أكسيد النيكل الثنائي – NiO

في الكيمياء إن مركب أكسيد النيكل الثنائي وفي الإنجليزية (Nickel(II) oxide) عبارة عن مركب غير عضوي، ويظهر أكسيد النيكل على شكل بلورات مكعبة خضراء-سوداء عديمة الرائحة أو على شكل مسحوق أخضر، وتكون صفراء عندما تكون ساخنة، ويمتلك الصيغة الكيميائية التالية: (NiO)، علما أنه يظهر هذا الأكسيد في الطبيعة على شكل معدن البونسينيت، وأكسيد النيكل الثنائي هو مركب كيميائي صلب (STP).

أكسيد النيكل الثنائي

• إن مركب أكسيد النيكل عبارة عن بلورات مكعبة خضراء تتحول إلى شكل ثماني السطوح أسود مائل للرمادي، ويُعرف بالأكسيد الأسود وعندما يشتعل بشدة يكون أكسيد أسود له بريق معدني، كثافة الأكسيد الأخضر 6.72 جم لكل سم مكعب، ويمتلك صلابة موس 5.5، ويذوب عند 1955 درجة مئوية وهو غير قابل للذوبان في الماء، ولكنه قابل للذوبان في الأحماض عند درجات الحرارة العادية، والشكل الأسود منه يذوب في الأحماض الساخنة.

• أكسيد النيكل (II) ذو الصيغة الكيميائية التالية: (NiO) هو عبارة عن مادة نانوية قائمة على أكسيد فلز مع خاصية شبه موصلة جيدة، ومن الممكن أن يتم العثور على أكسيد النيكل النانوي في مجموعة متنوعة من الأشكال التي تشمل الزهور النانوية والمجالات والأسلاك والأنابيب، كما وأنه يعرض أداءً عاليًا في التطبيقات التي تتطلب نقل الرسوم وعمليات النقل القائمة على الشحن، ومن الممكن أن يتم تحضيره من خلال مجموعة متنوعة من الطرق الفيزيائية والحرارية مثل سول-جل والتقنيات الحرارية المائية والحرارية المذابة.

استخدامات أكسيد النيكل

• يمتلك مركب أكسيد النيكل عدة من الاستخدامات المتنوعة منها الرسم على الخزف، ودوره في أقطاب خلايا الوقود، كما وتشمل التطبيقات المتنوعة لأكسيد النيكل استخدامه في: عمليات تصنيع الفريت (مثل NiOFe2O3) والتي يتم استخدامها في مجال الإلكترونيات بسبب خصائصها المغناطيسية، كما ويستخدم في عملية تصنيع أملاح النيكل (مثل الكلوريد والنترات والكبريتات) التي من الممكن أن يتم استخدامها من أجل صنع أكسيد النيكل المكرر، ويستخدم في عملية إنتاج محفزات النيكل النشطة وفي الطلاء الكهربائي وفي الزجاج الملون وإزالة اللون.

• كما ويستخدم مركب أكسيد النيكل في الخلايا الثانوية (أي القابلة لإعادة الشحن) ذات أنودات الزنك، وهي الزنك القلوي وأكسيد النيكل وكلوريد الزنك، كما وأنه من الممكن أن يتم استخدام أكسيد النيكل (II) لمجموعة متنوعة من التطبيقات المستدامة مثل: مستشعر الجلوكوز غير الأنزيمي وفي عملية إنتاج الهيدروجين وفي الخلايا الشمسية الصبغية (DSSCs) أيضا.

• كما ويستخدم أكسيد النيكل (II) في صناعة السيراميك وذلك من أجل صنع مزيج التزجيج والفريت وتلوين الخزف، كما ويتم استخدام الأكسيد الموجود في شكل اللبيدات في عملية إنتاج سبائك الصلب والنيكل، بالإضافة إلى أنه يزود الأكسجين للذوبان من أجل إزالة الكربون كثاني أكسيد الكربون، كما وتتضمن بعض الاستخدامات المهمة الأخرى لأكسيد النيكل (II) في تحضير العديد من أملاح النيكل والمواد الكيميائية المتخصصة ومحفزات النيكل، ويستخدم كقطب كهربائي في خلايا الوقود.

طرق التصنيع والتحضير لأكسيد النيكل

• طرق التصنيع: يتم تحميص خام النيكل المكرر، وعن طريق تسخين النيكل فوق درجة حرارة 400 درجة مئوية في وجود الأكسجين، كما أنه يتم تحضير أكسيد النيكل الأخضر من خلال إطلاق خليط من الماء ومسحوق النيكل النقي في الهواء عند درجة حرارة عالية مقدارها 1000 درجة مئوية أو من خلال إطلاق خليط من مسحوق النيكل عالي النقاء وأكسيد النيكل والماء في الهواء، علما أن هذا الأخير يوفر رد فعل أسرع من الطريقة السابقة.

