نیکل

کبالت → نیکل ← مس - ↑ Ni ↓ Pd 28Ni جدول تناوبی
ظاهر
lustrous, metallic, and silver with a gold tinge
ویژگی‌های کلی
نام، نماد، عدد	نیکل، Ni، 28
تلفظ به انگلیسی	/ˈnɪkəl/
نام گروهی برای عناصر مشابه	فلزات واسطه
گروه، دوره، بلوک	۱۰, ۴, d
جرم اتمی استاندارد	58.6934(4) g·mol−۱
آرایش الکترونی	[Ar] 4s1 3d9
الکترون به لایه	2, 8, 17, 1
ویژگی‌های فیزیکی
حالت	جامد
چگالی (نزدیک به دمای اتاق)	8.908 g·cm−۳
چگالی مایع در نقطه ذوب	7.81 g·cm−۳
نقطه ذوب	1728 K, 1455 °C, 2651 °F
نقطه جوش	3186 K, 2913 °C, 5275 °F
گرمای هم‌جوشی	17.48 kJ·mol−1
گرمای تبخیر	377.5 kJ·mol−1
ظرفیت گرمایی	26.07 J·mol−۱·K−۱
فشار بخار
فشار (پاسکال) ۱ ۱۰ ۱۰۰ ۱k ۱۰k ۱۰۰k دما (کلوین) 1783 1950 2154 2410 2741 3184
ویژگی‌های اتمی
وضعیت اکسید شدن	4, 3, 2, 1 , -1 (mildly basic oxide)
الکترونگاتیوی	1.91 (مقیاس پاولینگ)
انرژی‌های یونش (more)	نخستین: 737.1 kJ·mol−1
	دومین: 1753.0 kJ·mol−1
	سومین: 3395 kJ·mol−1
شعاع اتمی	124 pm
شعاع کووالانسی	124±4 pm
شعاع واندروالانسی	163 pm
متفرقه
ساختار کریستالی	face-centered cubic
مغناطیس	ferromagnetic
مقاومت الکتریکی	(20 °C) 69.3 nΩ·m
رسانایی گرمایی	(300 K) 90.9 W·m−1·K−1
انبساط گرمایی	(25 °C) 13.4 µm·m−1·K−1
سرعت صوت (سیم نازک)	(دمای اتاق) 4900 m·s−1
مدول یانگ	200 GPa
مدول برشی	76 GPa
مدول حجمی	180 GPa
نسبت پواسون	0.31
سختی موس	4.0
سختی ویکر	638 MPa
سختی برینل	700 MPa
عدد کاس	7440-02-0
پایدارترین ایزوتوپ‌ها
مقاله اصلی ایزوتوپ‌های نیکل
ایزوتوپ NA نیم‌عمر DM DE (MeV) DP 58Ni 68.077% 58Ni ایزوتوپ پایدار است که 30 نوترون دارد 59Ni trace 76000 y ε - 59Co 60Ni 26.223% 60Ni ایزوتوپ پایدار است که 32 نوترون دارد 61Ni 1.14% 61Ni ایزوتوپ پایدار است که 33 نوترون دارد 62Ni 3.634% 62Ni ایزوتوپ پایدار است که 34 نوترون دارد 63Ni syn 100.1 y β− 0.0669 63Cu 64Ni 0.926% 64Ni ایزوتوپ پایدار است که 36 نوترون دارد

نیکل

نیکل الکترولیز تصفیه شده، با رنگ سبز قابل مشاهده است، تبلور نمک‌های نیکل الکترولیت در خلل و فرج.

نیکل (به انگلیسی: Nickel) عنصر ۲۸ فلزی مقاوم، چکش‌خوار،نسبتا كمياب، براق با ساختار بلورین و مکعبی‌شکل به رنگ سفید و نقره‌ای است. این عنصر در سال ۱۷۵۱ توسط اکسل کرونزتت (به انگلیسی: Axel Cronstedt) دانشمند سوئدی کشف شد. از نظر خواص مغناطیسی و فعالیت شیمیایی شبیه به آهنو کبالت است. کانی‌های اصلی نیکل عبارتند از پنتلاندیت، پیروتیت (سولفیدهای نیکل و آهن) و گارنییریت (سیلیکات نیکل و منیزیم) هستند.

