De nikkel Det er et hvitt overgangsmetall hvis kjemiske symbol er Ni. Dens hardhet er større enn jern, i tillegg til å være en god leder av varme og elektrisitet, og generelt regnes det som et metall som ikke er veldig reaktivt og er svært motstandsdyktig mot korrosjon. I sin rene tilstand er den sølv med gyldne undertoner.
I 1751 klarte Axel Fredrik Cronsted, en svensk kjemiker, å isolere den fra et mineral kjent som Kupfernickel (djevelens kobber), ekstrahert fra en koboltgruve i en svensk landsby. Først trodde Cronsted at mineralet var kobber, men det isolerte elementet viste seg å være hvitt i fargen, forskjellig fra kobber..
Cronsted kalt elementet nikkel og det ble senere slått fast at mineralet kalt kupfernikkel var nikolitt (nikkelarsenid).
Nikkel utvinnes hovedsakelig fra to avleiringer: magmatiske bergarter og andre segregeringer av jordens magma. Mineralene er svovelholdige, som pentladitt. Den andre kilden til nikkel er lateritter, med nikkelrike mineraler som garnieritt.
Hovedanvendelsen av nikkel er dannelsen av legeringer med mange metaller; for eksempel er det involvert i produksjonen av rustfritt stål, en industriell aktivitet som bruker omtrent 70% av verdens nikkelproduksjon.
I tillegg brukes nikkel i legeringer som alnico, en legering av magnetisk natur beregnet på produksjon av elektriske motorer, høyttalere og mikrofoner..
Nikkel begynte å bli brukt til å lage mynter på midten av 1800-tallet. Imidlertid er bruken av den nå blitt erstattet av billigere metaller; selv om den fortsatt brukes i noen land.
Nikkel er et viktig element for planter, siden det aktiverer enzymet urease som griper inn i nedbrytningen av urea til ammoniakk, som kan brukes av planter som en nitrogenkilde. I tillegg er urea en giftig forbindelse som forårsaker alvorlig skade på planter..
Nikkel er et element med stor toksisitet for mennesker, det er bevis for å være kreftfremkallende. I tillegg forårsaker nikkel kontaktdermatitt og utvikling av allergier..
Artikkelindeks
Mannen visste helt siden eksistensen av nikkel. For eksempel ble en nikkelprosent på 2% funnet i bronseobjekter (3500 f.Kr.), som er tilstede i land som for tiden tilhører Syria..
Også kinesiske manuskripter antyder at "hvitt kobber", kjent som baitong, ble brukt mellom 1700 og 1400 f.Kr. Mineralet ble eksportert til Storbritannia på 1600-tallet; men nikkelinnholdet i denne legeringen (Cu-Ni) ble ikke oppdaget før i 1822.
I middelalderens Tyskland ble det funnet et rødlig mineral, som ligner på kobber, og som hadde grønne flekker. Gruverne prøvde å isolere kobber fra malmen, men mislyktes i forsøket. I tillegg ga kontakt med mineralet helseproblemer.
Av disse grunnene tildelte gruvearbeiderne mineralet en ondartet tilstand og tildelte det forskjellige navn som illustrerte denne tilstanden; som "Old Nick", også kupfernickel (djevelens kobber). Nå er det kjent at det aktuelle mineralet var nikolitt: nikkelarsenid, NiAs.
I 1751 prøvde Axel Fredrik Cronsted å isolere kobber fra kupfernickel, hentet fra en koboltgruve som ligger nær Los Halsinglandt, en svensk landsby. Men han klarte bare å skaffe et hvitt metall, som til da var ukjent og kalte det nikkel..
Fra og med 1824 ble nikkel oppnådd som et biprodukt fra produksjonen av koboltblått. I 1848 ble det etablert et smelteverk i Norge for å behandle nikkel som er tilstede i mineralet pyrrhotitt..
I 1889 ble nikkel introdusert i stålproduksjon, og avsetningene som ble oppdaget i Ny-Caledonia ga nikkel til verdensforbruk..
Sølvhvitt, skinnende og med en lett gylden fargetone.
58,9344 u
28
1.455 ºC
2.730 ºC
-Ved romtemperatur: 8,908 g / ml
-Ved smeltepunkt (væske): 7,81 g / ml
17,48 kJ / mol
379 kJ / mol
26,07 J / mol
1,91 på Pauling-skalaen
Første ioniseringsnivå: 737,1 kJ / mol
Andre ioniseringsnivå: 1 753 kJ / mol
Tredje ioniseringsnivå: 3395 kJ / mol
Empirisk kl
124,4 ± 16:00
90,9 W / (m K)
69,3 nΩ · m ved 20 ºC
4.0 på Mohs-skalaen.
Nikkel er et duktilt, formbart metall og har en større hardhet enn jern, og er en god elektrisk og termisk leder. Det er et ferromagnetisk metall ved normale temperaturer, og Curie-temperaturen er 358 ºC. Ved temperaturer høyere enn dette er ikke nikkel lenger ferromagnetisk.
Nikkel er et av de fire ferromagnetiske elementene, de andre tre er: jern, kobolt og gadolinium.
