1-الزلزال والبراكين
2-الصخور والمعادن
بليييييييييييييييييييييز ضروري
فديتها خييتو غمضتني
السسموحة منج اختي ما حصلت طلبج..
اتمنى غيري ما يقصر
بااجر امتحانها والله يوفجهاا ^^ بس مشكووورين لاني تعبتكم ويايه ^^
ثانكس وماقصرتوا
فديتها خييتو غمضتني
السسموحة منج اختي ما حصلت طلبج..
اتمنى غيري ما يقصر
إليكمــ احبتي تقرير عن المعادن والاحجار الكريمة
ف المرفق
موفقين ان شاء الله
م
تسلم ايدك اخوي ريح,,
والله يعطيك الصحة والعافية..
دائما مبدعه
الملف في المرفقـــــــــــــــــــــات
ولــعيونكمــ
أرجو التأكد
بإنتظارج
بالتوفيق
خواتي ما يحتاي تغلطون على بعض..
اكيد الاخت نست,,
هذا البوربوينت في المرفق..
منقول..موفقين يارب..
آلَيّوِمِ جَ ـبّـتُ وِرقَة عَ ـمِلَ عَ ـنٌ خٌ ـصِـآئصِـ آلَمِعَ ـآدُنٌ
آتُمِنٌى تُعَ ـجَ ـبّـكمِ ..
بّـآلَتُوِفُيّقَ لَلَجَ ـمِيّعَ ـ ….
في المرفقات
تسلم مشرفنا
يعطيك العافيه ..
تسلمـٍ آخ’ـوؤوي ع’ـآلبح’ـث <~ ج’ـآإنـً آسرقهـٍ <~ ع’ـآدي صح ..!*
فميزآإنـً ح’ـسنآإتكـٍ يآإرب .,. يزآإكـٍ ربي كل خ’ـير 🙂
ربي يح’ـفظكـٍ .,.
شح’ـَآلهمْ آلعَربَ عسآهمْ بخَير ( دوْمزِ *~
يزآكمْ آلله ألف خيَر وبآرك الله فيكمَ وصآنكسَ ع هيكْ موضوعِ .,~
اللهَ يحفَظكم ويوَفجكمْ
غلـٍآ
تسلمـٍ آخ’ـوؤوي ع’ـآلبح’ـث<~
فميزآإنـً ح’ـسنآإتكـٍ يآإرب .,. يزآإكـٍ ربي كل خ’ـير 🙂
ربي يح’ـفظكـٍ .,.
يسمى هذا النوع من التجارب بالطلاء الفلزي او الطلاء بالكهرباء
لعمل هذه التجربة نحتاج الى الأدوات والمواد التالية
كأس زجاجي- سلكين- بطارية(8-10 فولت)- كبريتات النحاس الثنائي
ويفضل سيانيد النحاس الثنائي( يجب الحذر فهو سام)- قطب نحاس-
حمض الكلور المركز- هيدروكسيد الصوديوم- ماء مقطر- ليفة أسلاك ناعمة- مفتاح أو أي مادة معدنية كالمسمار اوعملة معدنية لطلائها
خطوات التجربة كما يلي :-
1)يوضع المفتاح المراد طلائه في الماء الساخن ثم في حمض الكلور المسخن لدرجة 50 ثم بعد ذلك ينظف بليفة أسلاك ناعمة .
2)يوضع المفتاح بعد ذلك في محلول هيدروكسيد الصوديوم ثم في ماء مقطر ثم يجفف .
3)يملأ كأس بمحلول كبريتات النحاس الثنائي ويفضل سيانيد النحاس الثنائي .
4 يتم وضع قطب النحاس في الكأس ويوصل طرفه بسلك أمام الطرف الأخر للسلك يوصل بقطب البطارية الموجب
5) يتم وضع المفتاح المراد طلائه في نفس الكأس ويوصل طرفه بسلك أما الطرف الأخر للسلك يوصل بقطب البطارية السالب
6)بعد خمس دقائق تقريباً سوف يلبس المفتاح ثوباً من النحاس . أي تم طلائه بفلز النحاس .
فكرة التجربة تعتمد على مبدأ الخلايا التحليلية أي تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة كيميائية ( تفاعلات أكسدة واختزال ) وتستخدم التجربة على نطاق واسع في حماية المعادن من التأكل وتستخدم أيضا في تجميل مظهر المعادن بالفلزات المتنوعه كالنحاسي والذهبي والفضي …. الخ وهذا مانشاهده في الأواني المنزلية كالأباريق مثلا
الطلاء بالكهرباء
________________________________________
الطلاء بالكهرباء عملية وضع غلاف فلزي على فلز أو أَي سطح موصّل آخر باستخدام تيار كهربائي. تُستخدم هذه الطريقة لتحسين مظهر المواد للحماية ضد التآكل، ولصنع الصفائح للطباعة. ويتم تنظيف المادة المُراد طلاؤها جيداً من الشحم والأوساخ وذلك بغمرها في محلول منظف حمضي أو قلوي، ثم توضع في محلول يحتوي على الفلز الذي تُطلى به. ويوجد الفلز في شكل أيونات موجبة الشحنة (ذرات خسرت إلكتروناً واحدًا أو أكثر).
