نیکل

Nickel

عمومی نام, علامت اختصاری, شماره Nickel, Ni, 28 گروه شیمیایی فلز واسطه گروه, تناوب, بلوک 10 , 4 , d جرم حجمی, سختی 8908 kg/m3, 4.0 رنگ فلزی درخشان

خواص اتمی           وزن اتمی 58.6934 amu شعاع اتمی (calc.) 135 «149» pm شعاع کووالانسی 121 pm شعاع واندروالس 163 pm ساختار الکترونی Ar]3d84s2] e- بازای هر سطح انرژی 2, 8, 16, 2 درجه اکسیداسیون (اکسید) 2,3 (بازی ضعیف) ساختار کریستالی مکعبی, face-centered

خواص فیزیکی         حالت ماده جامد (فرومغناطیس) نقطه ذوب 1728 K (2651 °F) نقطه جوش 3186 K (5275 °F) حجم مولی  «ש» 10-6 * 6.59«متر مکعب بر مول گرمای تبخیر 370.4 kJ/mol گرمای هم جوشی 17.47 kJ/mol فشار بخار 237 Pa at 1726 K سرعت صوت 4970 m/s at 293.15 K

متفرقه       الکترونگاتیویته 1.91 (درجه پائولینگ) ظرفیت گرمایی ویژه 440 J/kg*K رسانائی الکتریکی 14.3 106/m اهم رسانائی گرمایی 90.7 W/(m*K) 1st پتانسیل یونیزاسیون 737.1 kJ/mol 2nd پتانسیل یونیزاسیون 1753 kJ/mol 3rd پتانسیل یونیزاسیون 3395 kJ/mol 4th پتانسیل یونیزاسیون 5300 kJ/mol

 

پایدارترین  ایزوتوپها         iso NA نیمه عمر DM DE MeV DP 56Ni {syn.} 6.077روز ε 2.136 56Co 58Ni 68.077% Ni با30 نوترون پایداراست 59Ni {syn.} 76000 سال ε 1.072 59Co 60Ni 26.233% Ni با32 نوترون پایدار است 61Ni 1.14% Ni با 33 نوترون پایدار است 62Ni 3.634% Ni با 34 نوترون پایدار است 63Ni {syn.} 100.1سال β- 2.137 63Cu 64Ni 0.926% Ni با 36 نوترون پایدار است واحدهای SI & STP استفاده شده مگر آنکه ذکر شده باشد.

نیکل عنصرشیمیایی جدول تناوبی است که نماد Ni داشته و عدد اتمی آن 28 است.

ویژگیهای قابل توجه

نیکل یک فلز سفید نقره ای بوده که به خوبی جلا می گیرد. از گروه آهنها بوده که سخت و قابل انعطاف بوده و هادی جریان الکتریسیته می باشد. و به راحتی با گوگرد و آرسنیک ترکیب می شود. با توجه به اینکه نیکل دوام زیادی در هوا داشته و اکسیده نمی شود برای تولید سکه های پول فلز کاری برنج و آهن و همچنین برای ساخت ابزار آلات شیمیای در آلیاژهای خاص مانند نقره آلمانی کاربرد دارد. و معمولاً با کبالت همراه هست که هر دوی آنها در آهنهای شهاب سنگی یافت می شوند. نیکل برای آلیاژهایی که به وجود می آورد بسیار با ارزش می باشد. معمولترین حالت اکسیداسیون نیکل 2+ است و این در حالی است که نیکل 3+ و 1+ نیز به ندرت مشاهده می شوند.

کاربردهـــــــــا

تقریباً 65% نیکل مصرفی در دنیای غرب برای تولید لوازم فولاد ضد زنگ به کار می رود. 12% دیگر آن به مصرف آلیاژهای عالی می رسد. 23% باقی مانده نیز در مصارفی مانند تولید آلیاژ فلزات باطری های قابل شارژ کاتالیزورها سکه ها و ابزار ریخته گری و فلزکاری تقسیم می شود. این کاربردها شامل موارد زیر می شود: فولاد ضد زنگ و دیگر آلیاژهای ضد زنگ فولاد نیکل برای تولید فلز سلاح ها و گاو صندوق ها کاربرد دارد. آلیاژ آلنیکو برای تولید آهن ربا فلز Mu که قابلیت نفوذ پذیری مغناطیسی بالایی داشته و برای صفحه نمایشهای مغناطیسی استفاده می شود. آلیاژ کابلهای انتقال حافظه که در ساخت ربات ها کاربرد دارد. باطری های قابل شارژ مانند باطریهای نیکل هیدروکسیدی و نیکل کادیوم ضرب سکه. در ایالات متحده و کانادا نیکل برای سکه های 5 سنتی استفاده می شود که آنها نیز نیکل نامیده می شوند. آبکاری الکتریکی ظروف ضد حرارت برای استفاده در آزمایشگاه ها ی شیمی نیکل مشتق شده یک کاتالیزور است که برای هیدروژنه کردن روغن سبزیجات به کار می رود.

