Nazwa: Nikiel
Symbol: Ni
Liczba atomowa: 28
Izotopy: 58Ni (67,76%), 60Ni (26,16%), 61Ni (1,25%), 62Ni (3,66%), 64Ni (1,16%)
Konfiguracja elektronowa Ar 3d84s2
Masa atomowa 58,69
Gęstość [kgm3] 8902 (293K)
Główny stopień utlenienia +2 (-1; 0; +3; +4; +5)
Temperatura topnienia 1728K
Temperatura wrzenia 3003K
Promień atomowy [pm] 124,6
Powinowactwo elektronowe [kJmol-1] 156
Energia jonizacji [kJmol-1] 736,7 Ni -> Ni+1753 Ni+ -> Ni2+3393 Ni2+ -> Ni3+
Elektroujemność 1,91 (Pauling); 4,40 eV (absolutna)
Nazwa pochodzi od niemieckiego słowa kupfernickel - fałszywa miedź.
Nikiel jest srebrzystym, szarym metalem z bloku metali przejściowych.
Jest twardym, ciągliwym i kowalnym metalem. Tworzy dwie odmiany alotropowe. Można go polerować na wysoki połysk. Jest dobrym przewodnikiem ciepła i elektryczności. Silnie rozdrobniony wykazuje własności piroforyczne. Jest ferromagnetykiem o temperaturze Curie 357C. Pierwiastek ten występuje jako pięć trwałych izotopów.
Jest słabo reaktywnym pierwiastkiem. Rozpuszcza się w rozcieńczonych kwasach mineralnych. W stężonym kwasie azotowym pasywuje. Główny stopień utlenienia w związkach +2
Występowanie: Jest dość rozpowszechnionym pierwiastkiem, ale jego złoża są bardzo rozproszone. Czysty metal występuje tylko w meteorytach. Bogate złoża niklu występują w Kanadzie, na Kubie, w Rosji, Chinach i Australii. Zawartość niklu w skorupie ziemskiej wynosi 0,016%, występuje on więc w przyrodzie w ilościach większych niż Cu, Zn i Pb łącznie; ze względu jednak na duże rozproszenie otrzymywanie niklu jest mało ekonomiczne. Rudy niklu to siarczki, tlenki, krzemiany i arsenki. Wolny nikiel występuje w meteorach (przykładowy skład: 91% Fe, 8% Ni, 0,6% Co).
Właściwości fizyczne
Nikiel jest metalem srebrzystobiałym, odznaczającym się dobrym przewodnictwem elektrycznym i cieplnym (15% przewodnictwa srebra) i topiącym się w temperaturze 1450C; ze względu na swą ciągliwość i wytrzymałość daje się dobrze walcować, kuć i spawać. Jako metal tworzący powłoki o pięknym połysku, odporny na korozję i nietoksyczny nikiel znajduje szerokie zastosowanie.
Nikiel jest ferromagnetyczny w temperaturze <357C (temperatura Curie); tworzy dwie odmiany: heksagonalną i regularną płasko centrowaną. Nikiel o wysokiej czystości można otrzymać przez topienie strefowe.
Otrzymywanie
Metalurgia niklu jest dość skomplikowana. Zasadniczo przekształca się rudę w siarczek (żużlowanie krzemianów), który można mechanicznie oddzielić od Cu2S (w procesie oksfordzkim oddziela się lżejszą fazę ciekłą złożoną z siarczków Na i Cu(I) od cięższego stopionego NiS). Siarczek wypraża się w powietrzu i otrzymuje NiO, który redukuje się sproszkowanym węglem drzewnym do surowego niklu.
W metodzie Monda wykorzystuje się tworzenie lotnego Ni(CO)4. Surowy nikiel, otrzymany przez redukcję gazem wodnym, tworzy z CO w temperaturze 50C tetrakarbonylnikiel (temperatura wrzenia 43C), który w temperaturze 200C rozkłada się na szczególnie czysty nikiel (99,99%) i powracający do obiegu CO.
Zawierający platynę surowy nikiel (95% Ni, 2% Cu) oczyszcza się przez rafinację elektrolityczną; czysty nikiel wydziela się na katodzie. Metale szlachetne są zawarte w szlamie anodowym; nieszlachetne domieszki pozostają w elektrolicie.
Reakcje
Sieć przestrzenna niklu absorbuje, rozszerzając się periodycznie, wodór, zwłaszcza w podwyższonej temperaturze. Silnie rozdrobniony nikiel może wykazywać właściwości piroforyczne; w czystym tlenie nikiel spala się, czemu towarzyszy płomień. Na gorąco nikiel tworzy bezpośrednio dwuskładnikowe związki z S, B, Si, P, Cl2, Br2, I2 (w zatopionej rurze) i F2 (>400C). Węgiel nieznacznie rozpuszcza się w niklu; z Al nikiel tworzy NiAl.
W wyniku reakcji niklu z parą wodną powstaje tlenek niklu i wodór, natomiast z NH3 (>300C) - Ni3N. Proszek niklu jest w podwyższonej temperaturze atakowany przez fluorowcowodory (np. z HF (>225C) powstaje NiF2); w temperaturze <200C lity nikiel jest odporny na działanie suchych gazów (przewody elektryczne). Pod działaniem H2S może powstawać czarny NiS, natomiast w wyniku działania CS2 (>350C) - mieszaniny z Ni2S. Tlenki azotu utleniają wolny nikiel do NiO.
Nikiel roztwarza się w rozcieńczonych kwasach mineralnych, wolniej jednak niż żelazo, z wydzieleniem wodoru. Rozcieńczony kwas azotowy szybko atakuje nikiel z utworzeniem tlenków azotu; w stężonym HNO3 nikiel ulega pasywacji.
Wykorzystanie: Nikiel wykorzystuje się głównie jako pokrycie mniej szlachetnego żelaza i stali (elektroliza), gdzie zwiększa wytrzymałość i odporność na korozję. Stale takie wykorzystuje się w przemyśle samochodowym.
Sieć krystaliczna niklu posiada właściwość "pochłaniania" atomów wodoru. W silnie rozdrobnionym metalu może się zmieści około 17 razy więcej wodoru niż wynosi jego objętość. Właściwość ta wykorzystywana jest jako katalizator w wielu procesach m.in. w hydrogenizacji (chemicznym utwardzaniu) tłuszczów. Jest składnikiem baterii niklowo-kadmowych. Jego stopy z miedzią służą do produkcji monet.