A nikkel egy nagyon népszerű kémiai elem, amelyre a kémiai jelölés “Ni”. Ennek az elemnek az atomszáma 28. Ez az átmeneti fém fehér, ezüstös felületén enyhe aranyszínű fényvisszaverődéssel rendelkezik. A nikkel a Nemzetközi Tiszta és Alkalmazott Kémiai Unió által megadott jelenlegi stílusú periódusos rendszer 10. csoportjában található. A nikkel az átmeneti fémek közé tartozik. A csoport további tagjai a platina (Pt) és a palládium (Pd). Ezek a periódusos rendszer D-blokkjában található átmeneti fémek. A nikkel olyan tulajdonságokkal rendelkezik, mint a keménység és a képlékenység.
A nikkel előfordulása
A nikkel nem létezik tiszta natív fémként. Előfordulása különböző ásványok, például a szilikátok, szulfidok,és az arzenidek formájában. A szulfidok közül a legnépszerűbb ásványok a pentlandit, a pirrhotit, a polydimit a millerit, a garnierit, a millerit és a siegenit. Ezek Ausztráliában, a volt Szovjetunióban, Kanadában, Kubában, Indonéziában és az USA-ban találhatók. Ami a világ nikkelanyag-beszállítóit illeti, Kanada ontariói Sudbury régiója kiemelkedik, mivel a nikkel világpiacának mintegy harminc százalékát adja. A Föld magja vélhetően nagy koncentrációban tartalmaz nikkel és más különböző elemek ásványait.
A nikkel fizikai tulajdonságai
A nikkel ezüstös-fehér. kemény, képlékeny és képlékeny fém. A vascsoportba tartozik, és magas fényt vesz fel. A hő és az elektromosság meglehetősen jó vezetője. Az ismert vegyületeiben a nikkel kétértékű, bár más értékeket is felvesz. Számos összetett vegyületet is alkot. A legtöbb nikkelvegyület kék vagy zöld színű. A nikkel híg savakban lassan oldódik, de a vashoz hasonlóan salétromsavval kezelve passzívvá válik. A finomra osztott nikkel hidrogént adszorbeál.
A nikkel ötvözési viselkedése
A nikkel mindig is nagyon fontos elem volt a különböző iparágak számára, mivel rendkívül alkalmazkodó anyag, amely számos különböző fémmel képes ötvözni. A nikkelötvözetek ellenállnak a magas hőmérsékletnek és a nagy nyomásnak, így a nikkelötvözetek a legjobb választás a nagy teljesítményű felhasználásokhoz, például a sugárhajtóművek lapátjaihoz. Ezek az ötvözetek ellenállnak a korróziónak. Ezért használják a “Monel” nikkelötvözetet a mélyfekvésű bányászati alkalmazásokban, ahol a tengervíz állandó korrózióveszélyt jelent.
A nikkelötvözetek nemvasfémekként is jönnek, amelyek megemelt szívóssággal és szilárdsággal, robusztus korrózióállósággal és rendkívül magas hőmérsékletnek való ellenállással rendelkeznek. Mivel a tiszta nikkel az átmeneti fémek csoportjába tartozó, ragyogóan fénylő ezüstfehér elem, kemény, képlékeny és alakítható. A nikkel emellett nagyon szívós és nagyon jó korrózióállósággal rendelkezik. Ezért a nikkel ugyanezen okból kifolyólag kiváló alapot nyújt fejlett ötvözetek készítéséhez is.
Az ismert nikkelötvözetek közül néhányat felsorolunk:
- Alumel (nikkel, mangán, alumínium, szilícium)
- Inkonel (nikkel, króm, vas)
- Króm (nikkel, króm)
- Német ezüst (nikkel, réz, cink)
- Cupronikkel (nikkel, bronz, réz)
- Hastelloy (nikkel, molibdén, króm, néha volfrám)
- Monel fém (réz, nikkel, vas, mangán)
A nikkel kémiai tulajdonságai
A levegő kémiai reakciója a nikkellel
A levegő légköri körülmények között kémiailag nem reagál a nikkelre. A precízen szemcsésített nikkel fém kémiailag viselkedik a levegővel. A reakció során a forma többnyire piroforos.
Magasabb hőmérsékleten az oxigén és a nikkel fémfelületek közötti kémiai reakció nem halad a befejezésig, hanem némi részleges nikkel-oxidot eredményez. A kémiai reakció a következő,
O2(gáz) + 2Ni(szilárd) → 2NiO(szilárd)
A nikkel reakciója vízzel a nikkel
A víz normál körülmények között nem reagál a nikkelfémmel.
A halogének reakciója a nikkellel
A fluor gáz, jelképesen F2, nem reagál teljes kapacitással a nikkellel, hanem nagyon lassan reagál. A nikkelnek ez a kémiai tulajdonsága, teszi ötvözeteit létfontosságú fémmé a fluortartályok készítéséhez.
Amikor a halogének, mint a klór, Cl2, a bróm, Br2, vagy a jód, I2 kémiailag reagálnak a nikkellel, nikkel-dikloridot, jelképesen NiCl2-t, nikkel-dibromidot, jelképesen NiBr2-t, és nikkel-diiodidot, jelképesen NiI2-t alkotnak. A kémiai reakció a következő,
Cl2(gáz) + Ni(szilárd) → NiCl2(szilárd)
Br2(gáz) + Ni(szilárd) → NiBr2(szilárd)
I2(gáz) + Ni(szilárd) → NiI2(szilárd)
A reakció a savak és nikkel
A híg kénsav képes arra, hogy a nikkel fém felszívódjon, és olyan oldatokat hozzon létre, amelyekben a vizes jelképes Ni(II)-ion és a hidrogéngáz is jelen van, szimbolikusan H2. A gyakorlatban a Ni(II) nehéz komplexként van jelen, szimbolikusan 2+
H2SO4(aq) + Ni(szilárd) → Ni2+(vizes) + H2(gáz) + SO42-(vizes)
A magas koncentrációjú és oxidált salétromsav, szimbolikusan HNO3, kémiailag reagál a vas külső perifériáján, szimbolikusan Fe, és passziválja és védi a felületet. Így passziválásra is használják.
A bázisok reakciója a nikkellel
A nikkel kémiailag nem reagál vizes nátrium-hidroxiddal, jelképesen NaOH-val
Alkalmazások
A nikkelt különböző vasalapú ötvözetekben is használják, például az 1.4404 anyag & alacsony széntartalmú ausztenites rozsdamentes acél, 1.4571 rozsdamentes acél; titán ausztenites anyag, 316L rozsdamentes acél & alacsony széntartalmú ausztenites anyag és C45 közepes széntartalmú acélminőség
- Invar(R)
- Hastelloys(R)
- Monel(R)
- Inconel(R)
A réz-nikkel ötvözeteket a tengervíz édesvízzé alakítására szolgáló sótalanító berendezések gyártásában széles körben használt speciális csövekhez is használják.