Nickel

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Eigenschaften

^*3d⁸4s²

Periodensystem

	Kobalt – Nickel – Kupfer
Ni Pd

Allgemein Name, Symbol, Ordnungszahl Nickel, Ni, 28 Serie Übergangsmetalle Gruppe, Periode, Block 10, 4, d Aussehen glänzend, metallisch,
silbrig Massenanteil an der Erdhülle 0,01 % Atomar Atommasse 58,6934 Atomradius (berechnet) 135 (149) pm Kovalenter Radius 121 pm van der Waals-Radius 163 pm Elektronenkonfiguration href="http://articles.gourt.com/de/Argon">Ar3d⁸4s² Elektronen pro Energieniveau 2, 8, 16, 2 Austrittsarbeit 5,01–5,2 eV 1. Ionisierungsenergie 737,1 kJ/mol 2. Ionisierungsenergie 1753 kJ/mol 3. Ionisierungsenergie 3395 kJ/mol 4. Ionisierungsenergie 5300 kJ/mol Physikalisch Aggregatzustand (Magnetismus) fest (ferromagnetisch) Kristallstruktur kubisch flächenzentriert Dichte (Mohshärte) 8908 kg/m³ (4,0) Schmelzpunkt 1728 K (1455 °C) Siedepunkt 3186 K (2913 °C) Molares Volumen 6,59 · 10^-6 m³/mol Verdampfungswärme 370,4 kJ/mol Schmelzwärme 17,47 kJ/mol Dampfdruck 237 Pa bei 1726 K Schallgeschwindigkeit 4970 m/s bei 293,15 K Spezifische Wärmekapazität 440 J/(kg · K) Elektrische Leitfähigkeit 14,3 · 10⁶ S/m Wärmeleitfähigkeit 90,7 W/(m · K) Thermische Ausdehnung 13,4 · 10^-6 m/(m · K) bei 25 °C Chemisch Oxidationszustände 2, seltener -1, 0, 1, 3, 4 Oxide (Basizität) NiO, Ni₂O₃ (leicht basisch) Normalpotential -0,257 V (Ni²⁺ + 2e^- → Ni) Elektronegativität 1,91 (Pauling-Skala) Isotope

Isotop	NH	t_1/2	ZM	ZE M eV	ZP
⁵⁶Ni	{syn.}	6,077 d	ε	2,136	⁵⁶Co
⁵⁷Ni	{syn.}	35,60 h	ε	3,264	⁵⁶Co
⁵⁸Ni	68,077 %	Ni ist stabil mit 30 Neutronen
⁵⁹Ni	{syn.}	76000 a	ε	1,072	⁵⁹Co
⁶⁰Ni	26,233 %	Ni ist stabil mit 32 Neutronen
⁶¹Ni	1,14 %	Ni ist stabil mit 33 Neutronen
⁶²Ni	3,634 %	Ni ist stabil mit 34 Neutronen
⁶³Ni	{syn.}	100,1 a	β^-	2,137	⁶³Cu
⁶⁴Ni	0,926 %	Ni ist stabil mit 36 Neutronen
⁶⁵Ni	{syn.}	2,5172 h	β^-	2,137	⁶⁵Cu
⁶⁶Ni	{syn.}	54,6 h	β^-	0,225	⁶⁶Cu

NMR-Eigenschaften

	⁶¹Ni
Kernspin	-3/2
gamma/rad/T	2,39 · 10⁷
Empfindlichkeit	0,00357
Larmorfrequenz bei B = 4,7T	17,9 M Hz

Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet.
Wenn nicht anders vermerkt,
gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Nickel ist ein chemisches Element mit dem Symbol Ni und der Ordnungszahl 28.

Geschichte

Nickel wurde bereits 3400 v. Chr. benutzt. Bronze aus dem Gebiet des heutigen Syriens enthielt bis zu 2 % Nickel. Chinesische Schriften bezeugen, dass in Asien „weißes Kupfer“ (Neusilber) zwischen 1700 und 1400 v. Chr. verwendet wurde. Nickel wurde erstmals 1751 von Axel Frederic Cronstedt rein dargestellt. Er nannte das Metall 1754 Nickel, abgeleitet von schwedisch kopparnickel (Kupfernickel), dem aus dem Erzgebirge stammenden Wort für Rotnickelkies. So nannten Bergleute das Erz, das aussah wie Kupfererz, aus dem sich aber kein Kupfer gewinnen ließ, als sei es von Berggeistern (Nickeln) behext. Eine ähnliche Etymologie findet sich bei Kobalt.

Die erste Münze aus reinem Nickel wurde 1881 geprägt.

Eigenschaften und Vorkommen

Nickel_Briketts.jpg Nickel ist ein silbrig weißes Metall. Im Periodensystem gehört es zu den Eisen-Metallen. Es ist hart, schmiedbar, duktil und läßt sich ausgezeichnet polieren. Nickel ist ferromagnetisch. Nickelhaltige Erze sind Nickelmagnetkies, Garnierit, Gelbnickelkies und Rotnickelkies. Abbauwürdige Vorkommen findet man vor allem in Kanada, Russland (Norilsk), Australien und Kuba. Es wird in seinen Erzen häufig von Kobalt begleitet.

