从左至右分别为[Ni(NH3)6]2+、[Ni(C2H4(NH2)2)₃]2+、 [NiCl4]2−和[Ni(H2O)6]2+四种镍(II)的配离子。
镍化合物是镍和其它元素形成的化合物。镍在化合物中,最稳定的价态是+2价,此外,还存在+3、+4两种高价态和+1、0、-1、-2四种低价态。镍的配位化合物是多彩的,不同配体能使镍(II)产生不同的颜色,如最常见的[Ni(H2O)6]2+是以水为配体的配离子,它显绿色。
无机化合物[编辑]
氧化物和氢氧化物[编辑]
镍可以形成NiO、Ni2O3等二元氧化物和多元氧化物,后者有时称作镍酸盐(英语:Oxonickelates)。
镍最常见的氢氧化物有Ni(OH)2和NiO(OH)。它们存在于镍镉电池或镍氢电池中。Ni(OH)2可由硝酸镍和氢氧化钾反应得到:[1]
Ni(NO3)2 + 2 KOH → Ni(OH)2↓ + 2 KNO3
硫属化合物[编辑]
镍和硫、硒、碲可以形成多种二元化合物。如镍的硫化物有NiS、NiS2、Ni3S4、Ni7S6等数种,其中NiS2具有黄铁矿结构,Ni3S4具有尖晶石结构。镍的三元硫属化物也有很多报道,例如橙黄色的KNi2S2[2]、金色的K2Ni3Se4[3],以及金绿色带有金属光泽的Rb2Ni3S4[4]等。
镍可以形成两种钋化物:NiPo和NiPo2。[5]
镍最常见的硫属含氧酸盐是硫酸镍(NiSO4),它可以形成黄色的无水物、蓝绿色的六水合物和暗绿色的七水合物。[1]其中,无水物由水合物直接加热脱水得到。四方晶系的六水合物可在30.7°C至53.8°C的水溶液中结晶得到,在此温度之上得到正交晶系的六水合物,在此温度之下得到七水合物。X射线衍射表明,六水合物中存在八面体的[Ni(H2O)6]2+,并由氢键与SO2−4相连。[6]碳酸镍和硒酸溶液反应,从溶液中可以结晶出绿色的六水合硒酸镍(NiSeO4·6H2O)。硒酸镍和硫酸镍都是易溶于水的镍盐。[1]
磷属化合物[编辑]
叠氮化镍(Ni(N3)2)是镍和氮形成的化合物,易爆。它由碳酸镍和叠氮酸反应得到。它受热分解为金属镍粉和氮气。[7]它可以以二水合物(Ni(N3)2·2H2O)和碱式盐(Ni(OH)N3)的形式存在。[8]氨基镍(Ni(NH2)2)是暗红色固体,分子中含有被12个氨基围绕的Ni6簇。[9]取代胺基镍也是已知的。
四羰基镍(Ni(CO)4)和一氧化氮作用,生成浅蓝色的亚硝基配合物Ni(NO)(NO2),它是一种易自燃的活泼化合物。[10]
Ni(CO)4 + 4 NO → Ni(NO)(NO2) + N2O + 4 CO
硝酸镍(Ni(NO3)2)是镍的硝酸盐,存在无水物和水合物,水合物以墨绿色的六水合物最为常见。硝酸镍易溶于水。硝酸镍溶液和氨反应,生成硝酸六氨合镍([Ni(NH3)6](NO3)2)[11],和水合肼反应,生产硝酸三肼合镍([Ni(N2H4)3](NO3)2)[12]。
镍有多种磷化物,最常见的是Ni2P。由于磷化物的结构,它比硫化镍具有更高的催化活性。Ni2P可用于催化加氢脱硫、加氢脱氮等反应。[13]
镍和三氟化磷在100°C和350 atm下反应,可以得到四(三氟化磷)镍,该化合物中镍原子的氧化态为0。三苯基膦也能和镍形成若干种配合物。镍盐和KPH2反应,可以制得氨基镍的同类物Ni(PH2)2。该化合物可溶于KPH2的液氨溶液,生成配合物K2[Ni(PH2)4]。[10]
磷酸氢二钠和镍盐溶液反应,生成绿色的八水合磷酸镍(Ni3(PO4)2·8H2O),而磷酸铵和镍盐溶液反应,得到的是磷酸镍铵(NH4NiPO4)。[10]
卤化物[编辑]
六水合氯化镍
镍(II)的四种卤化物都是已知的,它们都存在无水物和水合物。氟化镍(NiF2)是黄色固体,具有金红石结构,可以形成三水合物NiF2·3H2O。[14]四水合物也是已知的。[15]
氯化镍(NiCl2)是黄色晶体,具有CdCl2结构。它可以形成六水合物(NiCl2·6H2O),在29°C以上结晶,可以得到四水合物(NiCl2·4H2O),在64°C以上结晶,可以形成二水合物(NiCl2·2H2O)。[14]
