Nikkel

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
28 kobaltnikkelréz
-

Ni

Pd
Általános
Név, vegyjel, rendszám nikkel, Ni, 28
Elemi sorozat átmenetifémek
Csoport, periódus, mező 10, 4, d
Megjelenés csillogó, fémes
Ni,28.jpg
Atomtömeg 58,6934(2)  g/mol
Elektronszerkezet [Ar] 3d8 4s²
Elektronok héjanként 2, 8, 16, 2
Fizikai tulajdonságok
Halmazállapot szilárd
Sűrűség (szobahőm.) 8,908 g/cm³
Sűrűség (folyadék) az o.p.-on 7,81 g/cm³
Olvadáspont 1728 K
(1455 °C, 2651 °F)
Forráspont 3186 K
(2913 °C, 5275 °F)
Olvadáshő\Delta_{fus}{H}^\ominus 17,48 kJ/mol
Párolgáshő \Delta_{vap}{H}^\ominus 377,5 kJ/mol
Moláris hőkapacitás (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.: 737,1 kJ/mol
2.: 1753,0 kJ/mol
3.: 3395 kJ/mol
Atomsugár 135 pm
Atomsugár (számított) 149 pm
Kovalens sugár 121 pm
Van der Waals-sugár 163 pm
Egyebek
Mágnesség ferromágneses
Fajlagos ellenállás (20 °C) 69,3 nΩ·m
Hőmérséklet-vezetési tényező (300 K) 90,9 W/(m·K)
Hőtágulási együttható (25 °C) 13,4 µm/(m·K)
Hangsebesség (vékony rúd) (szobahőm.) 4900 m/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 t.e. felezési idő B.m. B.e. (MeV) B.t.
56Ni mest. 6,075 d ε - 56Co
γ 0,158, 0,811 -
58Ni 68,077% Ni stabil 30 neutronnal
59Ni mest. 76000 y ε - 59Co
60Ni 26,233% Ni stabil 32 neutronnal
61Ni 1,14% Ni stabil 33 neutronnal
62Ni 3,634% Ni stabil 34 neutronnal
63Ni mest. 100,1 y β- 0,0669 63Cu
64Ni 0,926% Ni stabil 36 neutronnal
Hivatkozások

A nikkel (nyelvújításkori magyar nevén: alany vagy álany[1]) a periódusos rendszer egy kémiai eleme. Átmenetifém. A 10. (VIII. B) csoport eleme. Vegyjele Ni, rendszáma 28. Fémes színű, szobahőmérsékleten szilárd fém. Érce, melyből előállítják (NiAs), vöröses színű, akárcsak a vörösréz érce, azzal a különbséggel, hogy a nikkelérc hevítése közben kellemetlen szagú arzéngáz keletkezik.

Története[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A nikkelt már Kr. e. 3400-ban is használták, igaz nem tudatosan. A mai Szíria területén talált bronztárgyak tartalmaztak legfeljebb 2%-ban nikkelt, amely az előállításkor felhasznált réz- illetve cinkércből került bele. Kínai írások bizonyítják, hogy Kr. e. 1700 és 1400 között Ázsia területén használták a „fehér rezet” (újezüstöt) amely 5–30%-ig tartalmazott nikkelt.

Hivatalosan 1751-ben Axel Fredrik Cronstedt ismerte 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 található Cseh–Szász érchegységből származó 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 a kobaltnak is.

Tiszta nikkelből az első pénzérméket 1881-ben verték.

Tulajdonságai[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Körülbelül 3 cm-es nikkeldarab
Nikkel
Nikkel-hidroxid

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

Kristályszerkezete: Lapközepes köbös rácsban kristályosodik. Interaktív 3D kristályszerkezete található meg.[2]


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(sz) + O2(g) → 2NiO(sz)

Vegyületeiben a nikkel II, III, és ritkán IV vegyértékű. A vízmentes nikkel(II) sók többnyire sárga színűek, a a hidratált nikkel(II)-klorid (NiCl2x6H2O), valamint a hidratált nikkel(II)-szulfát (NiSO4 x 7H2O) zöldek.

