Nickel (Metall)

Hööftartikel: Isotopen vun Nickel
Iso	VN	t_½	VO	VE (MeV)	VP
⁵⁶Ni	nee	6,075 d	ε	-	⁵⁶Co
⁵⁶Ni	nee	6,075 d	γ	0,158; 0,811	^-
⁵⁸Ni	68,077 %	Ni is mit 30 Neutronen bestännig.
⁵⁹Ni	nee	76000 a	ε	-	⁵⁹Co
⁶⁰Ni	26,233 %	Ni is mit 32 Neutronen bestännig.
⁶¹Ni	1,14 %	Ni is mit 33 Neutronen bestännig.
⁶²Ni	3,634 %	Ni is mit 34 Neutronen bestännig.
⁶³Ni	nee	100,1 a	β^-	0,0669	⁶³Cu
⁶⁴Ni	0,926 %	Ni is mit 36 Neutronen bestännig.

Nickel is en cheemsch Element ut dat Periodensystem, dat de Atomtall 28 un dat Atomteken Ni hett. Nickel is en Metall un höört to de Övergangselementen. De Naam Nickel is afleidt vun en Eerdgeist. Disse Snack kummt dorvun, dat fröher in’n Middelöller Nickelierz (liekers Kobaltierz) nich to bruuken weern. Sünners dat Ierz Rootnickelkies (NiAs) hett en Klöör liekers Kopper, gifft aver bi’t Rösten en gresig Röök na Arsen af.

Historie

Bruukt weer Nickel al 3400 v. Chr., man wohrschienlich hebbt se tomals nich wüsst, dat se Nickel in de Hand harrn. Bronze ut dat Rebeet, woneem vundaag Syrien is, hett en Andeel vun bit to 2% Nickel. Man vermod, dat dat al in dat Kopper- oder Tinnierz binnen weer. chines’sch Schrifften betüügt, dat twüschen 1700 nud 1400 v. Chr. in Asien „witt Kopper“ (Niegsülver) verwennt worrn is. Nickel is 1751 to’n eersten mol vun Axel Frederic Cronstedt rein dorstellt worrn. He geev em ok den Naam Nickel, afleidt vun’t sweedsch kopparnickel „Koppernickel“, den ut de Ierzbargen stammend Woort för Rootnickelkies. Dat seggen de Barglüüd to dat Ierz, dat utsehn hett as Kopperierz, worut sik aver keen Kopper winnen leet. Dorüm dachten se, dat Ierz weer vun Barggeister verhext. En liekers Woortafkunft gellt ok för dat Kobalt.

De eerste Münt ut rein Nickel weer 1881 prägt.

Vörkamen

Nickel kummt gediegen blots in Iesenmeteoriten oder in’n Eerdkarn vör. Dat Metall gifft dat teemlich faken un an bannig veele Steden, man jümmers blots en beten. De Andeel vun’t Nickel an de Eerdkrust liggt bi ungefäähr 0,01%.

Bedüdend Nickelierzen sünd Garnierit (Mg,Ni)₃(OH))₄[Si₂O₅], Geelnickelkies NiS un Rootnickelkies NiAs. De gröttste Deel vun de Nickelproduktschoon warrt ut nickelholltig Ierzen wunnen, v.a. Nickelmagnetkies, wo ok Kopperkies CuFeS₂, Pentlandit (Ni,Fe)₉S₈ un Sporen vun Eddelmetallen binnen sünd. Dormit dat Ierz weertschopplich afboot warrn kann, mutt tomindst 0,5% Nickel dor binnen wesen. De bedüdensten Vörkamen gifft dat in’t kanaadsch Sudbury-Becken, in Russland bi Norilsk un op de Halfinsel Kola, in Australien un op Kuba. Nickel kummt faken in Sellschop mit Kobalt vör.

Produkschoon

Land	Dusend Tünnen	% vun’d Weltprodukschoon
Russland	300,7	23,4
Australien	218,0	17,0
Kanada	162,8	12,7
Niegkaledonien	111,9	8,7
Indonesien	103,5	8
5 Länner tohopen	896,9	69,8
Welt	1 284,2	100,0

Quelle ; L'état du monde 2005, annuaire économique géopolique mondial

Winnen

Dorstellen vun’n Kopper-Nickel-Fiensteen

De gröttste Deel vun’t Nickel warrt ut Iesenierzen wunnen, de Nickel un Kopper bargt, as Nickelmagnetkies. Dormit dor weertschopplich wat bi rüm kummt, mutt dat Nickel dör Flotatschoon toeerst mol op 5% anriekert warrn. Dorna warrt dat Ierz as bi’t Kopperherstellen röst. Dat Ierz warrt eerst vörröst, üm en Deel vun’t Iesensulfid in Iesenoxid ümtowannelt. Dorna warrt Silikaten un Koks dortogeven, üm dat Iesenoxid as Iesensilikat to verslacken. To glieken Tiet bildt sik di Nickel-Kopper-Rohsteen ut Nickel-, Kopper- un Iesensulfid. Wiel de aver sworer is as de Iesensilikat-Slack, künnt beid Stoffen scheedt vunenanner afsteken warrn.