Nickel ist bei Raumtemperatur gegen Luft und Wasser sehr beständig. Verdünnte Säuren greifen Nickel nur sehr langsam an. Gegenüber konzentrierten, oxidierenden Säuren (Salpetersäure) tritt analog zum Eisen Passivierung ein. Der häufigste Oxidationszustand ist +2, seltener werden +1 und +3 beobachtet. Im Nickeltetracarbonyl hat Nickel die Oxidationszahl 0. Nickel(II)-Salze lösen sich in Wasser unter Bildung von Aquakomplexen mit grünlicher Farbe.

Fein verteiltes Nickel reagiert mit Kohlenmonoxid bei 50 bis 80 Grad Celsius zu Nickeltetracarbonyl, Ni(CO)₄, einer farblosen, sehr giftigen Flüssigkeit. Diese dient als Zwischenprodukt zur Herstellung von reinstem Nickel nach dem Langer-Mond-Verfahren. Bei 180–200 Grad Celsius zerfällt Nickeltetracarboyl wieder in Nickel und Kohlenmonoxid.

Wegen seiner Oxidationsbeständigkeit wird Nickel für Münzen, als Überzug für andere Metalle, in Legierungen mit Eisen oder Messing (Neusilber) bzw. im chemischen Apparatebau verwendet.

Biologische Funktion

Viele, wenn nicht alle Hydrogenasen enthalten zusätzlich zu Eisen-Schwefel-Clustern auch Nickel. Nickel-Zentren sind ein charakteristisches Element in Hydrogenasen, deren Funktion es ist zu oxidieren anstatt Wasserstoff zu erzeugen. Das Nickelzentrum scheint seinen Oxidationszustand zu ändern, und es gibt Hinweise darauf, dass das Nickelzentrum der aktive Teil dieser Enzyme sein könnte.

Nickel ist ein Spurenelement, das im menschlichen Organismus in sehr geringen Mengen (Tagesbedarf 25–30 Mikrogramm) benötigt wird. Tatsächlich nehmen wir aber etwa 90–100 Mikrogramm pro Tag auf – der Bedarf ist daher auf jeden Fall durch normale Mischkost gedeckt. Möglicherweise beeinflusst Nickel auch die Eisenaufnahme und -verwertung.

In der Elektrophysiologie werden Nickel-Ionen dazu verwendet, spannungsaktivierte Kalzium-Kanäle zu blockieren.

Gesundheitliche Probleme

Da viele Menschen eine Nickelallergie haben, werden Metalle und Legierungen, die mit der Haut in Kontakt kommen können, in den letzten Jahren seltener vernickelt.

Nickel bzw. seine Verbindungen wirken bereits ab 50 mg toxisch und können zu chronischen Schäden führen. Das Einatmen des Staubs und auch die Berührung vernickelter Gegenstände kann zu Allergien und entzündlichen Reaktionen führen. Bei Hautkontakt kann die Nickelkrätze auftreten, eine entzündliche Veränderung der Haut.

Des Weiteren wirken Nickel und seine Verbindungen karzinogen. Akute Vergiftungen von höheren Dosen äußern sich durch Übelkeit und Kopfschmerzen.

Nach einer dreitägigen Ruhezeit kann der Tod durch Husten, Fieber und Krämpfen im Atemtrakt auftreten.

Nachweis

NickelDMG.jpg Die Nachweisreaktion für die in Wasser meist mit grüner Farbe löslichen Nickel(II)-salze wird in der quantitativen Analytik gravimetrisch sowie qualitativ im Kationentrenngang mit Dimethylglyoxim-Lösung (Tschugajews Reagens) durchgeführt. Nickelsalze werden zuvor ggf. durch Ammoniumsulfid als grauschwarzes Nickel(II)-sulfid ausgefällt und in Salpetersäure gelöst. Der spezifische Nachweis ist dann durch Reaktion mit Dimethylglyoxim in ammoniakalischer Lösung möglich. Dabei fällt das himbeerrote Nickel-dimethylglyoxim als Komplex aus:

Ni²⁺ + 2 C₄H₈N₂O₂ → ^*↓ + 2 H⁺

Verwendung

Die Reserven an nach heutigen Gesichtspunkten abbauwürdigen Nickelvorkommen liegen zwischen 70 und 170 Millionen Tonnen. Gegenwärtig werden weltweit jährlich zwischen 500.000 und 900.000 Tonnen gefördert. Nickel ist ein bedeutendes Legierungsmetall, das zur Stahlveredelung verwendet wird. Der Edelstahl V2A enthält 8 % Nickel (neben 18 % Chrom), V4A (Markennamen Chromargan oder Nirosta) sogar 10% (neben 18 % Chrom, 2% Molybdän). Weitere bekannte Nickellegierungen sind Neusilber (10-26% Nickelanteil), Konstantan (40- 60%), Nickelin (ca. 31%) und Monel (40-65%). Durch Vernickelung werden Metalloberflächen korrosionsbeständig. Es wird in Batterien und Akkus (Nickel-Cadmium) verarbeitet. Außerdem ist es Tiegelmaterial und Bestandteil von Münzen und Katalysatoren.

Siehe auch

Organometallchemie, Metallcarbonyle, Nickellegierungen, Raney-Nickel

Weblinks

http://www.seilnacht.tuttlingen.com/Lexikon/28Nickel.htm
London Metal Exchange – Metallpreise

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