يتم توصيل المادة المُراد طلاؤها بالطرف السالب لمصدر كهرباء. ويتم توصيل الطرف الكهربائي الموجب للمصدر بموصل آخر يُغمر أِيضًا في المحلول. وتصبح المادة المُراد طلاؤها والموصِّل، القطبين اللذين من خلالهما يدخل التيار الكهربائي ويخرج. وتكوِّن المادة المُراد طلاؤها القطب السالب أو الكاثود.
ويُسمَّى القطب الموجب بالأنود. وتنجذب الأيونات الفلزية موجبة الشحنة نحو الكاثود ثم يرسّبُ الطلاء على السطح الفلزي للمادة المُراد طلاؤها. وإذا كان الفلز في المحلول فلز القطب الموجب نفسه، يمكن للكهرباء في هذه الحالة أن تجعل فلز القطب يدخل المحلول ويحل محل الفلز المأخوذ من المحلول لطلاء المادة. وتعتمد كثافة الطبقة المترسبة على المادة المراد طلاؤها، على قوة التيار الكهربائي، ومدة بقاء المادة في المحلول. ويدل الاصطلاحان ثلاثي الطلاء ورباعي الطلاء على أن هناك كثافات متعددة للطلاء، وليس طبقات منفصلة مترسبة على السطح.
وتكون الطلاءات الزخرفية والوقائية عادةً رقيقة جداً تتراوح كثافتها بين 0,03 و 0,05 ملم. وفي طلاء الذهب والفضة والنحاس والزنك والكادميوم، تُستخدم عادة محاليل السيانيد الخاصة بهذه الفلزات.
ويمكن كذلك طلاء النحاس والزنك بمحاليل أملاح حمض الكبريتيك. ويُطلى الكروم بمحلول حمض الكروم والنيكل بكبريتات النيكل. وتتضمن بعض الفلزات الأخرى التي تُطلى للاستعمال التجاري البلاتين والرصاص والقصدير. ويمكن ترسيب سبائك تتألف من فلزين أو أكثر باستخدام محاليل أملاح الفلزات التي تتألف منها السبيكة. ومن أمثلة السبائك المستخدمة للطلاء: النحاس الأصفر والنيكل الأسود والقصدير الرصاصي والبرونز.
ويُستخدم الطلاء بالكهرباء لإعادة إنتاج الميداليات أو المواد الأخرى في عملية تسمى التشكيل الكهربائي. هذه العملية كانت تُسَمَّى سابقًا طلاء بالتحليل الكهربائي. وتعد الطباعة بالكهرباء، وهي إعادة إنتاج أشكال حروف الطباعة والنقش لحرفة الطباعة، أحد أنواع التشكيل بالكهرباء
منقوووووووووووووول
صدأ (تآكل) المعادن و طرق مقاومته
(Corrosion and Protection)
المقدمــــــــــة :-
كثيرا ما نلاحظ أن الأسطح المعدنية ، وهياكل السيرات ، أنه يطرأ عليها تغير كيميائي ، حيث تصبح هشة خشنة الملمس ، ويحتم علينا استبدالها أو معالجتها قريبا ، فما الذي يحدث هذا التغير ؟ وكيف يحدث ؟ وما طرق مقاومته ؟
سنتناول في هذا التقرير :- طبيعة الصدأ ، أنواع التآكل بالصدأ ، طرق حماية المعادن من الصدأ .
المــــوضوع :-
1. طبيعة الصدأ (التآكل)
يتآكل سطح المعادن الموجودة في حالة تفاعل كيميائي او كهروكيميائي مع الوسط الخارجي , و يسمى هذا التآكل بالصدأ.
و يسبب الصدأ خسائر جسيمة في الاقتصاد العالمي , تقدر بالميارات سنويا, إذ يدمر كمية ضخمة من المنشآت و الماكينات المعدنية. و لمقاومة الصدأ يجب معرفة أسبابه و الوسائل المجدية لمقاومته.
وهناك نوعان من الصدأ : – الصدأ الكيميائي و – الكهروكيميائي.
الصدأ الكيميائي : و يحدث بسبب تفاعل المعدن مع الغازات الجافة و السوائل العازلة دون ظهور تيار كهربائي.
