуют ее в кубы и сильно прокаливают эти последние с углем в тиглях из огнеупорной глины. Для очистки Н. удобно пользоваться переходом через никкель-карбонил (см. ниже). Чистый металлический Н. получается прокаливанием (очищенных от примесей) окислов в токе водорода, или же осаждается электролитически на катоде при пропускании тока через раствор чистой сернониккелевой соли в присутствии сернокислого аммония. На последнем процессе основано гальваническое никкелирование. Металлический Н. блестящий серебристо-белый металл с сероватым оттенком, темп. плавл. 1452°, темп. кип. около 2300° (по Муассану по летучести превосходит кобальт), уд. в. 8,9. Известен в двух модификациях, из которых первая магнитна и постоянна ниже 340°, другая лишена магнитных свойств и постоянна при высших температурах. Переход I→II сопровождается весьма малым поглощением тепла (А. Байков). На воздухе Н. почти не окисляется, даже при высокой температуре, что вместе с устойчивостью по отношению к щелочам делает его весьма ценным материалом для изготовления химической и иной посуды. Из кислот медленно растворяется в разбавленной соляной и серной, но весьма легко в азотной. При погружении в дымящую азотную кислоту подобно железу делается пассивным по отношению к HNO₃. Редуцированный водородом из окислов при не слишком высокой температуре Н. получается в состоянии мельчайшего раздробления, и в этой форме является весьма активным катализатором по отношению к целому ряду реакций, идущих при участии водорода; особенно возбуждает присоединение водорода к ненасыщенным органическим соединениям (Сабатье и Сандерен). См. Восстановление. Это свойство Н., вероятно, стоит в связи со способностью его поглощать газообразный водород. — Н. образует три типа солеобразных соединений NiX, NiX₂ и NiX₃ и в соответствии с этим проявляет троякую валентность: 1, 2 и 3. Описаны также соединения высших типов, но они, повидимому, относятся к числу перекисных. В электрохимическом ряду напряжения Н. занимает место между менее благородным кобальтом и более благородным оловом:
Обладая незначительным электросродством, Н., подобно другим элементам VIII группы, не имеет ни резко металлических, ни резко металлоидных свойств, хотя первые в нем явно преобладают над вторыми. В соответствии с этим Н. обладает малым объемом атома (6,7) и значительной склонностью к комплексообразованию. Соединения одновалентного Н. NiX открыты только недавно (Чугаев и Хлопин, Беллуччи) и еще мало изучены. Они отличаются крайним непостоянством и весьма легко окисляются, переходя в соединения прочнейшего типа NiX₂. Гидрат NiOH, отвечающий окислу Ni₂O, осаждается едкими щелочами из раствора сложного комплексного соединения, образующегося при восстановлении NiCl₂ смесью азотисто-натриевой (NaNO₂) и гидросернисто-натриевой соли (Na₂S₂O₄) в виде синего осадка, весьма нестойкого и легко окисляющегося даже без доступа воздуха (2NiOH + 2H₂O = 2Ni(OH)₂ + H₂) с образованием гидрата закиси Н. С кислотами моментально наступает выделение водорода и образование солей типа NiX₂. В аммиаке NiOH растворяется интенсивно синим цветом, образуя комплексные соединения; с Na₂S дает черный осадок Ni₂S; с KCN дает легко растворимую комплексную соль KNi(CN)₃, окрашенную в красный цвет. Последняя получается также при восстановлении комплексной соли K₂[Ni(CN)₄] амальгамой натрия. В чистом состоянии она не получена. Соединения типа NiX₂ являются важнейшими соединениями Н. Закись Н. NiO образуется при сильном прокаливании гидрата Ni(OH)₂, азотно- или углениккелевой солей. Образует кристаллический порошок бледно-зеленого цвета. В более крупных кристаллах