Det er 31 isotoper av nikkel, begrenset av 48Verken og 78Ingen.
Det er fem naturlige isotoper: 58Ni, med en overflod på 68,27%; 60Ni, med en overflod på 26,10%; 61Ni, med en overflod på 1,13%; 62Ni, med en overflod på 3,59%; Y 64Ni, med en overflod på 0,9%.
Atomvekten på ca. 59 u for nikkel viser at det ikke er en markant overvekt i noen av isotopene (selv om 58Det er heller ikke den mest tallrike).
Nikkelmetallisk krystalliserer seg til en ansiktssentrert kubisk (fcc) struktur. Denne fcc-fasen er ekstremt stabil og forblir uendret opp til trykk nær 70 GPa; det er lite bibliografisk informasjon om nikkelfaser eller polymorfe under høyt trykk.
Morfologien til nikkelkrystaller er variabel, siden de kan ordnes på en slik måte at de definerer et nanorør. Som en nanopartikkel eller makroskopisk faststoff forblir metallbindingen den samme (i teorien); det vil si at det er de samme valenselektronene som holder Ni-atomene sammen.
I henhold til de to mulige elektroniske konfigurasjonene for nikkel:
[Ar] 3d8 4sto
[Ar] 3d9 4s1
Ti elektroner er involvert i metallbindingen; enten åtte eller ni i 3d-bane, sammen med to eller en i 4-bane. Legg merke til at valensbåndet er praktisk talt fullt, nær transport av elektronene til ledningsbåndet; faktum som forklarer den relativt høye elektriske ledningsevnen.
Nickels fcc-struktur er så stabil at den til og med blir adoptert av stål når den tilsettes. Dermed er også rustfritt jern med høyt nikkelinnhold fcc.
Selv om det kanskje ikke ser ut som det, har nikkel også et stort antall eller oksidasjonstilstander. Negativene er åpenbare, vel vitende om at det bare mangler to elektroner for å fullføre de ti av dens 3d-bane; Dermed kan den få en eller to elektroner, med oksidasjonstall -1 (Ni-) eller -2 (Nito-), henholdsvis.
Det mest stabile oksidasjonsnummeret for nikkel er +2, forutsatt at Ni-kationen eksistererto+, som har mistet elektroner fra 4s orbital og har åtte elektroner i 3d orbital (3d8).
Det er også to andre positive oksidasjonstall: +3 (Ni3+) og +4 (Ni4+). På skole- eller videregående nivå læres nikkel bare å eksistere som Ni (II) eller Ni (III), noe som er fordi de er de vanligste oksidasjonstallene som finnes i veldig stabile forbindelser..
Og når det er metallisk nikkel som er en del av en forbindelse, det vil si med sitt nøytrale atom Ni, sies det at det deltar eller binder med et oksidasjonsnummer på 0 (Ni0).
Nikkel utgjør 0,007% av jordskorpen, så overfloden er lav. Men det er fortsatt det nest mest utbredte metallet etter jern i jordens smeltede kjerne, kjent som Nife. Sjøvann har en gjennomsnittlig nikkelkonsentrasjon på 5,6 · 10-4 mg / l.
Det finnes vanligvis i magmatiske bergarter, som pentlanditt, et mineral dannet av jern og nikkelsulfid [(Ni, Fe)9S8], en av hovedkildene til nikkel:
Mineralet pentlanditt er til stede i Sudbury, Ontario, Canada; en av de viktigste forekomster av dette metallet i verden.
Pentlanditt har en nikkelkonsentrasjon mellom 3 og 5%, og er assosiert med pyrrhotitt, et jernsulfid rikt på nikkel. Disse mineralene finnes i bergarter, produkter fra segregasjonene av den terrestriske magmaen.
Den andre viktige kilden til nikkel er lateritter, som består av tørre jordarter i varme områder. De har lite silisiumdioksyd og har flere mineraler, inkludert: garnieritt, et magnesiumnikkel silikat; og limonitt, en jernmalm [(Fe, Ni) O (OH) med et innhold mellom 1 og 2% nikkel.
Det anslås at 60% av nikkel ekstraheres fra lateritter, og de resterende 40% fra magmatisk svovelholdige avleiringer..
Nikkel finnes også i jernmeteoritter med kamacitt- og taenittlegeringer. Kamacita er en legering av jern og nikkel, med en prosentandel på 7% av den; mens taenitt er den samme legeringen, men med en nikkelprosent mellom 20 og 65%.
Nikkel binder seg til organiske forbindelser, og det er derfor i høy konsentrasjon i kull og olje.
Kina er verdens største nikkelprodusent, etterfulgt av Russland, Japan, Australia og Canada.
Den brukes i legering med jern hovedsakelig til produksjon av rustfritt stål, siden 68% av nikkelproduksjonen brukes til dette formålet.
Det danner også en legering med kobber, motstandsdyktig mot korrosjon. Denne legeringen består av 60% nikkel, 30% kobber og små mengder andre metaller, spesielt jern..
