一氧化鎳
一氧化鎳，是鎳的一種氧化物，化學式為NiO，其中鎳的氧化態是+2。因常態下該物質為綠色粉末，故又稱綠色氧化鎳，以區別於主要成分為三氧化二鎳的黑色氧化鎳。一氧化鎳廣泛用於陶瓷和玻璃工業上，可以製造半導體薄膜，還可以作有機化合物氧化過程中的催化劑。
| 一氧化鎳 Nickel(II) oxide | |
|---|---|
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| 別名 | 氧化鎳 綠色氧化鎳 |
| 識別 | |
| CAS號 | 1313-99-1 
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| PubChem | 14805 |
| RTECS | QR8400000 |
| 性質 | |
| 化學式 | NiO |
| 摩爾質量 | 74.69 g·mol⁻¹ |
| 外觀 | 綠色晶體 |
| 密度 | 6.84 g/cm3 |
| 熔點 | 1955±20 °C[1] |
| 溶解性（水） | 難溶 |
| 危險性 | |
| MSDS | ScienceLab.com |
| NFPA 704 |
 0
3
0
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| 若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。 | |
組成與結構
編輯像很多二元金屬氧化物一樣，一氧化鎳也是一種非整比化合物。即由於晶體缺陷等因素，一氧化鎳中鎳和氧的比例並非是嚴格的1:1，而是在1：1周圍波動。鎳與氧的原子比例影響着氧化鎳粉末的顏色，當鎳與氧的比例接近1：1時理想比例時，一氧化鎳是綠色粉末，但當偏離較多時，為黑色粉末。
NiO的晶體結構與氯化鈉類似，即面心立方，其中每個Ni2+（右圖中較小的紫色原子）周圍有六個最近距離的O2−（圖中較大的綠色原子），氧原子形成正八面體，鎳原子處於其中心；反之亦然，氧原子也處於鎳原子形成的正八面體中。整個晶體可以看作是呈面心立方點陣排布的Ni2+和同樣呈面心立方的O2−交錯而成，只是兩個點陣的基元位置不同[2]。
製備與性質
編輯一氧化鎳可通過多種方法製取。在400度以上，鎳的粉末可以和氧氣生成一氧化鎳和三氧化二鎳的混合物[1]。在1000度左右鎳可以和水反應生成一氧化鎳，若有一氧化鎳加入可以提高這一反應的速率[3]。
目前最普遍和成功的製備方法是加熱分解多種鎳的二價化合物，比如氫氧化鎳（Ni(OH)2）、硝酸鎳（Ni(NO3)2）和碳酸鎳（NiCO3）來製取一氧化鎳。
- Ni(NO3)2 → 2 NiO + 4 NO2 + O2 硝酸鎳的熱解
- NiCO3 → NiO + H2O + CO2 碳酸鎳的熱解
一氧化鎳室溫具有反磁性，磁矩為1.3玻爾磁子。不溶於水，可以與酸反應，但高溫煅燒過的一氧化鎳不易與酸反應。一氧化鎳具有一定的氧化性，可以被還原性物質如氫氣、一氧化碳還原為金屬鎳[1]。
- NiO+H2 → Ni+H2O
用途
編輯
陶瓷與玻璃
編輯一氧化鎳是淺綠色或黑色的粉末，所以最早被用於調配給陶瓷上色的釉料，但由於一氧化鎳在燒制過程中會發生氧化反應而變色，所以帶有高含量一氧化鎳釉料的瓷器會在燒結過程中變色，不容易取得所需的顏色。此外，由於可以增加金屬表面和釉料之間的親和性，一氧化鎳也被用於搪瓷生產中[4]。
加入一氧化鎳可以使玻璃變色，同時改變玻璃的結構和性質，減弱玻璃對紫外部分的吸收，增大玻璃對可見光部分的吸收，比如製造濾過紫外線燈常用的伍德玻璃，即是在含鋇的玻璃里加入9%的一氧化鎳，吸收掉可見光的部分，使得發射出的燈光幾乎都是波長為320-400納米的長波紫外線，可用於檢查真菌感染[5] [6]。
催化劑
編輯一氧化鎳可用作催化劑。由於是非整比化合物，一氧化鎳的表面會有多餘的二價鎳離子或者三價鎳離子，從而對各種氧的陰離子如O-, O2-, O2-, and O22-有較強的吸引力，促使他們留在一氧化鎳的表面上與一氧化碳或有機烴類氣體反應，從而可以加速一氧化碳或其他有機化合物如甲烷的氧化過程[7][8]。
電池與半導體器件
編輯1901年愛迪生使用一氧化鎳作為陰極，鐵為陽極，發明了鎳鐵電池。在鎳鎘電池剛發現的時候，也是使用一氧化鎳作電極，但由於低溫性能不好和製造成本較高，現在已經逐漸被鋰電池取代了[9]。但近來，一氧化鎳的p型半導體（表面含有多餘正離子）特性開始引起研究者的注意，當一氧化鎳吸附氣體或外加電場後，其表面的鎳離子數目發生變化，從而改變一氧化鎳的導電性和顏色，因此一氧化鎳薄膜可以被用於製造電阻型半導體氣敏元件和電致變色(electrochromic)器件[10]。
對健康的影響
編輯通過對倉鼠的實驗發現，吸入的一氧化鎳粉塵會在肺中沉積，經過100天之後仍有40%的一氧化鎳留在肺中[11]。長期吸入一氧化鎳可能會導致肺部疾病，比如哮喘[12]。
參考文獻
編輯- ^ 1.0 1.1 1.2 張青蓮. 《无机化学丛书》第九卷：锰分族、铁系、铂系. 北京: 科學出版社. : P360. ISBN 7-03-002238-6.
- ^ 存档副本. [2011-07-10]. （原始內容存檔於2021-05-14）.
- ^ "Handbook of Inorganic Chemicals", Pradniak, Pradyot; McGraw-Hill Publications,2002
- ^ Cameron G. Harman, Burnham W. King，Applications of Nickel Compounds in Ceramics，Industry & Engineering Chemistry, 1952, Vol 44, Issue 5，page 1015-1017
- ^ 存档副本. [2011-07-09]. （原始內容存檔於2012-04-02）.
- ^ Tony Burns; Stephen Breathnach; Neil Cox; Christopher Griffiths. Rook's Textbook of Dermatology. John Wiley and Sons. 2010: 5– [14 November 2010]. ISBN 9781405161695.
- ^ 存档副本. [2011-07-09]. （原始內容存檔於2011-05-20）.
- ^ 存档副本. [2011-07-09]. （原始內容存檔於2016-03-05）.
- ^ "Handbook of Inorganic Chemicals", Pradniak, Pradyot; McGraw-Hill Publications,2002
- ^ K. Nakaoka et al. Journal of Electroanalytical Chemistry，vol 571，issue 1，page 93-99
- ^ Hans G. Seiler，Handbook on metals in clinical and analytical chemistry，1994，509，ISBN：0-824749094-4
- ^ "Toxicology and Carcinogenesis Studies of Nickel Oxide", U.S. Dept. of Health and Human Services, No. 451, 07/1996