Nikkeli

Nikkeli on rautaryhmään kuuluva ferromagneettinen metallinen alkuaine. Nikkelin kemiallinen merkki on Ni () ja sen järjestysluku on 28. Nikkelillä on viisi pysyvää isotooppia. Nikkeli esiintyy luonnossa yleensä sulfidimineraaleina. Nikkeli on ihmiselle välttämätön hivenaine. == Ominaisuudet == === Fysikaaliset ominaisuudet === Nikkeli on hopeanvalkoinen metalli. Sillä on kohtalaisen korkea sähkön- ja lämmönjohtavuus. Sen sulamispiste on noin 1 450 °C. Nikkeli on huoneenlämpötilassa ferromagneettinen aine, joka muuttuu paramagneettiseksi lämpötilan noustessa Curie-pisteen 358 °C yläpuolelle. === Kemialliset ominaisuudet === Metallinen nikkeli reagoi kehnosti veden ja hapen kanssa. Se reagoi fluorin kanssa hitaasti. Nikkeli liukenee helposti laimeisiin mineraalihappoihin, mutta esimerkiksi väkevä typpihappo ei liuota metallista nikkeliä.Cotton, s. 837 Nikkelin yleisin hapetusluku +II. Tätä korkeammat hapetusluvut ovat suhteellisen harvinaisia. Korkein hapetusluku on +IV. Hapetusasteella 0 nikkeli muodostaa muun muassa fosfiinikomplekseja. Nikkeli on suhteellisen elektropositiivinen.Cotton, s. 835–836 === Yhdisteet === Luonnossa nikkeli esiintyy antimonin, arseenin ja rikin kanssa yhdisteinä.Cotton, s. 836 Nikkeli(II)oksidi on vihreää. Se ei liukene veteen, mutta liukenee helposti happoihin. Vihreää nikkelihydroksidia voidaan saostaa nikkelisuolojen vesiliuoksesta. Nikkelihydroksidi liukenee ammoniakkiin muodostaen ammiinikompleksin. Nikkelisulfidi on mustaa. Se liukenee happoihin, joskin se muodostaa hapen kanssa Ni(OH)S. Nikkeli muodostaa yhdisteitä kaikkien halidien kanssa. Ne voidaan fluoria lukuun ottamatta valmistaa antamalla aineiden reagoida alkuainemuodossaan. Nikkeli voi muodostaa myös trifluoridin, joka on voimakas hapetin. Nikkeli(II)halidit ovat veteen liukenevia, ja niiden vesiliuoksista voidaan kiteyttää kidevedellisiä suoloja. Nikkeli muodostaa suolan myös syanidin ja tiosyanaatin kanssa. Nikkeli(IV)-ioni muodostaa yhdisteitä fluoridien kanssa, kun läsnä on alkalimetalli. Kiinteää NiF4 voidaan valmistaa lisäämällä fluoridia NiF62- suolaan vedettömässä vetyfluoridissa.Cotton, s. 837–838, 846–847 Nikkeli muodostaa komplekseja koordinaatioluvuilla kolmesta kuuteen. Pehmeät ligandit muodostavat komplekseja koordinaatioluvulla neljä. Nikkelillä on kuitenkin taipumusta muodostaa komplekseja koordinaatioluvulla viisi. Amiinit muodostavat heksakomplekseja.Cotton, s. 838 Nikkeli muodostaa organometalliyhdisteitä pääasiassa hapetusasteilla 0, +I ja +II, mutta myös korkeammille hapetusasteille tunnetaan joitakin yhdisteitä. Nikkeli(0)tetrakarbonyyli oli ensimmäinen alkuainemuodossa olevan metallin karbonyyliyhdiste.Cotton, s. 852–853 === Saanti, suositukset ja terveysvaikutukset === Nikkeli on ihmiselle välttämätön hivenaine, jonka liikasaanti on kuitenkin terveydelle haitallista. Ihmisen pitäisi saada ravinnosta noin viisi mikrogrammaa nikkeliä päivässä, mikä täyttyy jo esimerkiksi 2 maapähkinästä, 3 grammasta kaurahiutaleita, 12 grammasta ruisleipää, 30 grammasta lihapullia, 60 grammasta perunaa tai 100 