مثل تأكسد صمامات العادم بمحركات الاحتراق الداخلي و مواسير العادم و غرف الاحتراق بالمواقد و الوصلات الداخلية الميكانيكية في الافران و المحركات.
الصدأ الكهروكيميائي : و ينشأ نتيجة لظهور التيار الكهربائي نتيجة للتفاعل بين المعدن و الالكترونات المحيطة به مثل صدأ حديد الزهر و غيرهما من السبائك في الجو الرطب و في الماء العذب و ماء البحر و الاحماض و القلويات و المحاليل الملحية و في الارض.
تتكون الشبكة البلورية للمعدن من ايونات موجبة الشحنة (كاتيونات) موجودة في اركان الشبكة البلورية و الالكترونات الحرة المتحركة في المعدن كله. و يمكن ان تنفصل الكاتيونات عن سطح المعدن و ان تنتقل الى الوسط المجاور – الالكتروليت . و يسمى فرق الجهد المتكون عند سطح تلامس المعدن مع الالكتروليت و هو الدال على ميل المعدن للذوبان بالجهد القطبي. و تتوقف قيمته اساسًا على تركيب الالكتروليت.
و يحدد الجهد القطبي للمعادن تجريبيا بمقارنته بجهد الهيدروجين و هو المعتبر مساويا للصفر.
و المعادن تختلف بالجهد القطبي فهناك معادن سالبة الجهد و أخرى موجبة مقارنتا بقطب الهيدروجيني (الالكترود).
المعادن ذات الجهد الموجب (فوق صفر الهيدروجين) قابليتها للصدأ قليلة و المعادن ذات الجهد السالب (تحت صفر الهيدروجين) تكون اكثر قابلية للصدأ كلما كان جهدها سالب.
و المعادن النقية و السبائك الوحيدة الطور تقاوم الصدأ جيدا. اما السبائك التي تتكون بنيتها من عدة أطوار ذات جهود مختلفة فهي عبارة عن عمود كهربائي متناهي الصغر كثير الأقطاب, و لذا فهي سهلة الصدأ. و تكون الأجزاء المصنوعة من عدة مواد معدنية مختلفة الجهود عمودا كهربائيا متناهي في الصغر فيصبح المعدن المنخفض الجهد مصعدا anode , و يتآكل, في حين لا يتآكل المعدن ذو الجهد إلاعلى لقيامه بدور المهبط cathode.
فعلا سبيل المثال عند تلامس الحديد مع الزنك (طلاء الحديد بالزنك) , يتآكل الزنك (اي هو الذي يحدث له صدأ) أي أنه يكون المصعد anode في حين لا يتآكل الحديد لأنه يكون مهبط cathode.
و في مثال آخر عند تلامس القصدير مع الحديد (طلاء الحديد بالقصدير) فإن الحديد يتآكل
(أي يصدأ) يكون مصعد anode. أما القصدير فصبح مهبط و لا يتآكل.
و يمكن أن يكون المعدن إيجابيا أو سلبيا بالنسبة لتأثير الوسط و تتحدد إيجابية المعدن بتآكله في وسط الصدأ كتآكل الحديد في وسط مؤكسد عند درجات الحرارة العالية.
في بعض من المعادن مثل الألمنيوم و الكروم عن حصول الأكسد تتكون طبقة من الأكاسيد تعمل على حماية المعدن من استمرارية التآكل.
2- أنواع التآكل بالصدأ
يمكن تقسيم التآكل بالصدأ إلى ثلاث مجموعات رئيسية : الصدأ المنتظم , و الصدأ المكاني و الصدأ بين البلوري.
أ – الصدأ المنتظم : و تبدو مظاهره في تآكل منتظم للمعدن على كل سطحه, و يحدث هذا النوع في المعادن أو السبائك ذات البنية الوحيدة الطور (المعادن النقية, و المحاليل الصلبة و المركبات الكيميائية).
ب – الصدأ المكاني : و يتآكل أثناءه المعدن في اماكن متفرقة من السطح, و يلاحظ حدوث هذا النوع من الصدأ بالسبائك الكثيرة الأطوار ذات البنية الخشنة كما يحدث بالسبائك الوحيدة الطور و المعادن النقية عند تدمير الغلاف الواقي . و تسبب الخدوش و الحزوز السطحية صدأ مكاني, اذ تتكون في هذه الأماكن ظروف مناسبة لتكون الأعمدة الكهربائية المتناهية في الصغر.
جـ – الصدأ بين البلوري : و يتميز بانتشار الصدأ على حدود الحبيبات grain boundaries, و يرجع السبب في ذلك إلى أن جهد حدود الحبيبات أقل (مصعد) و جهد الحبيبات أعلى (مهبط). و هذا النوع من الصدأ هو أكثر الأنواع خطوا لأنه ينتشر في أعماق المعدن ولا يسبب أي تغير ملموس على السطح. و تتعرض لهذا النوع من الصدأ أنواع الصلب النيكل الكرومية و سبائك الألمنيوم , و هي التي يمكن أن تفرز أطوارا منتشرة.
