نیکل

تاریخچه

اولین بار این عنصر در سال ۱۷۵۱ توسط شیمی‌دان سوئدی اکسل کرونستد شناسایی شد. در قرن ۱۹ به دلیل استفاده از این عنصر در آبکاری و ساخت آلیاژها منجمله "نقره نیکل" (نقره آلمانی) که نیکل را با روی و مس آلیاژ می کردند، اهمیت پیدا کرد. این آلیاژ فقط به دلیل رنگ آن نامگذاری شده بود و هیچ نقره ای در داخل آن نداشت.
معدن‌کاران قرن ۱۵ آلمانی یک سنگ معدنی قهوه‌ای-قرمز پیدا کرده بودند که تصور می‌کردند حاوی مس است. آنها این سنگ معدنی را "Kupfernickel" که به معنای "مس شیطان" بود نامگذاری کرده بودند چرا که نمی توانستند مس را از آن استخراج کنند. نام "نیکل" از کلمه ساکسونی "Kupfernickel" به معنای "مس شیطان" گرفته شده است.
در سال ۱۸۵۷ برای اولین بار در آمریکا سکه ها با آلیاژی از مس و نیکل ساخته شدند. این سکه ها از جنس نیکل خالص نبودند و اولین بار در ۱۸۸۱ در سویس سکه هایی از جنس نیکل خالص استفاده شد.
فولادهای زنگ‌نزن در قرن ۲۰ام شناخته و ساخته شدند و نقش مفید استفاده از نیکل در بسیاری از گریدهای مختلف این فولادها کاملا شناخته شده است. آلیاژهای پایه-نیکل دارای مقاومت در برابر خوردگی بسیار عالی بوده و می توانند در دمای بالا مقاومت کنند، که این خاصیت آنها را برای کارخانه های شیمیایی بسیار مناسب می سازد و همچنین امکان اجرایی کردن ساخت موتور جت را فراهم می کند.

مشخصات

نیکل عنصری است فلزی با عدد اتمی ۲۸ و نماد علمی Ni در گروه VII و در دوره چهارم جدول تناوبی جای دارد. جرم اتمی ۵۸٫۷۱، ظرفیتها ۲ و۴. دارای پنج ایزتوپ پایدار است.

خواص

نیکل یک فلز با خواص شیمیایی و فیزیکی فوق العاده است که باعث استفاده از آن در صدها هزار کاربرد مختلف شده است. 
این عنصر درجه ذوب بالایی داشته (۱۴۵۳ درجه سلسیوس)، در مقابل خوردگی و اکسیدشدن بسیار مقاوم است، بسیار چکش خوار بوده و به راحتی با سایر عناصر آلیاژ می شود، در دمای اتاق مغناطیسی بوده و می توان به راحتی در آبکاری فلزات از آن استفاده کرد. این فلز همچنین خاصیت کاتالیزوری داشته و می توان آن را صددرصد بازیافت کرد.
معمولترین حالت اکسیداسیون نیکل، ۲+ است و این در حالی است که نیکل ۳+ و ۱+ نیز به ندرت مشاهده می‌شوند.

محل کشف و 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 Sud-bury در انتاریو، انتاریو کانادا ۳۰٪ نیکل جهان را تولید می‌کند. معادن دیگر در روسیه استرالیا، کوبا، دومینکن، نروژ و اندونزی می‌باشند. با این وجود این باور وجود دارد که بیشتر نیکل موجود در زمین در هسته این سیاره تمرکز یافته‌است.

طرز تهیه

کانیهای نیکل بر دو دسته هستند :سولفید و اکسید، کانی سولفید دو سوم مصرف جهان را به خود اختصاص داده است. کانیهای سولفید به کمک شناوری وتصفیه به اکسید نیکل ته‌نشین شده پالایش می‌شوند.
اکسید نیکل هم به کمک پالایش هیدرو متالورژی نظیر شستشو با آمونیاک پالایش می‌شوند.

شکلهای قابل دسترس

الکترولیتی، شمش، دانه۲ساچمه، گَرد، نوار، بلورهای منفرد.

احتیاط

نیکل را نباید بیشتر از 0.05 mg/cm3 در مجاورت ترکیبات حلّال قرار داد. همچنین به‌نظر می‌رسد که دود و سولفید نیکل سرطان‌زا باشد. نیکل کربنیک یک گاز بسیار سمّی 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 یورو (Euro) بیشتر از حد استاندارد است. به‌نظر می‌رسد که این عمل به‌دلیل واکنش‌های گالوانیک رخ می‌دهد.