получается прокаливанием борно-никкелевой соли с известью. Уд. в. 6,8. При нагревании легко восстановляется водородом (220°), окисью углерода (120°) и углем (450°). Гидрат закиси Н. осаждается из растворов соли NiX₂ едкими щелочами в виде яблочно-зеленого аморфного осадка, растворимого в кислотах и в аммиаке. Соли закиси Н. NiX₂ отличаются, особенно в водном растворе, зеленым цветом (безводные — часто желтым), характерным для иона Ni++ и дополнительным к цвету солей кобальта. Поэтому, смешивая раствор солей закиси Н. и кобальта, можно получить почти бесцветный раствор. Соли Н., отвечающие сильным кислотам, обладают слабо кислой реакцией, указывающей на незначительный гидролиз. Легко растворимы соли, отвечающие кислотам: HCl, HBr, HJ, HNO₃, HClO₃, H₂SO₄, CH₃COOH (уксусной). Трудно растворимы соли: углекислая, фосфорно-кислая. Наиболее характерными реакциями солей закиси Н. надо считать следующие: 1) появление черного осадка NiS от сернистого аммония; 2) появление коричневого окрашивания от тритиоуглекалиевой соли (K₂CS₃) — очень чувствительная реакция; 3) появление яркокрасного кристаллического осадка от прибавления диметилглиоксима, лучше в присутствии аммиака (Л. Чугаев); самая характерная и чувствительная реакция на Н., позволяющая открыть 1 ч. Н. в 1500000 ч. воды. Эта реакция позволяет также открыть малые количества Н. в присутствии избытка кобальта, который хотя и образует с диметилглиоксимом характерные соединения, но последние легко растворимы в воде, а потому без труда отличимы от соединения Н. Хлористый Н. NiCl₂ безводн. образует кристаллич. пластинки желтого цвета и походит на сусальное золото. С водой дает гидрат NiCl₂.6H₂O — кристаллы зеленого цвета. Серно-никкелевая соль, NiSO₄ кристаллиз. с 6 и 7 мол. H₂O. Семиводный гидрат (постоянный ниже 54°), или никкелевый купорос изоморфен с серномагниевой солью MgSO₄.7H₂O. Легко растворим в воде:
Азотно-никкелевая соль Ni(NO₃)₂ — крист. с 3, 6 и 9 мол. H₂O в крист. зеленого цвета. Очень легко растворима в воде. Сернистый Н. NiS осаждается в виде черного порошка по прибавлении сернистого аммония к солям закиси Н. Нерастворим в разбавленной соляной кислоте, но растворим в азотной кислоте и в царской водке. Изучение диаграммы плавкости системы Н. + сера (при сплавлении в отсутствии воды) указывает на существование соединений: Ni₃S₂, NiS, Ni₃S₄ и NiS₂. Углениккелевая соль NiCO₃ образуется при осаждении солей закиси Н. кислой угленатровой солью в виде бледно-зеленого крист. порошка, содержащего 6 молекул H₂O. Сода и поташ в этих условиях осаждают основные углекислые соли. Соединения ряда NiX₃, отвечающие трехвалентному Н., мало исследованы. Окись Н. Ni₂O₃ описана как вещество черного цвета, получаемое при осторожном прокаливании на воздухе азотно- или углениккелевой соли ряда закиси, но, повидимому, не всегда отвечает составу, требуемому формулой. Гидрат Ni₂O₃.2H₂O описан как черные кристаллы, образующиеся при горении калия в никкелевом сосуде и остающиеся после извлечения продукта реакции водой. Черный продукт, образующийся при окислении Ni(OH)₂ хлором или бромом в щелочном растворе, повидимому, представляет гидрат высшего окисла NiO₂.XH₂O [прежде его считали за Ni(OH₃)]. Все вышеописанные продукты при нагревании переходят в NiO с потерей кислорода и воды, а с HCl дают NiCl₂ и свободный хлор. Окись Н. может служить в качестве катализатора при гидрировании органических соединений сжатым водородом (Ипатьев). Комплексные соединения Н. отвечают всем трем известным Вернеровским типам: комплексные кислоты (и их соли), комплексные основания и тела нейтрального типа — не