نیکل یکی از اجزای اصلی تشکیل‌دهنده شهابسنگ به‌شمار می‌آید. شهابسنگ‌های آهن و سیدریت شامل آلیاژهای آهن حدود ۵ تا ۲۰ درصد نیکل‌اند. نیکل تجاری به فرم‌های پنتلاندیت و پیروتیت است که این معادن در استان انتاریوی کانادا یافت می‌شود که این ناحیه حدود ۳۰ درصد از نیکل دنیا را تأمین می‌کند. دیگر معادن این عنصر در کالدونیا، استرالیا، کوبا، اندونزی و در مناطق دیگر است. این عنصر رسانای جریان برق است و سطح آن براق و صیقلی است. این عنصر از گروه عناصر آهن و کبالت است و آلیاژهای آن قیمت‌های بالایی دارند. این عنصر کاربردهای فراوانی در طبیعت دارد و برای ساخت فولاد ضدزنگ و دیگر آلیاژهای ضدزنگ و خوردگی، مانند اینوار و مانل که آلیاژی از نیکل و کبالت است و در برابر خوردگی مقاوم است و و اینکونل و Hastelloys کاربرد دارد. برای ساخت لوله‌های نیکلی و مسی و نیز برای نمک‌زدایی گیاهان و تبدیل آب شور به آب مایع استفاده می‌شود. نیکل استفاده‌های فراوانی برای ساخت سکه‌ها و فولاد نیکلی برای زره‌ها و کلیدها کاربرد دارد و همین‌طور از نیکل می‌توان آلیاژهای نیکروم و پرمالوی و آلیاژی از مس را تهیه کرد. از نیکل برای ساخت شیشه‌های به رنگ سبز استفاده می‌شود. صفحات نیکلی می‌تواند نقش محافظت‌کننده برای دیگر فلزات را داشته باشد. نیکل همچنین کاتالیزور برای هیدروژن دار کردن روغنهای گیاهی است. همچنین صنعت سرامیک و ساخت آلیاژی از آهن و نیکل که خاصیت مغناطیسی دارد و باتری‌های قوی ادیسون کاربرد دارد. از ترکیبات مهم نیکل می‌توان سولفات و آکسید را نام برد. نیکل طبیعی مخلوطی از ۵ ایزوتوپ پایدار است. همچنین ۹ ایزوتوپ ناپایدار دیگر نیز شناخته شده است. نیکل هم به صورت فلز و هم به صورت ترکیب محلول می‌تواند وجود داشته باشد. بخار سولفید نیکل سرطان‌زاست که هنگام استفاده از آن باید دقت لازم را به عمل آورد.

تاریخچه

کانی مخصوصی که به‌ظاهر شبیه مس بود و برای معدن داران آلمانی بسیار معروف بود، برای سبز کردن شیشه به‌کار می‌رفت. اما کوشش‌های مداوم برای جدا کردن مس از آن ناموفق ماند و گمان می‌رفت که شیطان آزادانه این کانی را رنگ کرده است تا معدن‌داران گول بزند؛ بنابراین آن را Kupfer nickel نامیدند. در آلمانی نیکل یعنی شیطان‌پست. در سال ۱۷۵۱ کرونشتد سوئدی این کانی را آزمایش کرد (امروزه این کانی را نیکولیت می‌نامند) و موفق شد یک اکسید فلزی سبز از این کانی تهیه کند و از احیای این اکسید فلز سفیدرنگ به‌دست‌آورد. او این فلز را نیکل نامید.

مشخصات

نیکل عنصری است فلزی با عدد اتمی ۲۸ و نماد علمی Ni در گروه VII و در دوره چهارم جدول تناوبی جای دارد. جرم اتمی ۵۸٫۷۱، ظرفیتها ۲ و۴. دارای پنج ایزتوپ پایدار است.

خواص

نیکل یک فلز سفید نقره‌ای است که به‌خوبی جلا می‌گیرد. از گروه آهن‌ها است که سخت و قابل انعطاف بوده، هادی جریان الکتریسیته می‌باشد و به‌راحتی با گوگرد و آرسنیک ترکیب می‌شود. با توجه به اینکه نیکل، دوام زیادی در هوا داشته، اکسیده نمی‌شود، برای تولید سکه‌های پول، فلز کاری برنج و آهن و همچنین برای ساخت ابزار آلات شیمیایی در آلیاژهای خاص مانند نقره آلمانی کاربرد دارد و معمولاً با کبالت همراه هست که هر دوی آنها در آهن‌های شهاب سنگی یافت می‌شوند. نیکل برای آلیاژهایی که بوجود می‌آورد، بسیار با ارزش می‌باشد. معمولترین حالت اکسیداسیون نیکل، ۲+ است و این در حالی است که نیکل ۳+ و ۱+ نیز به ندرت مشاهده می‌شوند.

