Nickel

Nickel är ett metalliskt grundämne med det kemiska tecknet Ni och atomnummer 28.

För andra betydelser, se Nickel (olika betydelser).

Nickel
Nummer 28 Tecken Ni Grupp 10 Period 4 Block d
Ni ↓ Pd Kobolt ← Nickel → Koppar     [Ar] 3d8 4s2             28Ni                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                         En cirka 3 cm stor nickelklump. Emissionsspektrum
Generella egenskaper
Relativ atommassa	58,6934(4)[1] u
Utseende	Glänsande, metallisk silverfärgad med en gyllene skiftning
Fysikaliska egenskaper
Densitet vid r.t.	8,908 g/cm3
– flytande, vid smältpunkten	7,81 g/cm3
Aggregationstillstånd	Fast
Smältpunkt	1 728 K (1 455 °C)[2]
Kokpunkt	3 003 K (2 730 °C)[3]
Molvolym	6,59 × 10−6 m³/mol
Smältvärme	17,48 kJ/mol
Ångbildningsvärme	379[3] kJ/mol
Specifik värmekapacitet	444[4] J/(kg × K)
Molär värmekapacitet	26,07 J/(mol × K)
Ångtryck Tr. (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k Te. (K) 1 783 1 950 2 154 2 410 2 741 3 184
Atomära egenskaper
Atomradie	124 pm
Kovalent radie	124 pm
van der Waalsradie	163 pm
Elektronaffinitet	112 kJ/mol
Jonisationspotential	Första: 737,1 kJ/mol Andra: 1 753 kJ/mol Tredje: 3 395 kJ/mol Fjärde: 5 300 kJ/mol (Lista)
Arbetsfunktion	5,15[5] eV
Elektronkonfiguration
Elektronkonfiguration	[Ar] 3d8 4s2
e− per skal	2, 8, 16, 2
Kemiska egenskaper
Oxidationstillstånd	4,[6] 3, 2, 1,[7] −1, −2
Oxider (basicitet)	NiO, Ni2O3 (svagt basisk)
Elektronegativitet	1,91 (Paulingskalan) 1,88 (Allenskalan)
Normalpotential	−0,257 V (Ni2+ + 2 e− → Ni)
Diverse
Kristallstruktur	Kubisk ytcentrerad (fcc)
Ljudhastighet	4970 m/s
Termisk expansion	13,4 µm/(m × K) (25 °C)
Värmeledningsförmåga	90,9 W/(m × K)
Elektrisk konduktivitet	13,9 × 106 A/(V × m)
Elektrisk resistivitet	69,3 nΩ × m (20 °C)
Magnetism	Ferromagnetisk
Youngs modul	200 GPa
Skjuvmodul	76 GPa
Kompressionsmodul	180 GPa
Poissons konstant	0,31
Mohs hårdhet	4
Vickers hårdhet	638 MPa
Brinells hårdhet	667–1600 MPa
Identifikation
CAS-nummer	7440-02-0
Pubchem	935
RTECS-nummer	QR5950000
Historia
Namnursprung	Från svenska kopparnickel, som innehåller det tyska ordet Nickel, ”troll”.[8][9]
Upptäckt och första isolation	Axel Fredrik Cronstedt (1751)
Stabilaste isotoper
Huvudartikel: Nickelisotoper Nuklid NF t1/2 ST SE (MeV) SP 56Ni {syn.} 6,077 d ε 2,136 56Co 58Ni 68,077 % Stabil 59Ni {syn.} 76000 a ε 1,072 59Co 60Ni 26,233 % Stabil 61Ni 1,14 % Stabil 62Ni 3,634 % Stabil 63Ni {syn.} 100,1 a β− 2,137 63Cu 64Ni 0,926 % Stabil
Säkerhetsinformation
Säkerhetsdatablad: Sigma-Aldrich
Globalt harmoniserat system för klassifikation och märkning av kemikalier GHS-märkning av farliga ämnen enligt EU:s förordning 1272/2008 (CLP) på grundval av följande källa: [10] Hälsofarlig Skadlig
H-fraser	H351, H372, H317, H412
P-fraser	P281, P273, P308+313, P302+352
EU-märkning av farliga ämnen EU-märkning av farliga ämnen enligt EU:s förordning 1272/2008 (CLP) på grundval av följande källa: [10] Pulver: Giftig (T)
R-fraser	R40, R43, R48/23, R52/53
S-fraser	S(2), S36/37/39, S45, S61
NFPA 704 4 2 1
MAK	Schweiz: 0,5 mg × m−3 (inhalerat damm)[11]
SI-enheter och STP används om inget annat anges.