 

تاریخچه

استفاده از نیکل قدمت باستانی داشته و به 3500 سال قبل از میلاد مسیح باز می گردد. برنزهایی که از سوریه امروزی یافت شده اند حاوی حدوداً 2% نیکل بوده و دست نوشته های چینی اشاره بر این دارند که مس سفید در 1400 تا 1700 سال قبل از میلاد مسیح در مشرق زمین استفاده می شده است. اما از آنجا که معادن نیکل و مس در آن روزگار به راحتی مورد اشتباه قرار می گرفتند تمام دانستهای دقیقتر به دوران معاصر باز می گردد. کانی هایی که حاوی نیکل هستند از جهت رنگ دهی به شیشه کاربرد داشتند از ارزشی فراوان بر خوردار بودند. در سال 1751 شخصی به نام Baron Axel Fredrik تلاشهایی را برای استخراج مس از معدن نیکل انجام داد که در نتیجه فلزی سفید به دست آورد که آن را نیکل نامید. اولین سکه خالص نیکلی در سال 1881 ساخته شد.

 

نقش بیو لوژیکی

اکثر مواد هیدروژنی حاوی نیکل و مجموعه های گوگرد-آهنی هستند. هسته نیکل یک عنصر اصلی در تمام مواد هیدروژنی بوده که عملکرد آنها بیشتر اکسیداسیون است تا آزاد کردن هیدروژن. هسته نیکل به این دلیل وجود دارد که بتواند تغییرات ناشی از عمل اکسیداسیون را تحمل کند. همچنین شواهد چنان نشان می دهند که هسته نیکل قسمت فعال این آنزیمها هستند. همچنین منو اکسید کربنهایی در عمل جدا سازی هیدروژن وجود دارند که حاوی نیکل هستند. درباره ساختار نیکل اطلاعات زیادی در دست نیست.

 

پیدایش

اکثر نیکلهای بدست آمده از دو نوع معدن به دست آمده اند. اولی خاکهای آجری رنگ بوده که مهمترین معدن (Fe,Ni)O(OH)] و سنگ نیکل هستند. و دومی سولفید موجود در ماگمای زمین می باشد. منطقه Sudbury در Ontario کانادا 30% نیکل جهان را تولید می کند. معادن دیگر در روسیه استرالیا کوبا و اندونزی می باشند. با این وجود این باور وجود دارد که بیشتر نیکل موجود در زمین در هسته این سیاره تمرکز یافته است.

 

ترکیبات

Kamacite

 

ایزوتوپها

نیکلی که در طبیعت به وجود می آید از 5 ایزوتوپ پایدار تشکیل شده است که عبارتند از 58-Ni, 60-Ni,61-Ni,62-Ni که 58-Ni از بقیه فراوانتر می باشد و 59-ni از بقیه پایدارتر بوده و نیمه عمر تجزیه آن حدوداً 76000 سال می باشد. نیمه عمر تجزیه نیکل 63-Ni صد سال و نیکل 56—Ni 6.077 روز می باشد. تمامی ایزوتوپهای رادیو اکتیوی نیمه عمر تجزیه ای کمتر از 60 ساعت دارند و عمر تجزیه بیشتر آنها کمتر از سی ثانیه می باشد. نیکل-56 در مقیاس و حجمهای بزرگ در ستاره های بسیار بزرگ تولید شده و انحنای نور این ستاره های بزرگ با تجزیه نیکل و کبالت و بعد از به آهن مرتبط است. نیکل-59 یک عنصر هسته با عمر طولانی و نیمه عمر 76000 سال است. نیکل کاربردهای زیادی در زمین شناسی ایزوتوپی دارد. نیکل-59 برای تعیین تاریخ دوره های زمین شناسی کاربرد داشته و میزان غبار ته نشین شده در یخهای فرا زمینی را تعیین می کند. نیکل-60 محصول منقرض شده Fe می باشد. چرا که Fe radionuclide60 منقرض شده عمر زیادی داشته و پایداری آن در مواد سیستم خورشیدی که تمرکز بالایی دارند گوناگونی زیادی را در ترکیبات ایزوتوپی Ni 60 ایجاد می کند. بنابراین میزان Ni60 موجود در مواد فرا زمینی می تواند ما را به حقیقت اصلی سیستم خورشیدی و تاریخچه اولیه آن رهنمون سازد.

 

هشدارهـــــــا

نیکل را نباید بیشتر از 0.05 mg/cm3 در مجاورت ترکیبات حلال قرار داد. همچنین به نظر می رسد که دود و سولفید نیکل سرطان زا باشد. نیکل کربنیک یک گاز بسیار سمی 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 می باشد. بر اساس یک گزارش منتشر شده در مجله Nature در سال 2002 محققین دریافته اند که مقدار نیکل موجود در سکه های یک و دو Euro بیشتر از حد استاندارد است. به نظر می رسد که این عمل به دلیل واکنشهای گالوانیک رخ می دهد.