Dorna warrt de Rohsteen in en’n Konverter füllt un mit Siliziumdioxid mischt. Suerstoff warrt inblaast. Dordör warrt dat restlich Iesensulfid to Iesenoxid röst un verslackt. Nu entsteiht dorut de Kopper-Nickel-Fiensteen, de to ca. 80% ut Kopper un Nickel un to ca. 20% ut Swevel tohopensett is.

Gewinnung von Rohnickel

Üm dat Rohnickel to winnen, mutt dat Nickel vun’n Kopper afscheed warrn. Dorto warrt de Fiensteen mit Natriumsulfid Na₂S versmölt. Dorbi entsteiht en licht to smölten Dubbelsulfid. Dorbi kommt twee Stoffen rut, de licht vunenanner to scheden sünd: dat fletige Kopper-Natrium-Dubbelsulfid un Nickelsulfid. Dat kann na’t Scheden to Nickeloxid röst un denn mit Koks to Nickel reduzeert warrn.

Winnen von Rein- und Reinstnickel

Reinnickel kann wunnen warrn, wenn dat Rohnickel dör Elektrolys raffineert warrt. Dorto warrt in en Elektrolyszell dat Rohnickel as Anode un en Nickelfienblick as Kathode schallt. As Elektrolyt warrt en Nickelsoltlösen bruukt. Bi de Elektrolys geiht an de Anode dat Nickel un all uneddler Bestanddelen in de Lösen. De eddler Bestanddelen blievt fast un sammelt sik as Anodenmodd ünner de Elektrod. De deent as Born för’d Herstellen vun Eddelmetallen as Gold oder Platin. An de Kathode warrt Nickelionen ut de Lösen reduzeert. all uneddleren Bestanddele blievt in de Lösen. De Reinheit vun dit Elektrolytnickel liggt bi ungefäähr 99,9%.

För’d Winnen vun Reinstnickel, dat tomindst 99,99% Nickel bargt, gifft dat en sünnerlich Verfohren, dat na Ludwig Mond nöömt is un Mond-Verfohren heet. Mond harr 1890 Nickeltetracarbonyl opdeckt; Dat Verfohren baseert op dat Billen un Verfallen vun dissen Stoff. Dorto warrt fien verdeelt Rohnickelpulver bi 80°C in en Stroom ut Kohlenmonoxid brocht, wobi sik dat gasförmig Nickeltetracarbonyl bildt. Dat warrt free maakt vun Flaagstoff un in en 180 °C hitte Verfallkamer leidt. Dor binnen sünd lütte Nickelkugeln, an de dat Gas tweigeiht un wedder to Nickel un Kohlenmonoxid verfallt. Dorbi entsteiht bannig reinet Nickel.

\mathrm {Ni_{(s)}+4\ CO_{(g)}{\overrightarrow {\leftarrow }}\ Ni(CO)_{4(g)}}

Egenschoppen

physikaalsch Egenschoppen

Nickel is en sülvern-wittet Metall, dat hard, duktil un goot to smeden is. Bito kann Nickel düchtig goot poleert warrn. As Iesen un Kobalt is ok Nickel ferromagnetsch. Sien Curie-Temperatur liggt bi 375 °C. Vun Nickel gifft dat twee Modifikatschonen.α-Nickel liggt in en hexagonal-dichtest, β-Nickel dorgegen in en kubbsch-dichtest Kugelpacken vör. β-Nickel is dorbi de bestännigere Modifikatschoon. De Dicht vun Nickel liggt bi 8,9 g/cm³, sien Mohshard is ca. 3,8.

cheemsch Egenschoppen

Bi Ruumtemperatur is Nickel gegenöver Luft un Water düchtig bestännig. Verdünnte Süürn griept Nickel langsom an. Gegenöver konzentreerte, oxideerend Süürn (Salpetersüür) kommt dat liekers bi Iesen to Passiveeren. Lösen kann man Nickel in verdünnte Salpetersüür. De fakenste Oxidatschoonstostand is +2, +1 un +3 warrt nicht so faken beobacht. In’t Nickeltetracarbonyl hett dat Element de Oxidatschoonstall 0. Nickel(II)-Solten löst sik in Water ünner Billen vun Aquakomplexen mit grööne Klöör.