электролиты. Наиболее изучены производные двухвалентного Н. Из соединений первой категории заслуживают внимания соли комплексной никкелево-цианистой кислоты H₂[Ni(CN)₄] = Ni(CN)₂.2HCN, образующиеся при действии избытка растворимых солей синильной кислоты на соли закиси Н. Такова калийная соль K₂[Ni(CN)₄]. Соли эти при бесцветном катионе отличаются грязно-желтым цветом, свойственным комплексному аниону Ni(CN)₄−−. При пропускании аммиака в крепкий раствор NiCl₂ образуется синевато-фиолетовый раствор, из которого выпадает такого же цвета осадок [Ni6NH3]Cl2. Это соединение может служить примером солей сложных комплексных оснований Н. Большей прочностью отличается соотв. ряд соединений этилендиамина [Ni3En]X2, окрашенных в фиолетово-розовый цвет (Н. Курнаков). Эти соединения в водном растворе образуют комплексные катионы [Ni6NH3]++ и [Ni3En]++. Примером не диссоциированных соединений Н. могут служить комплексы, образуемые солями двухвалентного Н. с 1, 2 диоксимами, отвечающие составу. Соединения эти (диоксимины) отличаются большой прочностью и окрашены в оранжевый или красный цвет. Многие из них летучи без разложения (R′ и R″ в формулах отвечают углеводородным радикалам: CH₃, C₂H₅ и пр.). Н. принадлежит к числу металлов, образующих с окисью углерода летучие соединения (Л. Монд). Н. тетра-карбонил Ni(CO)₄ образуется при пропускании окиси углерода при 30—80° через мелко раздробленный Н., полученный посредством восстановления окиси Н. при темп. 100°. Повышение давления CO благоприятствует реакции. Бесцветная жидкость, кипящая при 43°, уд. в. 1,3185 при 17°; сильно ядовита; взрывает при 60°; разбавленная индифферентным газом, при нагревании спокойно разлагается, оставляя на стенках сосуда зеркало металлического Н. Монд предложил пользоваться этим соединением для получения чистого Н. Сплавы Н. Н. с рядом металлов образует определенные соединения, напр.: Mg₂Ni и MgNi₂; Zn₃Ni и ZnNi; Cd₄Ni; Al₃Ni; Al₂Ni и AlNi; Sn₂Ni₃, SnNi₂ и SnNi₄; BiNi и BiNi₃. Особый интерес представляют сплавы Н. с железом. Прибавление к железу до 3% Ni повышает сопротивление разрыву и упругость, а потому никкелевая сталь находить себе широкое применение в практике (изготовление брони и пр.). Сплав, содержащий около 35% Н., отличается ничтожным коэффициентом расширения (около 10−6), почему и получил название инвара (Гильом). Из тройных сплавов Н. особенно часто употребляется нейзильбер (25% Н., 25% цинка и 50% меди), по цвету и блеску напоминающий серебро. Количественно Н. определяется в виде металла Н., NiO, NiSO₄, или же в виде комплексного соединения с диметилглиоксимом. Весьма удобно также пользоваться для этой цели электроанализом.
Л. Ч.
Свойства Н. — Н. очень тверд и способен принимать красивую полировку, плавится приблизительно при той же температуре, как и железо (лишь немного ниже); в соединении с углеродом Н. делается более плавким. Накаленная никкелевая проволока, при погружении в кислород, горит как железная. Чистый Н. не окисляется под влиянием атмосферного воздуха. В разбавленных кислотах, серной и хлористоводородной, растворяется медленно, а в азотной очень быстро; в концентрированной азотной он пассивен, как железо; уксусная, щавелевая и винная кислоты оказывают слабое влияние или совсем на него не действуют. По расплавлении Н. в тиглях, с добавкою металлического магния, он делается ковким и годным для прокатки и плющения. Обработанный таким образом Н. вытягивается в проволоку, прокатывается в самые тонкие листы и хорошо сваривается с железными и стальными листами для производства кухонной посуды и других изделий. Н. легко сплавляется с большинством металлов.