3- طرق حماية المعادن من الصدأ
تستعمل في الصناعة طرق مختلفة لحماية المصنوعات و المنشآت المعدنية مثل الجسور و ناطحات الساحب و السفن و غيرها، من الصدأ حسب أسباب حدوث الصدأ و ظروفه. و يمكن تقسيم كل طرق مقاومة الصدأ الى المجموعات التالية:
أ – و قاية المعادن من الصدأ بإضافة عناصر سبيكية :
و تتلخص في إضافة عناصر إلى السبيكة مثل الكروم و النيكل إلى الفولاذ لتشكيل الستانليسستيل stainless steel و تمنع هذه العناصر الصدأ أو تقلله.
ب – الأغلفة الأكسيدية :
و يحصل عليها على سطح الأجزاء المعدنية بالأكسدة أو الفسفتة , و تقي المعدن من الصدأ بشكل جيدا. و تجرى الأكسدة في عوامل مؤكسدة قوية مثل المحلول المائي للصودا الكاوية او املاح اخرى. و طريقة الأكسدة عادة تؤكسد المشغولات المصنوعة من الألمنيوم لأن طبقة الأكسد في الألمنيوم تشكل مانع و حامي جيد من الصدأ بما يسمى عملية anodizing.
و تجرى الفسفتة في محاليل ساخنة من الفوسفاتات الحامضية للحديد و المنجنيز و تعتبر الطبقة الأكسيدية و الفوسفاتية قاعدة جدية للتشحيم الواقي و للطلاء و إعطاء الألوان للمنتجات.
ج – الوقاية بمعاملة الوسط الخارجي :
و تتلخص هذه الوقاية إما في إزالة المركبات الضارة التي تسبب الصدأ (كأن يزال الاكسجين من الماء لمنع الصدأ). أو أن يضاف إلى الماء عامل يقلل من فعاليته و هو الكروميك- بايكرومات البوتاسيوم K2Cr2O7 نسبته 0.5% . تستعمل هذه الطريقة في نظام التبريد بمحركات الاحتراق الداخلي و يمنع هذا حدوث الصدأ عمليا.
د – الوقاية بالطلاء بالمعادن :
و تستعمل على نطاق واسع في الصناعة و يجب أن نميز بين نوعين من أنواع الوقاية – المهبطية و المصعدية.
عند الوقاية المهبطية :
يكون جهد معدن التغطية أعلى من جهد المعدن الأساسي . و شروط الوقاية أن تكون التغطية كثيفة غير مسامية. و يسبب و ينشأ عن عدم تحقق هذا الشرط (كحدوث خدوش مثلا) صدأ في هذه المناطق , إذ أن المعدن الأساسي (المحمي) يكون مصعدا في الازدواج الجلفاني المتكون و يتآكل.
الوقاية المصعدية :
و بها يكون جهد معدن التغطية أقل من جهد المعدن الأساسي . و تحمي التغطية المعدن كهروكيميائيا . إذ أن المعدن الأساسي سيقوم بدور المهبط عند تكون ازدواج جلفاني , و يقوم معدن التغطية بدور المصعد و يتآكل.
ومن التغطيات المهبطية للحديد و الصلب القصدير و الرصاص و النحاس و النيكل, و من التغطيات المصعدية الزنك و الألمنيوم و الكالسيوم و البوتاسيوم.
و تستعمل في الصناعة طرق مختلفة للتغطية بالمعدن كغمره في المعدن المنصهر و التغطية الجلفانية و التغطية الإنتشارية و التغطية بالنثر و طريقة تكوين طبقة على سطح المعدن.
الطريقة الجلفانية للتغطية : و بها يعلق الجزء بصفة مهبط في حمام إلكتروليتي من محلول مائي لأحد أملاح المعدن المرسب. و الخواص الواقية للتغطية الجلفانية جيدة في حين أنها بسيطة التكنولوجيا.
التغطية الانتشارية : للمصنوعات المعدنية و تجرى بواسطة الطلاء بالألمنيوم أو الطلاء بالكروم أو التغطية بالكروم أو النتردة. و تخلق طبقة واقية تحمي المعدن الداخلي من الصدأ.
