Nikkel

28 kobalt←nikkel→réz - ↑ Ni ↓ Pd 28 Ni Periódusos rendszer
Általános
Név,vegyjel,rendszám	nikkel, Ni, 28
Latin megnevezés	niccolium
Elemi sorozat	átmenetifémek
Csoport,periódus,mező	10,4,d
Megjelenés	csillogó, fémes
Atomtömeg	58,6934(2)g/mol
Elektronszerkezet	[Ar] 3d84s²
Elektronokhéjanként	2, 8, 16, 2
Fizikai tulajdonságok
Halmazállapot	szilárd
Sűrűség(szobahőm.)	8,908 g/cm³
Sűrűség(folyadék) azo.p.-on	7,81 g/cm³
Olvadáspont	1728K (1455 °C,2651 °F)
Forráspont	3186K (2913 °C,5275 °F)
Olvadáshő$\Delta _{fus}{H}^{\ominus }$	17,48kJ/mol
Párolgáshő$\Delta _{vap}{H}^{\ominus }$	377,5kJ/mol
Molárishőkapacitás	(25 °C) 26,07 J/(mol·K)
Gőznyomás P/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k T/K 1783 1950 2154 2410 2741 3184
Atomi tulajdonságok
Kristályszerkezet	köbös lapcentrált
Oxidációs szám	2,3 (enyhén bázikus oxid)
Elektronegativitás	1,91 (Pauling-skála)
Ionizációs energia	1.: 737,1kJ/mol
	2.: 1753,0 kJ/mol
	3.: 3395 kJ/mol
Atomsugár	135pm
Atomsugár(számított)	149pm
Kovalens sugár	121pm
Van der Waals-sugár	163pm
Egyebek
Mágnesség	ferromágneses
Fajlagos ellenállás	(20 °C) 69,3 nΩ·m
Hőmérséklet-vezetési tényező	(300 K) 90,9W/(m·K)
Hőtágulási együttható	(25 °C) 13,4 µm/(m·K)
Hangsebesség(vékony rúd)	(szobahőm.) 4900m/s
Young-modulus	200 GPa
Nyírási modulus	76 GPa
Kompressziós modulus	180 GPa
Poisson-tényező	0,31
Mohs-keménység	4,0
Vickers-keménység	638 MPa
Brinell-keménység	700 HB
CAS-szám	7440-02-0
Fontosabb izotópok
Fő cikk:A nikkel izotópjai izotóp természetes előfordulás felezési idő bomlás mód energia(MeV) termék 56Ni mest. 6,075d ε - 56Co γ 0,158, 0,811 - 58Ni 68,077% Nistabil30neutronnal 59Ni mest. 76000y ε - 59Co 60Ni 26,233% Nistabil32neutronnal 61Ni 1,14% Nistabil33neutronnal 62Ni 3,634% Nistabil34neutronnal 63Ni mest. 100,1y β- 0,0669 63Cu 64Ni 0,926% Nistabil36neutronnal
Hivatkozások

Anikkel(nyelvújításkori magyar nevén:alanyvagyálany) aperiódusos rendszeregykémiai eleme.Átmenetifém.A 10. (VIII. B) csoport eleme. VegyjeleNi,rendszáma28. Fémes színű, szobahőmérsékleten szilárd fém. Érce, melyből előállítják (NiAs), vöröses színű, akárcsak a vörösrézérce, azzal a különbséggel, hogy a nikkelérc hevítése közben kellemetlen szagúarzéngázkeletkezik.

Története

A nikkelt már Kr. e. 3400-ban is használták, igaz nem tudatosan. A maiSzíriaterületén találtbronztárgyaktartalmaztak legfeljebb 2%-ban nikkelt, amely az előállításkor felhasznált réz- illetvecinkércbőlkerült bele. Kínai írások bizonyítják, hogy Kr. e. 1700 és 1400 közöttÁzsiaterületén használták a „fehér rezet” (újezüstöt), amely 5–30%-ig tartalmazott nikkelt.

Hivatalosan1751-benAxel Fredrik Cronstedtismerte fel és mutatta ki. Ő úgy nevezte, hogy az 1754-es nikkelfém, ami a svéd kopparnickel (réznikkel) szóból ered, ami pedig a mai német–cseh határon találhatóCseh–Szász érchegységbőlszármazó nikkelérc nevéből származik: Rotnickelkies, azaz vöröskoboldkő. Az érchegységben lakók hívták így, ugyanis látszólag úgy nézett ki mint a vörösréz érce, csakhogy nem lehetett belőle vörösrezet kinyerni, és azt gondolták, hogy a hegy szelleme, „Nickeln” elvarázsolta. Hasonló etimológiai története van akobaltnakis.

