Nikkel

Isotope van nikkel
iso	NV	halfleeftyd	VM	VE (MeV)	VP
⁵⁶Ni	sin	6.075 d	ε	-	⁵⁶Co
⁵⁶Ni	sin	6.075 d	γ	0.158, 0.811	-
⁵⁸Ni	68.077%	Ni is stabiel met 30 neutrone
⁵⁹Ni	sin	76000 j	ε	-	⁵⁹Co
⁶⁰Ni	26.233%	Ni is stabiel met 32 neutrone
⁶¹Ni	1.14%	Ni is stabiel met 33 neutrone
⁶²Ni	3.634%	Ni is stabiel met 34 neutrone
⁶³Ni	sin	100.1 j	β^-	0.0669	⁶³Cu
⁶⁴Ni	0.926%	Ni is stabiel met 36 neutrone

Portaal

Chemie

Nikkel is 'n metaalagtige chemiese element in die periodieke tabel met die simbool Ni en atoomgetal van 28.

Kenmerkende eienskappe

Nikkel is 'n silwerwit metaal wat 'n hoë glans aanneem wanneer dit gepoleer word. Dit behoort tot die ystergroep, is hard en smee- en pletbaar. Dit kom gewoonlik voor in verbinding met swael in milleriet, met arseen in die mineraal nikkoliet en met arseen sowel as swael in nikkelglans.

Vanweë sy duursaamheid in lug en sy weerstand tot oksidasie word nikkel gebruik vir kleiner muntstukke, die platering van yster en geelkoper, vir die vervaardiging van chemiese apparatuur en in sekere legerings. Dit is magneties en word dikwels saam met kobalt gevind. Beide hierdie metale kom ook in meteorietiese yster voor. Die hoofgebruik van nikkel is in legerings.

Die mees algemene oksidasietoestand van nikkel is +2, maar 0, +1 en +3 nikkelkomplekse word ook aangetref.

Aanwendings

Ongeveer 65 persent van die Nikkel wat in die Westerse Wêreld verbruik word, is in die vorm van austenietiese vlekvrye staal. 'n Verdere 12 persent word gebruik in superlegerings. Die oorblywende 23% van die verbruik word verdeel tussen legeringstaal, herlaaibare batterye, katalisatore en ander chemikalieë, munte, gietery produkte en platering. Die grootste verbruiker van nikkel is Japan wat ongeveer 169 600 ton per jaar verbruik (2005).

Gebruike sluit in:

Vlekvrye staal en ander korrosie-bestande legerings.
Nikkelstaal vir pantserplate en diefbestande brandkluise.
Die legering bekend as Alnico word in magnete gebruik.
Mu-metaal het 'n besondere hoë magnetiese deurdringingsvermoë en word gebruik om magnetiese velde af te skerm.
Monel is 'n koper-nikkel legering wat 'n hoë weerstand teen korrosie het en word gebruik in skeepskroewe, kombuisgereedskap en pypwerk in die chemiese nywerheid.
Smart wire of vormgeheue legerings word in robotika aangewend.
Herlaaibare batterye soos nikkelmetaalhidried-batterye en nikkelkadmium-batterye.
Muntstukke. In die Verenigde State en Kanada word nikkel in die vyf-Sent munt gebruik.
Gebruik in elektroplatering.
Gebruik om kroesies vir laboratoriumgebruik te vervaardig.
Fyn verdeelde nikkel dien as 'n katalisator vir hidrogenasie van onversadigde olies.

Geskiedenis

Die gebruik van nikkel dateer reeds uit antieke tye en kan so ver as die jaar 3500 v.C. teruggespoor word. Bronse opgegrawe uit die hedendaagse Sirië het 'n nikkelinhoud van soveel as twee persent gehad. Daar bestaan verder ook Sjinese geskrifte wat aan die hand doen dat wit koper in die Ooste gebruik is tussen 1400 en 1700 v.C. Omdat die ertse van nikkel egter maklik verwar is met die ertse van silwer is dit nie moontlik om met sekerheid te kan sê tot watter mate dit in die antieke tye doelbewus gebruik is nie.