التغطية بطريقة النثر : و تتلخص في نثر المعدن المصهور بواسطة الهواء المضغوط من جهاز خاص (يسمى المذرر اي يسبب التذرية لدقائق المعدن المنصهر) على سطح المعدن الأساسي الذي ينظف قبل عملية الرش. و يغذى الجهاز بالمعدن على شكل سلك يصهر بلهب غازي او بقوس كهربائي ,او يغذى على شكل مسحوق. و تكون التغطية بهذه الطريقة مسامية و هي لذا اقل جودة من التغطية الجلفانية. و يغطى بهذه الطريقة صناعيا الصلب- بالزنك و الكادميوم و سبائكهما.
التغطية بطريقة ضغط طبقة واقية: و تتلخص في إيجاد طبقة على المعدن من معدن آخر يكون غلافا متينا واقيا. و عادة يغطى الحديد بالنحاس الغير قابل للصدأ.
هـ -الوقاية بالتغطية غير المعدنية :
أي بطلاء سطح الجزء المعدني بالطلاء أو الدهانات البلاستيكية أو العضوية و تستعمل على نطاق واسع نظرا لكونها في متناول اليد و لبساطتها. و أكثر أنواع الطلاء انتشارا طلاء الزيت و الميناء والكلاكيه. و عيوب التغطية بالطلاء هو تشقق طبقة الطلاء و تمريرها للرطوبة.
و – الوقاية الكهربائية :
و تستعمل في نطاق واسع لحماية الخزانات و الأنابيب (أنابيب النفط أو الغاز) و الجسور الحديدية و أيضا عن أنواع الفولاذ عن معاملتها حراريا في حمامات ملحية.
و تتلخص الوقاية الكهربائية في أن الجزء الذي تراد وقايته يوصل إلى القطب السالب – مهبط – بشبكه بتيار مستمر يغذى من مولد أو بطارية و توصل بالمصعد صفيحة حديدة أو قطع رصاص تستهلك من وقت لآخر.
ز – الوقاية بالمعدن الواقي :
و تتلخص في أن المنشأة توصل بقطعة من المعدن أو السبيكة (الواقي) ذى جهد كهربائي سالب أعلى في الوسط الذي توجد به من جهد المنشأة المراد و قايتها. الواقي سيصبح مصعد و أنه يتآكل في حين تحفظ المنشأة التي ستصبح مهبطا من التآكل. و تستعمل هذه الطريقة في حماية السفن و المنشآت التي تعمل في ماء البحر و مواسير الماء الموضوع في التربة و الجزء السفلي من السفن و الطائرات المائية و الطلمبات و غيرها.
ترتفع معدلات صدأ الحديد الكيميائي في الماء او الجو الرطب و يطلق عليها اسم التأكسد لأن الناتج هو أكسيد الحديد . هناك تفاعلات أخرى لكل المعادن فكل معدن يكون أكسيد لكن خصائص هذه الطبقة تختلف من معدن إلى آخر فمثلا طبقة أكسيد الألمنيوم تحمي الألمنيوم من الصدأ المتواصل.
أما بالنسبة للنوع الثاني من الصدأ (الكهروكيميائي) فمعادلاته تماما مثل معادلات التأكسد و الاختزال في الخلية الجلفانية.
Fe (s) —>Fe+2 + 2 e
-½ O2 (g) + H2O (l) + 2 e- —> 2 OH
(Fe+2 + ½ O2 (g) + H2O (l) —–> Fe (OH)2 (s
Fe (OH)2 (s) + ½ O2 (g) —–> Fe2O3 (s) + 2H2O
الخــــــاتمة :-
لا يمكن للبشرية أن تستغني عن المعادن رغم أنها لا تدوم طويلا وقد تسبب العديد من الأضرار الصحية والإنشائية وغيرها الكثير ، مما دعا العلماء إلى التوصل إلى هذه الطرق للحماية من تآكل المعادن والتقليل من خطر تآكلها وتفاديه …
التوصيــات :-
1- يجب صيانة الصناعات المعدنية صيانة دورية .
2- يجب التأكد من أن المعدن الذي تصنع منه أدوات الطبخ محمي جيدا ضد التأكسد
المــراجع :-
1- مكتبة الأسرة في الكيمياء ((الجزء الأول(( تأليف ((عاطف منصور )) عام 1993 / الباب الثامن
2- الكيمياء التحليلية ((عادل احمد الجرار ))
م/ن
شكراً لج
شٌكُرأ لجٌ
ارجوا ماحد ينقله
امانة ما حد ينقله
ويعطيكم الف عافيه..