Tiszta nikkelből az első pénzérméket1881-ben verték.

Tulajdonságai

Körülbelül 3 cm-es nikkeldarab

Nikkel

Nikkel-hidroxid

A vascsoport eleme, közepes keménységű, közepes olvadáspontú, jól alakítható, ezüstfehér fém.

Kristályszerkezete: Lapközepes köbös rácsban kristályosodik.

Nincsenek allotrop módosulatai. Ez kiváló alakváltozó képességet eredményez.

Magas az olvadáspontja valamint elektromos ellenállása, ezért elektromos fűtőelemek anyagaként használják.

Ferromágneses,ötvözetei is mágneses tulajdonságúak.

Felületén nikkel-oxid (NiO) réteg alakul ki, ez megvédi a további oxidálódás ellen.

2Ni + O₂→ 2NiO

Vegyületeiben a nikkel II, III, és ritkán IV vegyértékű. A vízmentes nikkel(II) sók többnyire sárga színűek, a hidratált nikkel(II)-klorid (NiCl₂·6H₂O), valamint a hidratált nikkel(II)-szulfát (NiSO₄·7H₂O) zöld.

Sósavból és híg salétromsavból hidrogént,töményebb salétromsavból^{[pontosabban?]}nitrózus gázokat fejleszt, a tömény oxidáló savak (pl. a tömény salétromsav) passziválják. Kénsavval hidrogéngáz-fejlődés közben reagál, és hidratáltnikkel(II)-szulfátkeletkezik. Lúgokban nem oldódik.

Vegyületei

A nikkel vegyületeiben többnyire +2oxidációs számú.A legtöbb vegyület zöld színű, de a vízmentes nikkelsók sárgák.

A nikkel sói általában vízben jól oldódnak. Kloridjának, nitrátjának és szulfátjának vizes oldatából kimutatható a nikkel, ugyanis a Ni²⁺ion nátrium-hidroxiddal, ammónium-hidroxid-oldattal, nátrium-szulfid-oldattal, illetve dimetil-glioxim-oldattal csapadékot képez.

• NaOH oldattal:

$\mathrm {Ni^{2+}+2\ OH^{-}\rightarrow Ni\left(OH\right)_{2}}$(zöld színű csapadék)

• ammóniával:

$\mathrm {Ni^{2+}+2\ NH_{3}+2\ H_{2}O\rightarrow Ni\left(OH\right)_{2}+2\ NH_{4}^{+}}$(zöld színű csapadék, ammónia feleslegében feloldódik)

$\mathrm {Ni\left(OH\right)_{2}+6\ NH_{3}\rightarrow [Ni\left(NH_{3}\right)_{6}]^{2+}}$

• Na₂S oldattal:

$\mathrm {Ni^{2+}+S^{2-}\rightarrow NiS}$(fekete csapadék)

• dimetil-glioxim-oldattal málnavörös színű nikkel(II)-dimetil-glioxim csapadék válik le:

$\mathrm {Ni^{2+}+\left(CH_{3}CNOH\right)_{2}\rightarrow Ni\left(CH_{3}CNO\right)_{2}+2\ H^{+}}$

Reakciói halogénekkel:

$\mathrm {Ni+Cl_{2}\rightarrow NiCl_{2}}$(sárga, hidratáltan fűzöld színű.)

$\mathrm {Ni+Br_{2}\rightarrow NiBr_{2}}$(sárga)

$\mathrm {Ni+I_{2}\rightarrow NiI_{2}}$(fekete)

Előfordulása

Viszonylag ritka elem, a földkéreg 0,0058%-át teszi ki.

A legnagyobb nikkellelőhely:Sudbury(Ontario,Kanada). Ez adja a világon kitermelt nikkel 2/3-át. Itt 1,7 milliárd évvel ezelőtt egy hatalmasmeteoritcsapódott be. A kőzet 4%-a Ni, 2%-a Cu, de kisebb mennyiségben Co, Fe, Pt is található.

Magyarországi előfordulása: Szarvaskő (Bükk hegység) (titánvasérc telep). Bányászata nem kezdődött el.

Érceiben általában kénhez, kovasavhoz, arzénhez vagy antimonhoz kapcsolódik. Legfontosabb ércei a pentlandit, a nikkelin és a garnierit.

A nikkelt iparilag apentlandit((Fe,Ni)₉S₈) és apirrhotitásványokból állítják elő.Más fontos nikkelércek agersdorfit(NiAsS₂) és anikkelin(NiAs).

Avasmeteoritokvagy más néven szideritek 5-20% nikkelt tartalmaznakvassalötvözve.

Előállítása

lásd:Színesfém-kohászat

Felhasználása

Annak ellenére, hogy viszonylag ritka elem, az egyik legfontosabb ipari fém.

