نیکل

نیکل

نیکل ، عنصرشیمیایی جدول تناوبی است که نماد Ni داشته و عدد اتمی آن ، ۲۸ است.

تاریخچه

استفاده از نیکل ، قدمت باستانی داشته ، به ۳۵۰۰ سال قبل از میلاد مسیح باز می‌گردد. برنزهایی که از سوریه امروزی یافت شده‌اند، حاوی حدودا ۲% نیکل بوده و دست‌نوشته‌های چینی اشاره بر این دارند که مس سفید در ۱۴۰۰ تا ۱۷۰۰ سال قبل از میلاد مسیح در مشرق زمین استفاده می‌شد. اما از آنجا که معادن نیکل و مس در آن روزگار به‌راحتی مورد اشتباه قرار می‌گرفتند، تمام دانستنیهای دقیقتر به دوران معاصر باز می‌گردد.کانی‌هایی که حاوی نیکل هستند، از جهت رنگ‌دهی به شیشه کاربرد داشتند و از ارزشی فراوان بر خوردار بودند. در سال ۱۷۵۱ شخصی به نام “Baron Axel Fredrik” تلاشهایی را برای استخراج مس از معدن نیکل انجام داد و که در نتیجه فلزی سفید بدست آورد که آن را نیکل نامید.اولین سکه خالص نیکلی در سال ۱۸۸۱ ساخته شد.

پیدایش

اکثر نیکلهای بدست آمده از دو نوع معدن بدست آمده‌اند، اولی خاکهای آجری رنگ بوده که مهمترین معدن سنگ نیکل هستند و دومی سولفید موجود در ماگمای زمین می‌باشد. منطقه Sudbury در Ontario کانادا ۳۰% نیکل جهان را تولید می‌کند. معادن دیگر در روسیه استرالیا کوبا و اندونزی می‌باشند. با این وجود این باور وجود دارد که بیشتر نیکل موجود در زمین در هسته این سیاره تمرکز یافته است.

خصوصیات قابل توجه

نیکل یک فلز سفید نقره‌ای است که به‌خوبی جلا می‌گیرد. از گروه آهن‌ها است که سخت و قابل انعطاف بوده ، هادی جریان الکتریسیته می‌باشد و به‌راحتی با گوگرد و آرسنیک ترکیب می‌شود.با توجه به اینکه نیکل ، دوام زیادی در هوا داشته ، اکسیده نمی‌شود، برای تولید سکه‌های پول فلز کاری برنج و آهن و همچنین برای ساخت ابزار آلات شیمیایی در آلیاژهای خاص مانند نقره آلمانی کاربرد دارد و معمولا با کبالت همراه هست که هر دوی آنها در آهن‌های شهاب سنگی یافت می‌شوند. نیکل برای آلیاژهایی که بوجود می‌آورد، بسیار با ارزش می‌باشد.معمولترین حالت اکسیداسیون نیکل ، ۲+ است و این در حالی است که نیکل ۳+ و ۱+ نیز به‌ندرت مشاهده می‌شوند.

کاربردها

تقریبا ۶۵% نیکل مصرفی در دنیای غرب برای تولید لوازم فولاد ضد زنگ بکار می‌رود. ۱۲% دیگر آن به مصرف آلیاژهای عالی می‌رسد. ۲۳% باقی مانده نیز در مصارفی مانند تولید آلیاژ فلزات ، باطری‌های قابل شارژ ، کاتالیزورها ، سکه‌ها و ابزار ریخته‌گری و فلزکاری تقسیم می‌شود.

مصارف کلی نیکل به صورت زیر است:

فولاد ضد زنگ و دیگر آلیاژهای ضد زنگ.

فولاد نیکل برای تولید فلز سلاح‌ها و گاو صندوق‌ها کاربرد دارد.

آلیاژ آلنیکو برای تولید آهن‌ربا

فلز Mu که قابلیت نفوذ پذیری مغناطیسی بالایی داشته و برای صفحه نمایشهای مغناطیسی استفاده می‌شود.

آلیاژ کابلهای انتقال حافظه که در ساخت ربات‌ها کاربرد دارد.

باطری‌های قابل شارژ ، مانند باطریهای نیکل هیدروکسیدی و نیکل کادمیوم.

ضرب سکه. در ایالات متحده و کانادا ، نیکل برای سکه‌های ۵ سنتی استفاده می‌شود که آنها نیز نیکل نامیده می‌شوند.