تحياتي
دمتوا بكل عز و ود
Ni
العدد الذري : 28
عدد الكتلة : 58.6934
درجة الانصهار : 1453 درجة مئوية
درجة الغليان : 2732 درجة مئوية
الكثافة : 8.902 جم/سم3
السالبية الكهربية : 1.8
نصف القطر الذري : 1.24 أنجستروم
التكافؤ : 3,2
النظائر : للنيكل خمسة نظائر طبيعية مستقرة كتلها ( 58 ,60 ,61 ,62 , 64 ) بنسب مئوية مقدارها ( 67.8 % ,26.2 % 1.2 % 3.6 % 0.9 % ) على التوالي . ايضاً يمكن انتاج نظائر مشعة صناعياً بأعداد كتلية ( 56 ,57 , 59 , 63 , 65 , 66 , 67 )
التركيب الالكتروني : Ar] 3d8.4S2]
تاريخ النيكل ووجوده في الطبيعة
ألف الصينيون النيكل ـ دون ان يكتشفوه ـ قبل الميلاد ( العصور الوسطى ) كمكون أساس لمادة " باي ثنق " (Pai – Thung ) التي تعني النحاس الأبيض , والتي تتكون من 40 % نحاس , 32 % نيكل , 25 % زنك , 3 % حديد , وتشبه الفضة في شكلها . ومنذ ذلك الحين لم تظهر مادة ( باي ـ ثنق ) في اوروبا الا بعد النصف الأخير من القرن الثامن عشر الميلادي وبكميات قليلة . وقد كان الإعتقاد السائد في اوروبا آنذاك ان النيكل هو نفسه خام النحاس , بسبب التشابه الكبير بينهما في الشكل الخارجي والمظهر الطبيعي , ولهذا السبب لم يكن من السهل اختزال خام النيكل لإنتاج الفلز مما جعل الألمان يطلقون على الخام اسم " كيبفر ـ نيكل " ( Kupfer – Nickel ) حيث ترادف كلمة ( Nickel ) بالالماني كلمة نحاس بينما تعني كلمة ( Kupfer ) الألمانية " الشيطان " وقد جاءت تلك التسمية لإعتقاد الناس حينها ان الشيطان لا يسمح باستخلاص النحاس من تلك الخامة مما جعلهم يعتقدون ان تلك المادة الجديدة عبارة عن نحاس زائف , وقد كان هذا الإعتقاد سبباً في الإكتفاء بكلمة ( Nickel ) كإسم لهذا الفلز بواسطة العالم السويدي أكسيل كرونستد ( Axel Cronstedt ) الذي أفلح في استخلاص فلز النيكل ـ ولكن بصورة غير عالية النقاوة ـ من خام الجرسدورفايت والتعرف عليه عام 1751 م , وفي عام 1775 م تمكن بيرجمان ( Bergmann ) من التعرف على النيكل كفلز منفصل يختلف عن النحاس . تلا ذلك عام 1804 م استخلاص فلز النيكل بدرجة نقاوة عالية بواسطة الكيميائي ريتشر ( Richter ) مما جعله يلم بتفاصيل اكثر عن صفاته الكيميائية , والفيزيائية ممهداً الطريق لوضع الفلز ضمن المجموعة الفرعية الثامنة من مجموعات العناصر الإنتقالية التي تقع بين المجموعتين الرئسيتين الثانية والثالثة من الجدول الدوري للعناصر , بعد الحديد والكوبلت , الذين يشبهانه في كثير من الصفات .
وقد ساعد التشابه الكبير بين الفضة وسبيكة النحاس ـ نيكل المعروفة ( بالنحاس الأبيض ) التي كان ينتجها الصينيون منذ العصور الوسطى في ازدهار تجارة النيكل , خاصة وان السبيكة المشار اليها اقل ثمناً من الفضة , حيث شهدت الفترة من 1830 الى 1839 م انتاج كميات تجارية من تلك السبيكة في المانيا وانجلترا , اطلق عليها الفضة الألمانية ( German Silver ) اولاً وفضة النيكل ( Nickel Silver ) لاحقاً .
تلا ذلك تطور هام في صناعة السبائك المحتوية على النيكل عندما اصدرت الولايات المتحدة الأمريكية عام 1851 م عملة من سبيكة نحاسية تحتوي 12% نيكل , ثم تبعتها دول اخرى لتزدهر تجارة النيكل بشكل ملحوظ .
يعتبر معدن النيكل العنصر الثاني والعشرين من حيث الوفرة في القشرة الأرضية .
كما يعد المعدن السابع بالنسبة لوفرة العناصر الانتقالية .
بالرغم من وجود كثير من المعادن التي تحتوي على عنصر النيكل , الاان معادن الكبريتيد والأكاسيد تعد أهم المعادن الرئيسية اقتصادياً .
خامات الكبريتيدات
تشكل معادن الكبريتيدات حوالي 20 % من خامات انتاج النيكل في العالم , ولكن يقدر انتاجها من الفلز بأكثر من 60 % حيث ينتج الباقي من خامات الأكاسيد التي تشكل الغالبية العظمى ( 80 % ) من مصادر خام الفلز .