• ولقد تم صنع شعيرات مفردة من أكسيد النيكل الأخضر بواسطة طريقة النقل ذات الأنبوب المغلق من مسحوق أكسيد يتكون من تحلل كبريتات النيكل باستخدام حمض الهيدروكلوريك كغاز نقل، كما ويتكون أكسيد النيكل الأخضر أيضًا من خلال عملية التحلل الحراري لمادة كربونات النيكل أو نترات النيكل عند درجة حرارة عالية مقدارها 1000 درجة مئوية، أما أكسيد النيكل الأسود فهو مصنوع بواسطة عملية تكليس النيكل  ككربونات ونترات عند درجة حرارة مقدارها 600 درجة مئوية.

• والآن من ناحية التحضير فإنه تتم عملية تحضير مركب أكسيد النيكل (II) من خلال عملية يتم فيها تسخين مادة النيكل النقية بالأكسجين عند درجة حرارة تزيد عن 401 درجة مئوية، وفي جزء من العمليات التجارية فإنه يتم تصنيع أكسيد النيكل الأخضر (II) من خلال عملية تسخين خليط من مسحوق النيكل والماء في الهواء عند 1000 درجة مئوية.

• علما أن عملية إضافة بعض أكسيد النيكل (II) إلى الخليط أعلاه يؤدي لتعزيز معدل التفاعل، وهناك طريقة بديلة من أجل تحضير الأكسيد الأخضر تتضمن التحلل الحراري لملح حمض الأكسو من النيكل عند درجات حرارة مرتفعة، وهكذا فإن مادة نترات النيكل أو مادة كبريتات النيكل أو ربما بشكل أكثر ملاءمة مادة كربونات النيكل عند تسخينها عند 1000 درجة مئوية ينتج عنها أكسيد أخضر.

• أما من ناحية أخرى فإنه تتم عملية إنتاج الأكسيد الأسود عند درجة حرارة منخفضة من التكليس غير الكامل لملح الكربونات أو النترات عند 600 درجة مئوية، علما أن محتوى الأكسجين في الشكل الأسود يكون أكبر قليلاً من نظيره الأخضر.

تفاعلات مركب أكسيد النيكل

• في التفاعلات الكيميائية فإنه يتم الحصول على العديد من أملاح النيكل من خلال تفاعلات أكسيد النيكل مع الأحماض المعدنية، وهكذا فإن تفاعل أكسيد النيكل الأسود مع حامض الكبريتيك المخفف الساخن يعمل على تشكيل مادة كبريتات النيكل ذات الصيغة الكيميائية التالية: (NiSO4 • 6H2O)، وبالمثل فإن حمض النيتريك المخفف وحمض الهيدروكلوريك بالإضافة إلى حمض الهيدروبروميك عند تسخينه يتفاعل مع الشكل الأسود لأكسيد النيكل من أجل إنتاج أملاح النيكل المقابلة على شكل سداسي هيدرات.

• كما أن تسخين مركب أكسيد النيكل إما بالهيدروجين أو الكربون أو أحادي أكسيد الكربون يؤول إلى أن يتم تحوله إلى نيكل معدني، كما أنه أيضا يتحد مركب أكسيد النيكل مع هيدروكسيد الصوديوم أو البوتاسيوم عند درجات حرارة مرتفعة (> 700 درجة مئوية) مكونًا نيكل الصوديوم (Na2NiO2) أو البوتاسيوم (K2NiO2)، كما في المعادلات الكيميائية التالية:

NiO + 2KOH → K2NiO2 + H2O

NiO + 2NaOH → Na2NiO2 + H2O

• إن مركب أكسيد النيكل الثنائي عبارة عن قاعدة، وأكسيد النيكل الثنائي متماسك بواسطة روابط أيونية، ويمتلك هيكل أيوني عملاق، كما أنه يتفاعل هذا الأكسيد مع الأحماض من أجل إنتاج ملح نيكل (II) وماء كما في التفاعلات الكيميائية التالية:

1. 1. • حمض الهيدروكلوريك + أكسيد النيكل (II) ← كلوريد النيكل (II) + ماء
        2HCl + NiO → 2NiCl2 + H2O
   2. • حمض الكبريتيك + أكسيد النيكل (II) ← كبريتات النيكل (II) + ماء
        H2SO4 + NiO → NiSO4 + H2O
   3. • حمض النيتريك + أكسيد النيكل (II) ← نيكل (II) نترات + ماء
        2HNO3 + NiO → Ni (NO3) 2 + H2O