آبکاری الکتریکی

ظروف ضد حرارت برای استفاده در آزمایشگاه‌های شیمی

نیکل مشتق شده ، یک کاتالیزور است که برای هیدروژنه کردن روغن سبزیجات بکار می‌رود.

نقش بیولوژیکی

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 می‌دهند که هسته نیکل قسمت فعال این آنزیمها هستند. همچنین منوکسید کربنهایی در عمل جدا سازی هیدروژن وجود دارند که حاوی نیکل هستند. درباره ساختار نیکل اطلاعات زیادی در دست نیست.

ایزوتوپها

نیکلی که در طبیعت به وجود می آید از ۵ ایزوتوپ پایدار تشکیل شده است که عبارتند از Ni-58 ، Ni-59 ، Ni-60 ، Ni-61 ، Ni-62 از بقیه فراوانتر می‌باشد و ۵۹-Ni از بقیه پایدارتر بوده و نیمه عمر تجزیه آن حدودا ۷۶۰۰۰ سال می‌باشد. نیمه عمر تجزیه نیکل ۶۳-Ni صد سال و نیکل Ni-56 ، در حدود ۶٫۰۷۷ روز می‌باشد. تمامی ایزوتوپهای رادیواکتیوی ، نیمه عمر تجزیه‌ای کمتر از ۶۰ ساعت دارند و عمر تجزیه بیشتر آنها کمتر از سی ثانیه می‌باشد. Ni-56 در مقیاس و حجمهای بزرگ در ستاره‌های بسیار بزرگ تولید شده و انحنای نور این ستاره‌های بزرگ با تجزیه نیکل و کبالت و بعد از به آهن مرتبط است.نیکل -۵۹ یک عنصر هسته با عمر طولانی و نیمه عمر ۷۶۰۰۰ سال است. نیکل کاربردهای زیادی در زمین شناسی ایزوتوپی دارد. نیکل -۵۹ برای تعیین تاریخ دوره‌های زمین شناسی کاربرد داشته و میزان غبار ته‌نشین شده در یخهای فرا زمینی را تعیین می‌کند. نیکل -۶۰ محصول منقرض شده Fe می‌باشد، چرا که Fe-60 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 Ni-60 موجود در مواد فرا زمینی می‌تواند ما را به حقیقت اصلی سیستم خورشیدی و تاریخچه اولیه آن رهنمون سازد.

هشدارها

نیکل را نباید بیشتر از ۰٫۰۵ mg/cm3 در مجاورت ترکیبات حلال قرار داد. همچنین به نظر می‌رسد 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 می‌باشد. بر اساس یک گزارش منتشر شده در مجله Nature در سال ۲۰۰۲ ، محققین دریافته‌اند که مقدار نیکل موجود در سکه‌های یک و دو Euro بیشتر از حد استاندارد است. به نظر می‌رسد که این عمل بدلیل واکنشهای گالوانیک رخ می‌دهد.

نیکل در همه جای طبیعت وجود دارد و مواجهه جمعیت های عمومی عمدتا از طریق سیگار، هوا، آب و غذا می باشد. اما میزان نیکل در این مواد آنقدر کم است که از نظر سم شناسی کم اهمیت می باشد. عمد ترین خطر مواجهه با نیکل در کارگرانی می باشد که در مشاغل چون استخراج معادن، صنایع ذوب، آبکاری الکترونیک، باطری سازی و جوشکاری مشغول به کارند. در حال حاضر تنفس و پوست به عنوان مهمترین مسیرهای مواجهه بااین فلز در جوامع انسانی می باشد.از مهمترین علائم مواجهه با نیکل می توان به درماتیت اشاره کرد که در ۱۰ تا ۲۰ درصد جمعیت عمومی مشاهده می شود. که علت آن می تواند ناشی از مواجهه پوستی مدت دار با نیکل موجود در هوا، محلول نیکل و یا مواجهه با اقلام فلزی حاوی نیکل همچون سکه و جواهرات باشد. در مطالعات اپیدمیولوژی مشاهده شده که نیکل می تواند به عنوان یک سرطانزای ناحیه تنفسی عمل کند. از ترکیب نیکل فلزی با منوکسید کربن، نیکل کربونیل تشکیل می شود که به شدت سمی و کشنده بوده است.