ومقارنة بالكبريتيدات الأخرى المحتوية على فلز النيكل يعد معدن البنتلانديت( " Pentlandite " ( Ni,Fe)9S8 ) أهم مصدر لانتاج النيكل .
حيث يتم منه انتاج اكثر من 59 % من فلز النيكل في العالم .
وعلى الرغم من اهمية البنتلانديت كمصدر أول للنيكل الا ان معادن
البايرهوتيت ( Fe2S8 ـPyrrhotite )
والكالكوبيرايت ( Chalcopyrite "CuFeS" )
لا تقل أهمية كمصدر للنيكل بسبب احتوائها على كميات قليلة من الفلز .
وياتي في المرتبة الثانية من حيث الأهمية خامات كبريتيدية أخرى مثل البيرايت ( FeS2 ) والكيوبانيت ( CuFe2O3 ) والفايولارايت ( NiFeS )
الخامات الأكسجينية
تتكون خامات النيكل الأكسجينية نتيجة تجوية صخور البريدوتايت ( Peridotite )
الى معدن الأوليفين ( Olivine ) ـ سيليكات مغنسيوم حديد ـ الذي يحتوي على 0.3 % من النيكل .
استخلاص النيكل
تختلف طرق استخلاص فلز النيكل حسب طبيعة الخام ـ كبريتيدي ام أوكسجيني ـ وتركيز النيكل فيه , وكمية وانواع الشوائب المصاحبة . ويمكن تقسيم تلك الطرق حسب نوع الخام الى ما يلي :
إستخلاص النيكل الكبريتيدي
يستخلص اكثرمن 90 % من خام النيكل الكبريتيدي بواسطة التعدين الحراري .
ورغم وجود عدة طرق للإستخلاص بواسطة التعدين , الا انها لا تختلف من حيث الخطوات الرئيسية التي تشمل التمحيص , والصهر , والتحويل .
يبدأ الاستخلاص بالتعدين الحراري بعمليات التكسير والطحن لفصل جزء كبير من الكبريتيدات عن بعضها البعض , تمهيداً لفصل اكبر جزء من كبرتيد الحديد بالفصل المغناطيسي ويلي ذلك اضافة الماء للخام الناتج لفصل كبريتيد النيكل من كبرتيد النحاس بالتعويم , حيث يبقى كبرتيد النحاس في القاع لكبر كثافته النوعية , ويطفو كبرتيد النيكل مع الرغوة .
تبدأ بعد ذلك عملية تمحيص خام النيكل الناتج عن درجة حرارة 600 ـ 700 درجة مئوية في وجود الهواء , ليتم اكسدة جزء كبير من كبرتيد الحديد المتبقي ضمن الخام حيث ان درجة الحرارة المذكورة لا تسمح بأكسدة كبريتيدات النحاس والنيكل لألفة كبريتيد الحديد للأكسدة مقارنة بالكبريتيدات المذكورة . يتم بعد ذلك ضغط الخليط في قوالب للصهر والإختزال في فرن دوار لانتاج خليط من كبريتيد النحاس والنيكل يطلق عليه المت ( Matte) . ينقل الخليط الى مفاعل محول ( Converter ) ليتم التخلص من الحديد المتبقي ـ على هيئة خبث من اكسيد الحديد ـ بواسطة الصهر عند درجة حرارة 1400 درجة مئوية وفي وجود الهواء , ويلي ذلك تبريد تدريجي للناتج للحصول على بلورات كبريتيدي النحاس والنيكل وسبائكهما , ثم تخضع البلورات الى عمليات تكسير وطحن , ليتم فصل كبريتيد النحاس من كبريتيد النيكل بطريقة التعويم . بعدها يمحص كبريتيد النيكل في وجود الهواء ليتم اكسدته الى اكسيد النيكل الذي يضاف اليه الكربون مع الكبس والضغط ويحفظ في قوالب ليتم تسخينه لانتاج فلز النيكل بدرجة نقاوة حوالي 99 % .
إستخلاص النيكل الأكسجيني
يستخلص النيكل الأكسجيني بشكل عام عن طريق الصهر حيث يتم اولاً ازالة محتوى الخام من الماء ( في هيئة ماء حر او هيدروكسيد ) , عن طريق التجفيف عند درجة حرارة 250 درجة مئوية . ثم يحول الخام الناتج الى فرن عند درجة حرارة 800 ـ 900 درجة مئوية لازالة المزيد من الماء , يلي ذلك صهر الخام عند درجة حرارة اكثر من 1450 درجة مئوية , ليتم حجز الناتج على هيئة حديد نيكل
( 24 % نيكل , 69 % حديد , 2 % كربون , 3 % سيليكون , 1.5 % نحاس , نسبة قليلة من الفسفور ) , ويخضع الخام الناتج الى عملية تنقية يتم بموجبها ازالة الكربون والكبريت والسليكون والفسفور ، يلى ذلاك صهر الناتج فى وجود الكبريت لتحويل الخام الى كبربتيدات ، والحديد والنيكل ،بعدةا يضخ الهواء على مصهور الكبريتيدات ليتم اكسدة الحديد وازالتة ليبقى المت (75% ـ 80% نيكل ، 1 ـ4% حديد ،20 % كبريت 0.4 ـ 1.7 كوبلت ) الذي يعالج لاستخلاص النيكل النقي .