溴化镍(NiBr2)是黄色晶体,具有CdCl2结构。它可以形成六水合物(NiBr2·6H2O)。[14]在29°C以上结晶,得到三水合物(NiBr2·3H2O)和二水合物(NiBr2·2H2O)。[16]在2°C以下从溶液中结晶,得到九水合物(NiBr2·9H2O)。二溴化六氨合镍(II)(Ni(NH3)6Br2)是蓝色至紫色的晶体,难溶于低温下的液氨中,但可溶于沸腾的液氨中。此外,一氨、二氨和二肼配合物也是已知的。[14]
碘化镍(NiI2)是黑色晶体,具有CdCl2结构。它可以形成绿色的六水合物(NiI2·6H2O)、棕色的二氨合物(NiI2•2NH3)和蓝紫色的六氨合物。[14]
高价镍的卤化物仅已知氟镍化合物。
镍(II)的卤配合物,如四氯合镍酸盐(英语:tetrachloronickelate)([NiCl4]2−)、四溴合镍酸盐(英语:tetrabromonickelate)([NiBr4]2−)和四碘合镍酸盐(英语:tetraiodonickelate)([NiI4]2−)都是已知的。[17]
其它[编辑]
镍在饱和二氧化碳的水中电解,可以得到碳酸镍(NiCO3);它也可由氯化镍和碳酸氢钠反应得到。Ni2MO4(M=Si, Ge, Sn)的盐是已知的,它们可由一氧化镍和相应的二氧化物在高温下反应得到[18][19]。偏锡酸镍(NiSnO3)可由其二水合物在127 °C分解得到。[19]Ni[Pb(OH)6]由Na2[Pb(OH)6]和Ni(NO3)2在85%乙醇中反应得到。[19]
镍的有机酸盐[编辑]
镍可以和有机酸成盐,在大部分的这类化合物中,有机酸的酸根作为配体与镍配位。镍的有机酸盐数量很多,一些已知结构的化合物参见下表:
化学式
名称
分子量
晶系
晶胞参数(Å)
°
V
Z
密度
颜色
参考文献
a
b
c
β
Å3
g/cm3
Ni(HCOO)2 · 2H2O
甲酸镍二水合物
单斜
8.60
7.06
9.21
96°50′
4
[20]
[Ni20{(C5H6O4)20(H2O)8}] • 40H2O
戊二酸镍水合物
立方
16.581
4559
浅绿色
[21]
Ni9(OH)2(H2O)6(C4H5O2)8 · 2H2O
碱式环丙酸镍水合物
正交
14.810
24.246
24.607
8836
4
1.554
亮绿
[22]
Ni5(OH)2(C4H5O2)8
碱式环丙酸镍
正交
19.406
18.466
21.579
90
7733
8
2.172
浅绿
[22]
[Ni3(CF3COO)6(CF3COOH)6](CF3COOH)
三氟乙酸氢镍三氟乙酸合物
三方
13.307
53.13
8148
6
2.205
祖母绿
[23]
[Ni3(CF3COO)6(CF3COOH)2(H2O)4](CF3COOH)2
三氟乙酸氢镍三氟乙酸合物水合物
三斜
9.12
10.379
12.109
α=84.59° β=72.20° γ=82.80°
1080.9
1
2.124
祖母绿
[23]
K2[Ni(C6H5O7)(H2O)2]2·4H2O
柠檬酸镍钾四水合物
三斜
6.729
9.100
10.594
α=94.86 β=100.76 γ=103.70
613.5
1
1.942
绿色
[24]
K2[Ni2(C6H5O7)2(H2O)4]·4H2O
四水合[四水(μ-柠檬酸根-k4O:O',O'',O''')合镍(II)酸钾]
717.94
单斜
10.616
13.006
9.0513
93.09
1247.8
2
1.911
绿色
[25]
N(CH3)4[Ni4(C6H4O7)3(OH)(H2O)]·18H2O
碱式柠檬酸镍四甲基铵水合物
三斜
11.84
14.29
20.93
96.16 β=106.36 γ=94.89
3352
1
浅绿色
[24][26]
Na2[Ni(C6H4O7)] • 2H2O
柠檬酸镍钠
绿色
[27]
(NH4)2[Ni(HCit) • 2H2O]2 • 2H2O
柠檬酸镍铵
639.79
三斜
6.407
9.471
9.6904
α=105.064 β=91.99 γ=89.33
567.5
1
1.872
绿色
[28]
(NH4)4[Ni(HCit)2] • 2H2O
二柠檬酸根合镍(II)酸四铵
545.10
单斜
9.361
13.496
9.424
115.476
1074.9
2
1.684
[28]
(NH4)2[Ni(H2O)6][Ti(H2cit)3]2·6H2O
柠檬酸二氢钛六水合镍铵六水合物
1547.43