grammasta broileria.Nickel content in foods. https://www.torrinomedica.it/approfondimenti/dietologia/nickel-in-foods/ Euroopan elintarviketurvallisuusvirasto EFSA:n määrittämä nikkelin turvallisen päiväsaannin enimmäismäärä on 13 mikrogrammaa painokiloa kohti, mikä tarkoittaa keskipainoisella (80 kg) suomalaisella aikuisella 1040 µg nikkeliä vuorokaudessa. Eurooppalaiset saavat nikkeliä eniten viljatuotteista, suklaasta, palkokasveista, pähkinöistä, siemenistä ja kasviksista. Suomalaisten nikkelin keskisaanti on noin 150 mikrogrammaa päivässä. Runsaimmin nikkeliä saava väestönosa sai sitä etenkin palkokasveista, pähkinöistä ja siemenistä. Vuonna 2020 julkaistussa tieteellisten tutkimusten yhteenvedossa havaittiin, että etenkin vauvojen ja muiden lasten nikkelinsaanti on usein huolestuttavan suurta. Ihminen altistuu munuaisiin, keuhkoihin ja kilpirauhaseen kertyvälle nikkelille ennen kaikkea ravinnon kautta. Krooninen nikkelialtistus saattaa vaurioittaa munuaisia ja maksaa sekä häiritä immuunijärjestelmän toimintaa ja syntyvän lapsen kehitystä. Se lisää myös keskenmenon riskiä. Nikkelipölyn hengittäminen saattaa aiheuttaa hengitysteiden syöpiä ja nikkelin kaasumainen yhdiste nikkelikarbonyyli on tappavaa pieninäkin annoksina. Nikkelille allergisoituminen on hyvin yleistä, siksi EU:n nikkelidirektiivillä on rajoitettu nikkelin käyttöä esimerkiksi koruissa ja napeissa. Koruissa olevaa nikkelimäärää on rajoitettu EU- lainsäädännöllä siten, että sen alueelle ei saa tuoda tai myydä muita kuin nikkelivapaita koruja.Tekes – Jalometallituotteet; valmistus, maahantuonti ja myynti === Ruokapitoisuudet === Eräitä runsaasti nikkeliä sisältäviä ruoka- aineita. Mikrogrammaa nikkeliä sadassa grammassa ruoka-ainettaNickel content in foods. https://www.torrinomedica.it/approfondimenti/dietologia/nickel-in- foods/ tattari 420 tumma suklaa (70 % kaakaota) 412 maapähkinä 390 auringonkukansiemenet 356 mung-, canneliini- ja soijapapu (keskiarvo) 327 saksanpähkinä 320 linssit 248 kaura 230 kuivattu herne 210 kikherne 130 Viljan keskimääräinen nikkelipitoisuus on 49 µg/100 g. Hedelmissä nikkeliä on keskimäärin 17 µg/100 g ja kaaleissa 12. Myös tee sisältää nikeliä. === Isotoopit ja radioaktiivisuus === Nikkeliltä on löydetty kymmeniä isotooppeja. Kevein on 48Ni ja raskain 79Ni. Nikkelillä on viisi stabiilia isotooppia massaluvuilla 58, 60, 61, 62 ja 64. Näistä yleisin on 58Ni, jota on 68,077 % kaikesta luonnosta löydettävästä nikkelistä. Toiseksi yleisin on 60Ni, jota on noin neljännes luonnon nikkelistä. Pitkäikäisin radioaktiivinen isotooppi on 59Ni, jonka puoliintumisaika on 76 000 vuotta. 63Ni puoliintumisaika on noin sata vuotta. Muiden isotooppien puoliintumisaika on alle viikon. 