Minerale wat nikkel bevat (bv. kupfernikkel of vals koper) het waarde gehad in die groen kleur wat dit aan glas verleen het. In 1751 het Baron Axel Frederick Cronstedt probeer om koper uit kupfernikkel (nou nikkoliet genoem) te onttrek en het in plaas daarvan 'n wit metaal verkry wat hy nikkel genoem het.

Die eerste nikkelmuntstuk uit die suiwer metaal is in 1881 vervaardig.

Biologiese rol

Baie maar nie alle hidrogenase bevat nikkel saam met yster-sulfaat komplekse. Nikkelkerne is 'n algemene element van hidrogenase waarvan die doel is om te oksideer eerder as om waterstof vry te stel. Die nikkelkern kom voor asof dit veranderinge in oksidasietoestand ondergaan en bewys is al voorgelê dat die nikkelkern dalk die aktiewe dele van hierdie ensieme is.

'n Nikkel-tetrapirrool koensiem, Co-F430, is teenwoordig in die metiel CoM reduktase en in metanogeniese bakterieë. Die tetrapirrool is 'n intermediêre struktuur tussen profirien en korrien. Veranderings in redokstoestand tesame met verandering in nikkel koördinasie, is onlangs waargeneem.

Daar is ook 'n nikkelbevattende koolstofmonoksied dehidrogenase. Min is bekend oor die struktuur van die nikkelkompleks. Uit onlangse studies op kuikens en rotte wil dit voorkom asof nikkel 'n noodsaaklike rol in korrekte lewerfunksie speel.

Verspreiding

Die meerderheid nikkel wat gemyn word is afkomstig van twee soorte ertsneerslae. Die eerste is lateriete waar die hoofsaaklikste ertsminerale limoniet: (Fe,Ni)O(OH) en garnieriet ('n hidreerde nikkel silikaat): (Ni,Mg)₃Si₂O₅(OH). Die tweede is magmatiese sulfiedneerslae waar die hoofertsmineraal pentlandiet: (Ni,Fe))₉S₈ is.

Die Sudbury omgewing van Ontario, Kanada vervaardig omtrent 30 persent van die wêreld se nikkelvoorsiening. Die Sudbury neerslag is geleë in 'n gebied waar daar bewyse is van 'n massiewe meteorietimpak tydens die vroeëre geologiese geskiedenis van die aarde. Ander neerslae kan elders in Kanada gevind word asook in Rusland, Nieu-Kaledonië, Australië, Kuba en Indonesië. Die neerslae in tropiese gebiede is tipies lateriete wat ontstaan het as gevolg van die intense verwering van vulkaniese rotse en die daaropvolgende konsentrasie van die nikkel-bevattende oksied en silikaat minerale.

Op grond van geofisiese bewyse word daar gespekuleer dat die meeste nikkel op aarde in die aardkors gekonsentreer is.

Ontginning en suiwering

Nikkel kan deur middel van ekstraktiewe metallurgie ontgin word. Oksiehidroksied ertse word hidrometallurgies behandel en sulfiedertse word pirometallurgies of hidrometallurgies behandel. Sulfiederts konsentrate word vervaardig deur van die skuimflotasie gebruik te maak.

Nikkel word vanuit sy ertse ontgin deur van konvensionele rooster en reduksieprosesse gebruik te maak wat 'n metaal van hoër as 95% suiwerheid oplewer. Finale suiwering tot 99.99% word bereik deur die nikkel met koolstofmonoksied te laat reageer om nikkelkarboniel te vorm. Die produk, wat 'n gas is, word in 'n groot verhitte kamer ingelaat waar derduisende klein nikkelsfere voortdurend in beweging gehou word. Die nikkelkarboniel ontbind en slaan suiwer nikkel op die nikkelsfere neer. Die koolstofmonoksied wat vrygestel word, word dan weer hersirkuleer.

Die grootste nikkelprodusent is Rusland waar daar jaarliks ongeveer 267 000 ton nikkel ontgin word. Australië en Kanada is die tweede en derde grootste vervaardigers met 207 en 189.3 duisend ton per jaar respektiewelik.