Sósavban és híg salétromsavban oldódik hidrogén fejlődés közben, tömény salétromsavban nitrózus gőzök fejlődése közben oldódik, a tömény oxidáló savak passziválják.

Kénsavval hidrogéngáz fejlődés közben reagál, és hidratált nikkel(II)-szulfát keletkezik.

Ni(sz) + H2SO4(aq) → Ni2+(aq) + SO42- (aq) + H2(g)

Reakciói halogénekkel:

Ni(sz) + Cl2(g) → NiCl2(sz) (sárga) (a hidratált nikkel(II)-klorid fűzöld színű.)

Ni(sz) + Br2(g) → NiBr2(sz) (sárga)

Ni(sz) + I2(g) → NiI2(sz) (fekete)[3]


Lúgokban nem oldódik.

Vegyületei[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A nikkel vegyületeiben többnyire +2 oxidációs számú. A legtöbb vegyület zöld színű, de a vízmentes nikkelsók sárgák.[4]

A nikkel sói jól oldódnak vízben. Kloridja, nitrátja és szulfátja vizes oldatából kimutatható a nikkel, ugyanis a Ni2+ ion nátrium-hidroxiddal, ammónium-hidroxid-oldattal, nátrium-szulfid-oldattal, illetve dimetil-glioxim-oldattal csapadékot képez. (A csapadék általában szilárd anyag, mely a reakcióelegyben nem oldódik.)[5]


  • Na(OH) oldattal:
Ni+(aq) + 2HO-(aq) → Ni(OH)2(sz) (zöld színű csapadék)
  • ammóniával:
Ni+(aq) + 2NH3(aq) + 2H2O → Ni(OH)2(sz) + 2NH4+(aq) (zöld színű csapadék, mely ammónia fölöslegben feloldódik)
Ni(OH)2(sz) + 6NH3(aq) → [Ni(NH3)6]2+(aq) + 2HO-(aq)
  • Na2S oldattal fekete csapadék keletkezik:
Ni+(aq) + S2-(aq) → NiS(sz)
  • dimetil-glioxim-oldattal málnavörös színű nikkel(II)-dimetil-glioxim csapadék válik le:
Ni+(aq) + 2(CH3CNOH)2(EtOH) → Ni2+[CH3CNO-]2 + 2H+

Előfordulása[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

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

A legnagyobb nikkel-lelőhely: Sudbury (Ontario, Kanada). Ez adja a világon kitermelt nikkel 2/3-át. Itt 1,7 milliárd évvel ezelőtt egy hatalmas meteorit csapódott 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 a pentlandit ((Fe,Ni)9S8) és a pirrhotit ásványokból állítják elő.[6] Más fontos nikkelércek a gersdorfit (NiAsS2) és a nikkelin (NiAs)[4].

A vasmeteoritok vagy más néven szideritek 5-20% nikkelt tartalmaznak vassal ötvözve.[6]

Előállítása[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

lásd:Színesfém-kohászat

Felhasználása[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

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

A nikkelt főként ötvözőelemként alkalmazzák.

Erősíti és keményíti a tartalmazó acélötvözeteket, felerősíti a Króm hasonló javító hatásait, és nagymértékben csökkenti a ridegségi hőmérsékletet is, amely alatt a fém könnyen törővé válik (ez a Titanic idejében 0 °C körül volt, mostanában általában mínusz több tíz fok C).[7]
Felhasználják rozsdamentes acélok és korróziónak ellenálló ötvözetek készítésére.
Réz-nikkel ötvözetből készült csöveket használnak a tengervízből ivóvizet előállító berendezésekben.[8]
Gyakran alkalmaznak nikkelbevonatot más fémek korrózió elleni védelmére.