Fien verdeelt Nickel reageert mit Kohlenmonoxid bi 50 bit 80 °C to Nickeltetracarbonyl, Ni(CO)₄, dat düchtig giftig un ahn Klöör is. Baven 180-200 °C verfallt de Verbinnen wedder in Nickel un Kohlenmonoxid.

Bioloogsch Bedüden

Nickel is en Sporenelement, dat in’n Lief vun’n Minschen in lütte Mengden bruukt warrt (de nödig Mengde an’n Dag is 25-30 µg). Man normalerwies nimmt de Minsch ca. 90-100 µg an’n Dag op. Bi normal Kost kriggt de Lief also op jeden Fall noog dorvun. Villicht hett Nickel Influss op de Opnahm un Verwerten vun Iesen. Veele, villicht sogor all Hydrogenasen bargt buten de Iesen-Swevel-Clusters ok Nickel. Nickelzentren sünd en tyypsch Element in Hydrogenasen, de to Opgaav hebbt, to oxideeren anstatt Waterstoff to tügen. Dat Nickelzentrum schient sien Oxidatschoonstostand to ännern. Dat gifft Henwiesen dorup, dat dat Nickelzentrum de aktive Deel vun disse Enzymen is.

In de Elektrophysiologie warrt Nickel-Ionen verwennt, üm spannenaktiveerte Kalziumkanals to blocken.

Gesundheit

Nickel is de fakenste Utlöser för Kontaktallergien. Wiel veele Minschen an Nickelallergie liedt, warrt Metallen un Legeeren, de mit de Huut in’n Tipp kommen künnt, jümmer weniger vernickelt. Dat Inaten vun’n Stoff, aver ok ok de Kontakt to Saken, de Nickel bargt, künnt Allergien un Sweren utlösen. Huutkontakt kann Nickelkrätz utlösen, wat en sweeriug Verännern vun de Huut bedüüd. Dat Inaten vun Nickel un Nickelverbinnen steiht in’n Verdacht Kreeft to veroorsaken.

Nickel un sien Verbinnen sleit al bi 50 mg giftig an un kann anhollend Schaden maken. Akute Vergiften mit gröttere Mengden veroorsaakt Övelkeit un Kopppien.

Weertschopplich Bedüden

As rein Metall warrt Nickel blots in lütte Mengden bruukt. De gröttste Deel vunde Produkschoon geiht as Tosatz in Legeeren. Na hüütig Bemeten gifft dat op de Eer noch t wüschen 70 und 170 Millionen Tünnen Reserven vun Nickelvörkamen, de den Afbo weertschopplich lohnt. To Tiet warrt op de Welt in’t Johr twüschen 500.000 un 900.000 t föddert.

Verwennen as Metall

Reinet Nickel warrt fien verdeelt as Katalysater bi’t Hydreeren un unsättigt Fettsüürn verwennt. Vun wegen sien Bestännigkeit warrt Nickel ok för Redschoppen in’n cheemschen Labor un in de cheemsch Industrie bruukt, t. B. as Tegel för Opslutens. Ut Nickel warrt Nickellegeeren mit nipp un nau Proportschonen maakt, de t. B. för Münten bruukt warrt. As Övertog egent Nickel sik ok goot as Korrosionsschuul vun Metallen (dat so nöömte Vernickeln).

Verwennen as Legeeren

För Legeeren hett Nickel en grote Bedüden. Tomeist warrt dat in de Stahlvereddeln bruukt, wo de gröttste Deel vun’t Metall hingeiht. Nickel schuult Stahlt gegen Korrosion un maakt dat harder, tager un böört de Duktilität an. Mit Nickel legeerte Stahlen warrt vör allen insett, wo mit veel Korrosion to reken is. Twee Eddelstahloorden sünd V2A, de neven 8% Nickel ok 18% Chrom bargt, un V4A (begäng ünner de Markennaams Cromargan un Nirosta), de neven 18% Chrom un 2% Molybdän ok 11% Nickel hett.