Verbindings

Kamasiet is 'n legering van yster en nikkel wat natuurlik voorkom. Gewoonlik in die verhoudings 90:10 tot 95:5, daar kan egter ander onsuiwerhede soos kobalt en koolstof ook teenwoordig wees. Kamasiet kom voor in nikkel-yster legerings.
Die nikkelsulfiede is belangrike nikkelertse.

Sien ook: Kategorie:Verbindings van nikkel

Isotope

Nikkel in die natuur bestaan uit 5 stabiele isotope; 58-Ni, 60-Ni, 61-Ni, 62-Ni en 64-Ni met 58-Ni wat die meeste voorkom (68.077%). 18 Radio-isotope is al geëien met die mees stabiele daarvan 59-Ni met 'n halfleeftyd van 76 000 jaar, 63-Ni met 'n halfleeftyd van 100.1 jaar en 56-Ni met 'n halfleeftyd van 6.077 dae. Al die oorblywende radio-aktiewe isotope het halfleeftye van minder as 60 uur en die oorgrote meerderheid daarvan het halfleeftye van minder as 30 sekondes. Hierdie element het ook een meta-toestand.

Nikkel-56 word in groot hoeveelhede in tipe Ia Supernovas gevorm. Die vorm van die ligkurwe van hierdie supernovas stem ooreen met die verval van nikkel-56 na kobalt-56 en daarna na yster-56.

Nikkel-59 is 'n langlewende kosmogeniese radionuklied met 'n halfleeftyd van 76 000 jaar. ⁵⁹Ni vind baie toepassings in isotoopgeologie. ⁵⁹Ni is al gebruik om die aardouderdom van meteoriete te bepaal en om die natuurlike verspreiding van elemente in buiteruimse stof, ys en sediment te bepaal. Nikkel-60 is die dogterproduk van die uitgestorwe radionuklied ⁶⁰Fe (halfleeftyd = 1.5 miljoen jaar). Omdat die uitgestorwe radionuklied ⁶⁰Fe so 'n lang halfleeftyd het, sou die teenwoordigheid daarvan in die materiale van die sonnestelsel teen konsentrasies wat hoog genoeg is, waarneembare variasies in die isotoopsamestelling van ⁶⁰Ni gehad het. Die natuurlike verspreiding van ⁶⁰Ni in buiteruimse materiaal mag dus dalk heelwat insig verskaf tot die ontstaan van die sonnestelsel en die vroeëre geskiedenis daarvan.

Die isotope van nikkel wissel in atoommassa van 48 ame (⁴⁸Ni) tot 78 ame (⁷⁸Ni). Nikkel-78 se halfleeftyd was onlangs gemeet as 110 millisekondes en daar word geglo dat dit 'n belangrike isotoop is betrokke by supernova nukleosintese van elemente swaarder as yster.[1] Geargiveer 20 Julie 2008 op Wayback Machine

Voorsorgmaatreëls

Blootstelling aan nikkelmetaal en oplosbare verbindings daarvan behoort nie 0.05 mg/cm³ in nikkelekwivalente per 40 uur week te oorskry nie. Daar word vermoed dat Nikkelsulfied-damp en -stof kankerwekkend kan wees asook 'n verskeidenheid ander nikkelverbindings.

Nikkelkarboniel, [Ni(CO)₄], is 'n uiters giftige gas. Die toksisiteit van metaalkarboniele is 'n funksie van die giftigheid van 'n metaal asook die karboniel se vermoë om baie giftige koolstofmonoksiedgas af te gee. Dit is ook plofbaar in lug.

Sensitiewe indiwidue mag allergiese reaksies toon wanneer die metaal met hul vel in aanraking kom. Die hoeveelheid nikkel in produkte wat met die menslike vel in aanraking mag kom word deur die Europese Unie gereguleer.

Bronnelys

Produksie en verbruiksyfers is afkomstig van, The Economist: Pocket World in Figures 2005, Profile Books (2005), ISBN 1-86197-799-9
Los Alamos Nasionale Laboratorium – Nikkel