Kännetecken

Nickel är en silvervit högglänsande metall. Den är en övergångsmetall som tillsammans med järn och kobolt kan räknas till gruppen järnmetaller. Den är hård. Den förekommer i förening med svavel i millerit, med arsenik i mineralen nickelin och skutterudit, och med arsenik och svavel i nickelglans.

På grund av att den är motståndskraftig mot oxidering används den bland annat i mynt. Dess viktigaste användning är i legeringar. Nickel är magnetiskt och ett av de fem ferromagnetiska grundämnena.

Nickels vanligaste oxidationstillstånd är +2.

Användning

Omkring 65 procent av det nickel som konsumeras i västvärlden används för att framställa rostfritt stål. Ytterligare 12 procent används i superlegeringar. De kvarstående 23 % av nickelkonsumtionen delas mellan stållegeringar, uppladdningsbara batterier, katalysatorer och andra kemikalier, myntning, gjuteriprodukter och ytbehandling. Den största nickelkonsumenten är Japan, som använder 169 600 ton om året (2005).^[12]

Några av tillämpningarna är:

• Rostfritt stål och andra korrosionsresistenta legeringar
• Nickelstål används för pansarplåt och inbrottssäkra valv
• Legeringen Alnico används i magneter
• Mymetall har särskilt hög magnetisk permeabilitet och används för att skärma av magnetfält
• Monel är en kopparnickellegering som är mycket resistent mot korrosion och används för båtpropellrar, köksförråd och kemiindustrianläggningar
• Minnesmetall som används inom robotik
• Återuppladdningsbara batterier, såsom nickel-metallhydridbatterier och nickel-kadmiumbatterier
• Mynt
• Gitarrsträngar
• I elektroplätering
• I smältdeglar för kemiska laboratorier
• Många katalysatorer är baserade på nickel. Bland annat används raneynickel för hydrogenering av växtoljor

Historia

Nickel har använts under lång tid och kan spåras så långt tillbaka som till 3500 f.Kr. Bronser från nuvarande Syrien hade nickelinslag på upp till två procent. Dessutom finns kinesiska handskrifter som antyder att "vit koppar" användes i Asien mellan 1700 och 1400 f.Kr. Eftersom nickelmalm ofta förväxlas med silvermalm är förståelsen av metallen nickel och dess användning av betydligt senare datum. Mineral som innehåller nickel (till exempel kopparnickel, tyska Kupfernickel, egentligen ungefär "förtrollad koppar") var värdefulla för att färga glas grönt.

Den förste som fastställde att nickel är ett eget grundämne var Axel Fredrik Cronstedt, som år 1751 försökte utvinna koppar från kopparnickel (nickelin), men istället fick fram en vit metall som han kallade nickel. Detta gjorde han i Los gruva i nordvästra Hälsingland. I gruvan, som nu är ett turistmål, bröts även kobolt.

Det första myntet av ren nickel tillverkades 1881.

Biologisk roll

Många, men inte alla, hydrogenaser (enzym som medverkar i väteprocesser) innehåller nickel förutom järn-svavelkluster. Nickelcentrum är vanliga i de hydrogenaser vilkas funktion är att oxidera snarare än att utveckla väte.

För vissa växter är nickel nödvändigt. Studier på kycklingar och råttor tyder på att nickel är viktigt för leverns funktion.

I stora koncentrationer är nickel giftigt för de flesta livsformer. Nickel kan också orsaka allergi.

Förekomst

Större delen av den nickel som utvinns kommer från två sorters malmfyndigheter. De ena är lateriter där de främsta malmmineralerna är nickelhaltig limonit: (Fe,Ni)O(OH) och garnierit : (Ni,Mg)₃Si₂O₅(OH). De andra är magmatiska svavelfyndigheter där det främsta malmmineralet är pentlandit: (Ni,Fe)₉S₈.

Det mesta av jordens nickel antas vara koncentrerat till jordens kärna.

Utvinning och rening

Nickel kan utvinnas med extraktiv metallurgi. Den största producenten av nickel är Ryssland som utvinner 267 000 ton nickel per år. Australien och Kanada är de andra och tredje största producenterna, med 207 och 189,3 tusen ton per år.^[12]

Anrikning, smältning och rostning av malmen ger nickeloxid, som sedan reduceras med kol varpå bildad rånickel renas på elektrolytisk väg. Alternativt utförs reduktionen med vattengas och den efterföljande reningen med Mondprocessen.^[13]

Se även

• Periodiska systemet
• Nickelallergi