كذلك يمكن استخلاص النيكل الأكسجيني عن طريق الصهر المائي الذي يتم بشكل عام حسب الخطوات التالية :
1 ـ تحميص الخام في وجود حامض الكبريت او الكلور .
2 ـ اذابة الناتج بالماء وغسله لاستخلاص محلول كبريتات او كلوريدات النيكل والكوبلت .
3 ـ تحميص الراسب في الخطوة السابقة بالصودا , وإذابة الناتج بحامض الكبريت او الكلور او النيتروجين لاستخلاص محاليل النيكل والكوبلت .
4 ـ ترسيب محاليل النيكل والكوبلت بإضافة كبريتيد الهيدروجين الى الكبريتيدات وذلك عند درجة حرارة 120 درجة مئوية وضغط 10 جوي وفقاً للتفاعلات التالية:
NiSO4 + H2S ——-> NiS + H2SO4
NiCl2 + H2S ——–> NiS + 2HCl
Ni( NO3 )2 + H2S ——–> NiS +2HNO3
تنقية النيكل
رغم ملاءمة النيكل المستخلص بالطرق السابقة للكثير من الصناعات , بسبب نقاوته التي تقارب 99 % الا ان هناك استخدامات خاصة تتطلب مزيداً من النقاوة للفلز , وفي هذه الحالة يمكن اخضاع الفلز إما للتنقية بالمناخل الكهربائية ( Electrolytic Refining ) او التنقية الكربونيلية ( Carbonyl Refining ) .
التنقية بالمناخل الكهربائية
تجري التنقية بالمناخل الكهربائية بوجة عام في وعاء يحتوي على عدة خلايا منخلية ( كهروليتية ) تملأ كل واحدة منها بخليط من كلوريد وكبريتيد الزنك في وجود عدد من المصاعد المصنوعة من فلز او مت النيكل , ويتخلل بين كل مصعدين من المصاعد مهبط مصنوع من النيكل الصافي . ويتم توصيل التيار الكهربائي بين المصاعد والمهابط على التوازي , وعند مروره فإن المصاعد تبدأ في الذوبان على شكل أيونات النيكل ويترسب النيكل النقي على المهابط .
Ni ——–> Ni2+ +2e ( المصعد )
Ni2+ +2e- ——-> Ni ( المهبط )
التنقية الكربونيلية
تعتمد فكرة التنقية بهذه الطريقة على خاصية تفاعل النيكل غير النقي مع أول اكسيد الكربون عند الضغط الجوي العادي , وعند درجة حرارة منخفضة نسبياً ( 40 ـ 80 درجة مئوية ) لتكوين غاز رباعي كربونيل النيكل , وتعود اهمية هذا التفاعل الى انه تفاعل عكوس عند درجة حرارة ( 150 ـ 300 درجة مئوية ) .
ورباعي كربونيل النيكل سائل متطاير درجة انصهاره ( – 19.3 درجة مئوية ) ودرجة غليانه ( 42.5 درجة مئوية ) . ومقارنة بالنيكل فإن اغلب الشوائب الموجودة مع النيكل لا تتفاعل مع أول اكسيد الكربون فضلاً عن ان بعضها مثل الحديد والكوبلت لا تتفاعل بسرعة ولا تكون مواد متطايرة . وعليه يستفاد من التفاعل المذكور لفصل النيكل من شوائبه , ثم استرجاعه مرة اخرى على شكل فلز خالص ( نسبة نقاوة تصل الى 99.95 % ) برفع درجة الحرارة الى ( 150 ـ 300 درجة مئوية ) .
Ni + 4CO ——> Ni(CO)4 ——> Ni + 4CO
كلكوبيريت
كريزوكولا
النحاس الطبيعي
ملاكيت
كروميت
هيماتيت
ليمونيت
جيوثيت
بيريت
ماجنتيت
سفالريت
بيرولوسيت
جالينــا
الذهب والفضة
المنيت
كارنوتيت
تواجـــــــــــــــــده :يتواجد بكميات قليلة خلال مستوى التطبق وفي صدوع بعض الصخور الكلسية في سلطنة عمان.
يعطيكم الف عااافية
والله يجنن …………. يعطيكم ألف عافية