六方
15.562
7.690
1605.5
1
1.600
浅绿
[29]
[Ni(C5H7O2)2]3
乙酰丙酮镍
256.91
正交
23.23
9.64
15.65
3505
4
1.46
绿色
[30]
Ni[C4O4] • 2H2O
方酸镍
立方
8.068
8.068
8.068
90°
525
1.93
绿色
[31]
Ni[C4O4] • 8H2O
方酸镍八水合物
428.93
单斜
10.288
6.372
12.852
106.98
805.8
2
1.768
绿色
[32]
Ni[C5O5] • 3H2O
环戊烯五酸镍三水合物
正交
绿色
[33]
K2[Ni(C5O5)2(H2O)2] • 4H2O
环戊烯五酸镍钾四水合物
525.11
单斜
8.015
6.660
16.489
90.20
880.1
2
1.982
绿色
[34]
Ni(C5H5COO)2 • 2H2O
苯甲酸镍二水合物
354.98
单斜
6.1341
34.180
6.9793
95.331
1457.0
4
1.618
浅绿
[35]
Ni[C6H4(COO)(COOH)]2 • 6H2O
邻苯二甲酸氢镍六水合物
单斜
16.024
5.574
12.500
113.42
2
1.611
[36]
Ni[C6H4(COO)2] • 4H2O
对苯二甲酸镍四水合物
绿色
[37]
Ni(OH)[C6H4(COO)(COOH)] • H2O
碱式对苯二甲酸镍水合物
绿色
[37]
镍化合物可以用丁二酮肟试剂来检验,水溶液的镍离子可以和丁二酮肟形成桃红色的配合物,这一反应是特征性的,不受其它常见离子干扰。[38]左:丁二酮肟试剂;中:Ni2+溶液;右:含Ni2+和其它多种金属离子的混合溶液
有机化合物[编辑]
主条目:有机镍化合物
四羰基镍(Ni(CO)4)是无色易挥发的剧毒液体,可用于金属镍的提纯[39]。它可用于制备含Ni=C双键的卡宾配合物;或与烯丙基卤化物反应,得到π-烯丙基配合物。[40]二茂镍(Ni(C5H5)2)是镍的环戊二烯配合物,为绿色晶体,可由氯化六氨合镍和环戊二烯基钠反应得到:[41]
[Ni(NH3)6]Cl2 + 2 NaC5H5 → Ni(C5H5)2 + 2 NaCl + 6 NH3
二茂镍可以参与醇(酚)解反应,如与五氟苯酚亚铊反应,生成镍的酚配合物Tl2[Ni(OArF)4]。[42]含取代基的二(镍杂环戊二烯)铁于2020年被合成出来。[43]
参考文献[编辑]
引用[编辑]
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K
2
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Ni
(
C
6
H
5
O
7
)
(
H
2
O
)
2
]
2
⋅
4
H
2
O
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NH
4
)
2
[
Ni
(
Hcit
)
(
H
2
O
)
2
]
2
−
2
H
2
O
{\displaystyle {\ce {(NH4)2[Ni(Hcit)(H2O)2]2-2H2O}}}
AND
(
NH
4
)
4
[
Ni
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Hcit
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−
2
H
2
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4
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来源[编辑]
Nichols, David. The chemistry of iron, cobalt and nickel. Oxford, England: Pergamon Press. 1975. ISBN 0080188737.
参见[编辑]
化学主题
铁系元素:铁、钴、镍
铁化合物 - 钴化合物 - 镍化合物
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