کاربردها

سرانه مصرف نیکل در دنیا در کاربردهای مختلف به این صورت است: ۷۰٪ ساخت فولادهای زنگ‌نزن، ۹٪ ساخت آلیاژهای غیرآهنی، ۸٪ در آبکاری، ۹٪ آلیاژهای فولاد و ریخته‌گری، ۳٪ ساخت باتری‌ و ۱٪ سایر مصارف.

نیکل در گیاهان

نیکل از جمله عناصر طبیعی است که به فرم هاي مختلف در محیط هاي آبی، خاکی و همچنین در پیکره گیاهان و جانوران وجود دارد. نیکل از جمله فلزات سمی است که با افزایش آلودگی هاي زیست محیطی، ورود آن‌ها به زنجیره غذایی به‌طور معنی داري افزایش می یابد .  غلظت بالاي نیکل به عنوان عاملی تنش زا براي گیاهان به‌شمار می‌رود که می‌تواند به عنوان یک عامل محدودکننده ي رشد، ویژگی هاي فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی گیاهان را تحت تأثیر قرار دهد .
مقدار نیکل در خاك‌ها بین 5 تا 500 میلی گرم در کیلوگرم و به‌طور متوسط 100 میلی گرم در کیلوگرم است. نیکل مانند فلزات دو ظرفیتی، جذب سطحی کانی هاي رسی شده و با کاتیون هاي کلسیم، منیزیم، آهن و روي رقابت می‌کند، لذا میزان زیاد نیکل در محیط ریشه خاك هاي آلوده ، ممکن است به کمبود آهن و روي در گیاه منجر شود. یون نیکل دو ظرفیتی با غلظت هاي مختلف در فاضلاب خام صنایع مانند آب کاري و فلزات غیرآهنی یافت می‌شود.  براساس استاندارد مقررات زیست‌محیطی ایران حداکثر غلظت قابل قبول براي فلز نیکل در پساب خروجی صنایع 2 میلی گرم در لیتر می‌باشد.
نيكل از جديدترين عناصر ضروري شناخته شده براي گياه است. اگرچه نيكل هم اكنون به عنوان يك عنصر ضروري بسيار كم مصرف شناخته شده‌است، اما تنها نقش تعريف شده اين عنصر، شركت در سوخت و ساز اوره مي باشد كه اين فرايند در گياهاني كه از اوره به عنوان منبع نيتروژن استفاده مي كنند ، بسيار حائز اهميت است. اما در گياهاني كه با تركيبي به غير از اوره تغذيه مي شوند از اهميت چنداني برخوردار نيست. كمبود نيكل در گياهان عالي ، فعاليت آنزيم اوره آز را كم مي كند. اختلال در ساخت پروتئين‌ها وكاهش غلظت نيتروژن كل گياه در شرايط كمبود نيكل گزارش شده‌است.

میزان سمی بودن

نیکل در همه جای طبیعت وجود دارد و مواجهه جمعیت‌های عمومی عمدتاً از طریق سیگار، هوا، آب و غذا می‌باشد. اما میزان نیکل در این مواد آنقدر کم است که از نظر سم‌شناسی کم‌اهمیت می‌باشد. عمدهترین خطر مواجهه با نیکل در کارگرانی می‌باشد که در مشاغل چون استخراج معادن، صنایع ذوب، آبکاری الکترونیک، باتری‌سازی و جوشکاری مشغول به کارند. در حال حاضر تنفس و پوست به عنوان مهم‌ترین مسیرهای مواجهه با این فلز در جوامع انسانی می‌باشد. از مهم‌ترین علائم مواجهه با نیکل می‌توان به درماتیت اشاره کرد که در ۱۰ تا ۲۰ درصد جمعیت عمومی مشاهده می‌شود؛ که علت آن می‌تواند ناشی از مواجهه پوستی مدت دار با نیکل موجود در هوا، محلول نیکل یا مواجهه با اقلام فلزی حاوی نیکل همچون سکه و جواهرات باشد. در مطالعات اپیدمیولوژی مشاهده شده که نیکل می‌تواند به عنوان یک سرطانزای ناحیه تنفسی عمل کند. از ترکیب نیکل فلزی با منوکسید کربن، نیکل کربونیل تشکیل می‌شود که به شدت سمی و کشنده بوده‌است.
Forza Roma