Elterjedten alkalmaznak nikkelt pénzérmék készítéséhez:

Az euró két 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.
A forint pénzérméi is 4-25% nikkelt tartalmaznak.[9]

A finoman eloszlatott nikkel por (Raney-nikkel) katalizátorként szolgál növényi olajok hidrogénezéséhez.

Az üveghez adott nikkel zöldre színezi az üveget.

Felhasználják galvánelemek készítéséhez is.[8]

A nikkel ötvözete például az alpakka és a konstantán. Utóbbi ötvözet elektromos ellenállása a hőmérséklettel alig változik. A fehéraranynak is egyik ötvöző eleme.

Tiszta nikkelből laboratóriumi és orvosi eszközök is készülnek.[4]

Élettani hatásai[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Elektrolitikusan finomított, 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 idején Schuster János ingerlanynak nevezte a nikkelt...)[10]

A bőr és a légutak nyálkahártyájának gyulladását váltják ki, mivel erős izgató és szenzibilizáló hatásuk van. Humán rákkeltőkként tartják számon..[11]

A nikkel por ismétlődő vagy hosszabb expozíció esetén, hosszabb időn át belélegezve súlyos egészségkárosodást okozhat, károsítja a szerveket. A nikkel – a bőrrel érintkezve – allergiás bőrreakciót válthat ki. Ártalmas a vízi élővilágra, hosszan tartó károsodást okoz.[12][13]


A nikkelt használták régebben a fehérarany ötvöző 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. Az amalgám is tartalmaz nikkelt, ötvöző anyagként.[14][15]

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.

Források[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  1. Szõkefalvi-Nagy Zoltán; Szabadváry Ferenc: A magyar kémiai szaknyelv kialakulása. A kémia története Magyarországon. Akadémiai Kiadó, 1972. (Hozzáférés: 2010. december 3.)
  2. Abundances of nickel in various environments (angol nyelven). webelements.com. (Hozzáférés: 2014. január 5.)
  3. Reaction of nickel with air (angol nyelven). webelements.com. (Hozzáférés: 2014. január 5.)
  4. ^ a b c Nyilasi János. Szervetlen kémia. Budapest: Gondolat kiadó. ISBN 963-280-213-6 (1975) 
  5. Nikkel (magyar nyelven). tudasbazis.sulinet.hu. (Hozzáférés: 2014. január 5.)
  6. ^ a b Nikkel - geológiai információk - webelements.com
  7. Nathan Okun: TABLE OF METALLURGICAL PROPERTIES OF NAVAL ARMOR AND CONSTRUCTION MATERIALS (angol nyelven). navweaps.com. (Hozzáférés: 2014. január 5.)
  8. ^ a b Nickel: uses - A nikkel felhasználása (angol nyelven). webelements.com. (Hozzáférés: 2014. január 5.)
  9. Régi Pénzek, Bankjegyek, Numizmatika (magyar nyelven). money81.5mp.eu. (Hozzáférés: 2014. január 5.)
  10. Gyanús ékszerek (magyar nyelven). (Hozzáférés: 2014. január 5.)
  11. Dr. Molnár Jenő, Prof. Dr. Ungváry György. Munkavédelem (magyar nyelven). Budapest: Verlag Daschöffer (2007) 
  12. 112277 Nikkel (magyar nyelven). merckmillipore.com. (Hozzáférés: 2014. január 5.)
  13. Tumoros megbetegedések (magyar nyelven). babaszoba.hu. (Hozzáférés: 2014. január 5.)
  14. Tumoros megbetegedések (magyar nyelven). Budai allergiaközpont - allergiakozpont.hu. (Hozzáférés: 2014. január 5.)
  15. Farkas Éva: Tumoros megbetegedések (magyar nyelven). allergia.network.hu. (Hozzáférés: 2014. január 5.)

Kapcsolódó szócikkek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Commons
A Wikimédia Commons tartalmaz Nikkel témájú médiaállományokat.