鎳(英語:Nickel),是一種化學元素,化學符號為Ni,原子序數為28,原子量為7001586934000000000♠58.6934 u。鎳是一種有光澤的銀白色金屬,其銀白色帶一點淡金色。鎳屬於過渡金屬,質硬,具延展性。純鎳的化學活性相當高,這種活性可以在反應表面積最大化的粉末狀態下看到,但大塊的鎳金屬與周圍的空氣反應緩慢,因為其表面已形成了一層帶保護性質的氧化物。即使如此,由於鎳與氧之間的活性夠高,所以在地球表面還是很難找到自然的金屬鎳。地球表面的自然鎳都被封在較大的鎳鐵隕石裏面,這是因為隕石在太空的時候接觸不到氧氣的緣故。在地球上,這種自然鎳總會和鐵結合在一起,這點反映出它們都是超新星核合成主要的最終產物。一般認為地球的地核就是由鎳鐵混合物所組成的[4]。
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Quick Facts 外觀, 概況 ...
鎳 28Ni
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外觀 |
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有銀白色金屬光澤
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概況 |
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名稱·符號·序數 | 鎳(nickel)·Ni·28 |
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元素類別 | 過渡金屬 |
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族·週期·區 | 10·4·d |
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標準原子質量 | 58.6934(4)[1] |
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電子組態 | [Ar] 3d8 4s2 或 [Ar] 3d9 4s1 2, 8, 16, 2 或 2, 8, 17, 1
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歷史 |
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發現 | 阿克塞爾·弗雷德里克·克龍斯泰特(1751年) |
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分離 | 阿克塞爾·弗雷德里克·克龍斯泰特(1751年) |
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物理性質 |
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物態 | 固態 |
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密度 | (接近室溫) 8.908 g·cm−3 |
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熔點時液體密度 | 7.81 g·cm−3 |
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熔點 | 1728 K,1455 °C,2651 °F |
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沸點 | 3186 K,2913 °C,5275 °F |
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熔化熱 | 17.48 kJ·mol−1 |
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汽化熱 | 377.5 kJ·mol−1 |
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比熱容 | 26.07 J·mol−1·K−1 |
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蒸氣壓
壓/Pa
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1
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10
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100
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1 k
|
10 k
|
100 k
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溫/K
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1783
|
1950
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2154
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2410
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2741
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3184
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原子性質 |
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氧化態 | 4[2], 3, 2, 1[3], -1 (弱鹼性氧化物) |
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電負度 | 1.91(鮑林標度) |
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游離能 | 第一:737.1 kJ·mol−1
第二:1753.0 kJ·mol−1
第三:3395 kJ·mol−1
(更多) |
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原子半徑 | 124 pm |
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共價半徑 | 124±4 pm |
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范德華半徑 | 163 pm |
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鎳的原子譜線 |
雜項 |
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晶體結構 | 面心立方 |
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磁序 | 鐵磁 |
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電阻率 | (20 °C)69.3 n Ω·m |
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熱導率 | 90.9 W·m−1·K−1 |
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膨脹係數 | (25 °C)13.4 µm·m−1·K−1 |
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聲速(細棒) | (室溫)4900 m·s−1 |
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楊氏模量 | 200 GPa |
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剪切模量 | 76 GPa |
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體積模量 | 180 GPa |
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泊松比 | 0.31 |
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莫氏硬度 | 4.0 |
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維氏硬度 | 638 MPa |
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布氏硬度 | 700 MPa |
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CAS編號 | 7440-02-0 |
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同位素 |
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主條目:鎳的同位素
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Close
鎳的使用(天然的隕鎳鐵合金)最早可追溯至公元前3500年。阿克塞爾·弗雷德里克·克龍斯泰特於1751年最早分離出鎳,並將它界定為化學元素,儘管他最初把鎳礦石誤認為銅的礦物。鎳的外語名字來自德國礦工傳說中同名的淘氣妖精(Nickel,與英語中魔鬼別稱"Old Nick"相近),這是由於鎳銅礦不能用煉銅的方法煉出銅來,所以被比擬成妖魔。鎳最經濟的主要來源為鐵礦石褐鐵礦,含鎳量一般為1-2%。鎳的其他重要礦物包括矽鎂鎳礦及鎳黃鐵礦。鎳的主要生產地包括加拿大的索德柏立區(一般認為該處是隕石撞擊坑)、太平洋的新喀里多尼亞及俄羅斯的諾里爾斯克。
由於鎳在室溫時的氧化緩慢,所以一般視為具有耐腐蝕性。歷史上,因為這一點鎳被用作電鍍各種表面,例如金屬(如鐵及黃銅)、化學裝置內部及某些需要保持閃亮銀光的合金(例如鎳銀)。世界鎳生產量中的約6%仍被用於抗腐蝕純鎳電鍍。鎳曾經是硬幣的常見成份,但現時這方面已大致上被較便宜的鐵所取代,尤其是因為有些人的皮膚對鎳過敏。儘管如此,英國還是在皮膚科醫生的反對下,於2012年開始再使用鎳鑄造錢幣[5]。
只有四種元素在室溫時具有鐵磁性,鎳就是其中一種。[6]含鎳的鋁鎳鈷合金永磁體,其磁力強度介乎於含鐵的永久磁鐵與稀土磁鐵之間。鎳在現代世界的地位主要來自於它的各種合金。全世界鎳產量中的約68%被用於生產不鏽鋼。其他常見的合金,還有一些的新的高溫合金,就幾乎就佔盡了餘下的世界鎳用量。用於製作化合物的化學用途只佔了鎳產量的不到3%[7]。鎳化合物在化學製造有好幾種特定的用途,例如作為氫化反應的催化劑。[8]某些微生物和植物的酶用鎳作為活性位點,因此鎳是它們重要的養分。[9]