A nikkelt főként ötvözőelemként alkalmazzák.

Erősíti és keményíti a tartalmazó acélötvözeteket, felerősíti akrómhasonló javító hatásait, és nagymértékben csökkenti a ridegségi hőmérsékletet is, amely alatt a fém könnyen törővé válik (ez aTitanicidejében 0 °C körül volt, mostanában általában mínusz több tíz fok C).

Felhasználják rozsdamentes acélok és korróziónak ellenálló ötvözetek készítésére.

Réz-nikkel ötvözetből készült csöveket használnak a tengervízből ivóvizet előállító berendezésekben.

Gyakran alkalmaznak nikkelbevonatot más fémek korrózió elleni védelmére.

Elterjedten alkalmaznak nikkelt pénzérmék készítéséhez:

Azeurókét legnagyobb pénzérméje (1 és 2 eurós) jelentős mennyiségű nikkelt tartalmaz: a sárga része olyan ötvözet, mely 5% nikkelt tartalmaz, míg az ezüst színű mintegy 25% nikkelt.

Aforintpénzérméi is 4-25% nikkelt tartalmaznak.

A finoman eloszlatott nikkel por (Raney-nikkel) katalizátorként szolgálnövényi olajokhidrogénezéséhez.

Az üveghez adott nikkel zöldre színezi az üveget.

Felhasználják galvánelemek készítéséhez is.

A nikkel ötvözete például azalpakkaés akonstantán.Utóbbi ötvözetelektromos ellenállásaa hőmérséklettel alig változik. A fehéraranynak is egyik ötvöző eleme.

Tiszta nikkelből laboratóriumi és orvosi eszközök is készülnek.

Élettani hatásai

Elektrolitikusanfinomított, 99,9%-os tisztaságú nikkelgalacsin és mellette összehasonlításképpen egy 1 cm³-es, (99,99% = 4N) szupertiszta nikkelkocka. Jól látható, hogy a galacsin pórusaiban zöld színű nikkel-só képződik.

A nikkel és vegyületei mérgezőek. A nyelvújítás idejénSchuster Jánosingerlanynak nevezte a nikkelt.

Abőrés alégutaknyálkahártyájának gyulladását váltják ki, mivel erős izgató és szenzibilizáló hatásuk van. Humánrákkeltőkkénttartják számon.

A nikkel por ismétlődő vagy hosszabb expozíció esetén, hosszabb időn át belélegezve súlyos egészségkárosodást okozhat, károsítja a szerveket. A nikkel – a bőrrel érintkezve –allergiásbőrreakciót válthat ki. Ártalmas a vízi élővilágra, hosszan tartó károsodást okoz.

A nikkelt használták régebben afehéraranyötvöző elemeként is, de ma már egyre inkább kiküszöbölik.

Ékszerek, piercingek bevonására sem ajánlatos használni, allergizáló hatása miatt, de tartalmazhatják övcsatok, rozsdamentes acélból készült tárgyak, pénzérmék, szemüvegkeretek, egyes kozmetikumok pl. szemhéjtus, vagy hajfesték is. Ezek vásárlásakor figyeljünk arra, hogy a címkén fel legyen tüntetve, hogy a termék nikkelmentes.

A nikkelezett eszközzel való érintkezés, vagy nikkelt tartalmazó élelmiszerek (pl.margarin,kakaó (csokoládé), mogyoró, lencse, zab, mandula, dió, paradicsom koncentrátum stb.) fogyasztása nikkelallergiát válthat ki. Ennek tünetei: ekcémás elváltozások, asztma, kötőhártya gyulladás, illetve implantátumoknál helyi gyulladások. A természetes eredetű élelmiszerek azonban sohasem olyan ártalmasak, mint az, ha a nikkel adalékanyagként kerül az élelmiszerekbe.

A nikkel bányászatával illetve feldolgozásával dolgozó munkások is gyakran megbetegednek. Használják festékgyártásnál, kerámiákban, katalizátorokban, ékszerekben, fémpénzekben. Azamalgámis tartalmaz nikkelt, ötvöző anyagként.

A felszíni vizek oldott Ni-tartalma kb. 7–10 µg/l. Az ivóvíz megengedett határértéke 50 µg/l Ni. A levegőbe is bekerülhet, főleg az olaj- és széntüzelésű erőművek füstjével. Koncentrációja a levegőben 6–25 ng/l, de az erősen iparosodott területeken ez 150 ng/l-ig is nőhet.

További információk

• a magyar Wikipédia nikkelt tartalmazó vegyületeinek listájakülső keresővel

Kapcsolódó szócikkek

AWikimédia CommonstartalmazNikkeltémájú médiaállományokat.

• Nikkel(II)-klorid
• Nikkel(II)-szulfát