Annere begäng Nickellegeeren sünd:

Niegsülver, en Nickel-Kopper-Zink-Legeeren mit 10-26% Nickel, de sünners bestännig gegen Korrosion is un tomeist för Besteken un elektrotechnisch Redschoppen bruukt warrt.
Konstantan, en Legeeren ut 55% Kopper un 45% Nickel, de över en wiete Temperaturspannen en meist konstanten spezifisch elektrischen Wedderstand opwiest, un dorüm förden Bo vun sünners nipp un naue Wedderstännen as elektronisch Bodelen verwennt warrt.
Monel, en Legeeren ut 65% Nickel, 33% Kopper un 2% Iesen, de sik dör sünnerlich cheemsch Bestännigkeit ü. a. gegen Fluor uttekend un dorüm t. B. för Fluor-Gasbuddels verwennt warrt.
Raney-Nickel, en Nickel-Aluminium-Legeeren, de en bedüdend Katalysater bi’t Hydreeren vun orgaansch Verbinnen is.

Nawies

De Nawiesreaktschoon för de in Water tomeist in gröne Klöör löslichen Nickel(II)-solten warrt in de quantitativ Analytik gravimetrisch un qualitativ in’n Kationenscheedgang mit Dimethylglyoxim-Lösen (Tschugajews Reagens) dörföhrt. Nickelsolten warrt vörher evtl. mit Ammoniumsulfid as grauswatt Nickel(II)-sulfid utfällt un in Salpetersüür löst. De spezifisch Nawies kann denn mit de Reaktschoon mit dat Dimethylglyoxim in ammoniakalsch Lösen maakt warrn. Dorbi fällt dat himbeerrode Bis(dimethylglyoximato)nickel(II) as Komplex ut:

$\mathrm {Ni^{2+}+\ 2\ C_{4}H_{8}N_{2}O_{2}\rightarrow Ni(C_{4}H_{7}N_{2}O_{2})_{2}\downarrow +\ 2\ H^{+}}$ .

Disse Nawies is ok quantitativ för de Nickelanalys anwendbor. Liekers annere Swormetallen warrt Nickel vundaag tomeist dör Atomspektroskopie oder Massenspektrometrie nawiest.

Verbinnen

In Verbinnen kummt Nickel vör allen in de Oxidatschoonsstoop +II vör. De Stopen o, +I, +III un +IV sünd roor un tomeist ok instabil. Nickel bildt en Reeg vun mehrstendeels klöörte Komplexen.

anrogaansch Verbinnen

Nickel(II)-chlorid NiCl₂ is en bannig hygroskopsch Faststoff vun gele Klöör, de as Farvstoff för Keramik un för de Herstellen vun Nickelkatalysaters bruukt warrt. Neven disse waterfree’e Form gifft dat ok Nickel(II)-chloride, wo Water binnen is, as t. B. dat gröne Nickel(II)-chlorid-Hexahydrat, dat ut waterige Nickelchloridlösen utkristalliseert.
Nickel(II)-hydroxid Ni(OH)₂ un Nickel(III)-oxidhydroxid NiO(OH) warrt in Nickel-Cadmium- un annere Nickelakkumulaters to’n Stroommaken verwennt.
Nickel(II)-oxid NiO is en swatten Faststoff, de för’t Herstellen vun Keramik, Glääs un Elektroden bruukt warrt. Bito deent dat ok Katalysater för’t Hydreeren vun orgaansch Verbinnen.
Nickel(II)-nitrat Ni(NO₃)₂
Nickel(II)-sulfat NiSO₄
Nickel(II)-sulfid NiS fällt ut ammoniakalschen, aver nich ut sure, nickelhollige Lösen mit Ammioniumsulfid ut. Dordör kann Nickel mit de Ammoiniumsulfid-Grupp in’n Kationentrenngang aftrennt warrn.

orgaansch Verbinnen

Nickeltetracarbonyl Ni(CO)₄ is en düchtig giftige Fletigkeit ahn Klöör, de en bedüdend Twüschenprodukt in’t Mond-Verfohren dorstellt. Dat weer de eerste Metallcarbonylverbinnen, de opdeckt worrn is.

Nickelkomplexen

Nickel un dorünner v.a. Nickel(II)-Ionen bildt en ganze Reeg vun tomeist klöörte Komplexen. De Koordinatschoonstallen 6, 5 un 4 sünd an’n fakensten. Bi swak, eentähnig Liganden as Water kummt dor tomeist oktaedrisch un paramegnetsch High-spin Komplexen mit de Koordinatschoonstall 6 bi rut. Starke Liganden as Cyanid bildt kuubsch-planare, diamagnetsch Low-spin Komplexen. Dat lieke kummt bi Komplexen rut, de vun’t Dimethylglyoxim tostannen kommt, wiel de bito noch dör Waterstoffbrüchen stabiliseert sünd. De Bis(dimethylglyoximato)nickel(II)-Komplex is för den nattcheemschen Nickelnawies vun Bedüden. Anionsch Nickelkomplexen endt op „-niccolat“.