محل کشف و پیدایش

اکثر نیکلهای بدست آمده از دو نوع معدن بدست آمده‌اند، اولی خاکهای آجری رنگ بوده که مهمترین معدن سنگ نیکل هستند و دومی سولفید موجود در ماگمای زمین می‌باشد. منطقه Sud-bury در انتاریو، انتاریو کانادا ۳۰٪ نیکل جهان را تولید می‌کند. معادن دیگر در روسیه استرالیا، کوبا، دومینکن، نروژ و اندونزی می‌باشند. با این وجود این باور وجود دارد که بیشتر نیکل موجود در زمین در هسته این سیاره تمرکز یافته است.

طرز تهیه

کانیهای نیکل بر دو دسته هستند :سولفید و اکسید، کانی سولفید دو سوم مصرف جهان را به خود اختصاص داده است. کانیهای سولفید به کمک شناوری وتصفیه به اکسید نیکل ته‌نشین شده پالایش می‌شوند.

اکسید نیکل هم به کمک پالایش هیدرو متالوژی نظیر شستشو با آمونیاک پالایش می‌شوند.

شکلهای قابل دسترس

الکترولیتی، شمش، دانه۲ساچمه، گَرد، نوار، بلورهای منفرد.

احتیاط

نیکل را نباید بیشتر از 0.05 mg/cm3 در مجاورت ترکیبات حلّال قرار داد. همچنین به‌نظر می‌رسد که دود و سولفید نیکل سرطان‌زا باشد. نیکل کربنیک یک گاز بسیار سمّی است. تماس نیکل با پوست افراد حساس ممکن است ایجاد آلرژی کند. مقداری مجاز نیکل مصرفی در محصولاتی که با دست انسان تماس دارد، مطابق اتحادیه اروپایی می‌باشد. بر اساس یک گزارش منتشر شده در مجله Nature در سال ۲۰۰۲، محققین دریافته‌اند که مقدار نیکل موجود در سکه‌های یک و دو یورو (Euro) بیشتر از حد استاندارد است. به‌نظر می‌رسد که این عمل به‌دلیل واکنش‌های گالوانیک رخ می‌دهد.

کاربردها

آلیاژ، پوششهای محافظ آبکاری الکتریکی برقی، پوشش قالب‌گیری برقی، باتری‌های ذخیره‌ایِ قلیایی، سلول سوخت الکترود، کاتالیزور برمتانیزه کردن گازهای سوختی و هیدروژن‌دهی روغن‌های گیاهی، نیکل در آب نیکل‌کاری تهیه آلیاژهای فولاد نیکل٬ورشو٬نیکل-کروم و کنستنتان کاربرد دارد. شیمی آلی به عنوان کاتالیزور پس از احیا کردن به روش‌های ویژه به کار می‌رود.

سمیت

نیکل در همه جای طبیعت وجود دارد و مواجهه جمعیت های عمومی عمدتا از طریق سیگار، هوا، آب و غذا می باشد. اما میزان نیکل در این مواد آنقدر کم است که از نظر سم شناسی کم اهمیت می باشد. عمد ترین خطر مواجهه با نیکل در کارگرانی می باشد که در مشاغل چون استخراج معادن، صنایع ذوب، آبکاری الکترونیک، باطری سازی و جوشکاری مشغول به کارند. در حال حاضر تنفس و پوست به عنوان مهمترین مسیرهای مواجهه بااین فلز در جوامع انسانی می باشد.از مهمترین علائم مواجهه با نیکل می توان به درماتیت اشاره کرد که در 10 تا 20 درصد جمعیت عمومی مشاهده می شود. که علت آن می تواند ناشی از مواجهه پوستی مدت دار با نیکل موجود در هوا، محلول نیکل و یا مواجهه با اقلام فلزی حاوی نیکل همچون سکه و جواهرات باشد. در مطالعات اپیدمیولوژی مشاهده شده که نیکل می تواند به عنوان یک سرطانزای ناحیه تنفسی عمل کند. از ترکیب نیکل فلزی با منوکسید کربن، نیکل کربونیل تشکیل می شود که به شدت سمی و کشنده بوده است.

منابع

• آقاپور مقدم، سید رضا، فرهنگ عناصر.