59Ni käytetään määrittämään meteoriittien putoamisaikoja. == Historia == Sana nikkeli on peräisin Saksasta kaivosslangista. Sanalla Kupfernickel tarkoitettiin peikkoa, joka pilasi kuparimalmin vierailla aineksilla, tai myös tällaista malmia. Kupfer tarkoittaa kuparia ja Nickel oli nimestä Nikolaus käytetty pilkkamuoto, jolla usein viitattiin lapsia pelotteleviin haltijahahmoihin. Aikoinaan tätä ”pilattua kuparia” voitiin käyttää vain lasin värjäämiseen vihreäksi. Kun sen myöhemmin todettiin sisältävän aikaisemmin tuntematonta metallia, annettiin tälle metallille sen mukaisesti nimi nikkeli. == Esiintyvyys == Suuria nikkeliesiintymiä on muun muassa Venäjällä, Uudessa- Kaledoniassa, Australiassa, Kuubassa ja Indonesiassa. Sudburyn alue Kanadan Ontariossa tuottaa 30 prosenttia maailman tuotannosta. Noin 40 prosenttia maailman tunnetuista varoista sijaitsee Norilskin esiintymässä Siperiassa. Kanadan Labradorista Voisey’s Baysta on löydetty viimeksi merkittävä esiintymä. Nikkeliä sisältäviä mineraaleja ovat esimerkiksi nikkoliitti ja pentlandiitti. == Teollisuus == Suomessa nikkelimalmia on louhittu vuosina 1937–1944 Petsamossa Kolosjoen kaivoksesta, Leppävirran Kotalahdessa 1957–1987, ja nykyisin vuonna 1970 perustetussa Hituran kaivoksessa Nivalassa. Sotkamon Talvivaaran kaivoksen merkittävän nikkeliesiintymän jalostaminen on aloitettu vuoden 2010 alkupuolella. Nikkelin maailmanmarkkinahinta on viime vuosina noussut Kiinan räjähdysmäisen kysynnän kasvun myötä. Suomessa Geologian tutkimuskeskus etsii nikkeliesiintymiä, joita kauppa- ja teollisuusministeriö myy ulkomaisille kaivosyhtiöille. Inco Limited, jonka 2006 osti brasilialainen CVRD, poikkeuksena etsii nikkeliä Lapista omin tutkimuksin. Lapissa on muun muassa tehty kairaustutkimuksia erämaa-alueella. Suomessa nikkeliä jalostaa venäläiseen konserniin MMC Norilsk Nickeliin kuuluva Norilsk Nickel Harjavalta Oy, jonka laitokset sijaitsevat Harjavallan suurteollisuuspuistossa. Metallisen nikkelin lisäksi laitoksilla valmistetaan erilaisia nikkelin suoloja (nikkelisulfaattia, -hydroksidia ja -hydroksikarbonaattia). == Käyttö == Nikkeli sopii hyvin erilaisiin metalliseoksiin. Nikkeliä käytetään myös akuissa ja katalyyttinä. Ruostumattoman teräksen valmistuksessa käytetään nikkeliä. Nikkeliä on käytetty myös aseteollisuudessa. Jotkin nikkeliä sisältävät seokset ovat muistimetalleja. Meteoriiteissa on raudan ohella nikkeliä. Siksi meteoriittien raudasta on aikoinaan valmistettu työkaluja ja aseita. Nikkeli on tärkeä metalli katalyysikemiassa. Raney-nikkeliä, joka sisältää nikkelin lisäksi hieman alumiinia, käytetään hydrausreaktioissa katalyyttinä. == Lähteet == * * === Viitteet === == Aiheesta muualla == *Helsingin Sanomat 23.1.2007 s. D2 ja Helsingin Sanomien verkkosivut * *Työterveyslaitos (TTL): Nikkeli ja nikkeliyhdisteet (pdf) *Periodictable: Technical data for Nickel *Toxin and Toxin Target Database (T3DB): Nickel *Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG): Nickel *Norilsk Nickel * *Mindat: Nickel *Webmineral: Nickel Mineral Data *Webmineral: Mineral Species containing Nickel (Ni) *Americanelements: Nickel Technical and Safety Data *Handbook of Mineralogy: Nickel (pdf) *Dr. Duke's Phytochemical and Ethnobotanical Databases: Nickel *London Metal Exchange: Nickel price *InfoMine: Nickel Prices and Nickel Price Charts Luokka:Alkuaineet Luokka:Ferromagneettiset aineet Luokka:Metallit Luokka:Seulonnan keskeiset artikkelit