Nikkel brukes i resistive, magnetiske og andre legeringer som nikkel sølv; og en legering bestående av nikkel og kobber, men inneholder ikke sølv. Ni-Cu-rør brukes i avsaltningsanlegg, skjerming og ved fremstilling av mynter.
Nikkel gir seighet og strekkfasthet til legeringer som bygger motstand mot korrosjon. I tillegg til legeringer med kobber, jern og krom, brukes den i legeringer med bronse, aluminium, bly, kobolt, sølv og gull..
Monel-legeringen består av 17% nikkel, 30% kobber og med spor av jern, mangan og silisium. Den er motstandsdyktig mot sjøvann, noe som gjør den ideell til bruk på båtpropeller.
Nikkel som reagerer med fluor danner et beskyttende lag av elementet fluor, slik at metallisk nikkel eller Monel-legering kan brukes i fluorgassledningene.
Nikkel er motstandsdyktig mot virkningen av alkalier. Av denne grunn brukes den i beholdere som inneholder konsentrert natriumhydroksid. Den brukes også i galvanisering for å skape en beskyttende overflate for andre metaller..
Nikkel brukes som et reduksjonsmiddel for seks metaller av platinagruppen av mineraler der den kombineres; hovedsakelig platina og palladium. Nikkelskum eller netting brukes til å produsere elektroder for alkaliske drivstoffbatterier.
Nikkel brukes som katalysator for hydrogenering av umettede vegetabilske fettsyrer, og brukes i prosessen med å lage margarin. Kobber og Cu-Ni-legeringen har antibakteriell virkning på E. coli.
Nikkel-nanopartikler (NP-Ni) finner et bredt spekter av bruk på grunn av deres større overflateareal sammenlignet med en makroskopisk prøve. Når disse NPs-Ni syntetiseres fra planteekstrakter, utvikler de antimikrobielle og antibakterielle aktiviteter.
Årsaken til det foregående skyldes dens større tendens til å oksidere i kontakt med vann og danne nikationer.to+ og svært reaktive oksygenerte arter, som denaturerer mikrobielle celler.
På den annen side brukes NP-Ni som elektrodemateriale i faste brenselceller, fibre, magneter, magnetiske væsker, elektroniske deler, gassensorer, etc. De er også katalytiske bærere, adsorbenter, blekemidler og avløpsrensere..
Nikkelklorid, nitrat og sulfat brukes i nikkelbad i galvanisering. I tillegg brukes dens sulfatsalt til fremstilling av katalysatorer og mordanter for farging av tekstiler..
Nikkelperoksid brukes i lagringsbatterier. Nikkelferritter brukes som magnetiske kjerner i antenner i forskjellig elektrisk utstyr.
Nikkel-tertrakarbonyl gir karbonmonoksid for syntese av akrylater, fra acetylen og alkoholer. Barium nikkel kombinert oksid (BaNiO3) fungerer som råvare for fremstilling av katoder til mange oppladbare batterier, slik som Ni-Cd, Ni-Fe og Ni-H.
Planter krever tilstedeværelse av nikkel for veksten. Det er kjent å bli brukt som en kofaktor av forskjellige planteenzymer, inkludert urease; enzym som omdanner urea til ammoniakk, og kunne bruke denne forbindelsen i plantens funksjon.
I tillegg produserer akkumulering av urea en endring i plantens blader. Nikkel fungerer som en katalysator for å fremme nitrogenfiksering av belgfrukter.
De mest følsomme avlingene for nikkelmangel er belgfrukter (bønner og lucerne), bygg, hvete, plommer og fersken. Dens mangel manifesteres i planter ved klorose, bladfall og vekstmangel.
I noen bakterier er enzymet urease avhengig av nikkel, men det anses at disse kan ha en virulent virkning i organismer som bor.
Andre bakterieenzymer, som superoksyddismutase, så vel som glysidasen som er tilstede i bakterier og noen parasitter, for eksempel i trypanosomer, er avhengig av nikkel. Imidlertid er de samme enzymene i høyere arter ikke avhengige av nikkel, men av sink.
Inntak av store mengder nikkel er assosiert med generering og utvikling av kreft i lunge, nese, strupehode og prostata. I tillegg forårsaker det luftveisproblemer, respirasjonssvikt, astma og bronkitt. Nikkelgasser kan forårsake lungeirritasjon.
Kontakt med nikkel med huden kan forårsake sensibilisering, som deretter gir allergi, manifestert som hudutslett.
Hudeksponering for nikkel kan forårsake dermatitt kjent som "nikkelkløe" hos tidligere sensibiliserte mennesker. Ved nikkelsensibilisering vedvarer den på ubestemt tid.
Det internasjonale byrået for kreftforskning (IARC) har plassert nikkelforbindelser i gruppe 1 (det er tilstrekkelig bevis for kreftfremkallende egenskaper hos mennesker). Imidlertid regulerer OSHA ikke nikkel som kreftfremkallende..
Det anbefales at eksponeringen for metallisk nikkel og dets forbindelser ikke kan være større enn 1 mg / m3 for åtte timers arbeid i en førti timers arbeidsuke. Nikkelkarbonyl og nikkelsulfid er svært giftige eller kreftfremkallende forbindelser.
Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.