نیکل

نیکل
نیکل الکترولیز تصفیه شده، با رنگ سبز قابل مشاهده است، تبلور نمک‌های نیکل الکترولیت در خلل و فرج.
نیکل عنصر ۲۸ فلزی مقاوم، چکش‌خوار، نسبتا کمیاب، براق با ساختار بلورین و مکعبی‌شکل به رنگ سفید و نقره‌ای است. این عنصر در سال ۱۷۵۱ توسط اکسل کرونزتت دانشمند سوئدی کشف شد.
از نظر خواص مغناطیسی و فعالیت شیمیایی شبیه به آهن و کبالت است. کانی‌های اصلی نیکل عبارتند از پنتلاندیت، پیروتیت (سولفیدهای نیکل و آهن) و گارنییریت (سیلیکات نیکل و منیزیم) هستند.
نیکل یکی از اجزای اصلی تشکیل‌دهنده شهابسنگ به‌شمار می‌آید. شهابسنگ‌های آهن و سیدریت شامل آلیاژهای آهن حدود ۵ تا ۲۰ درصد نیکل‌اند. نیکل تجاری به فرم‌های پنتلاندیت و پیروتیت است که این معادن در استان انتاریوی کانادا یافت می‌شود که این ناحیه حدود ۳۰ درصد از نیکل دنیا را تامین می‌کند. دیگر معادن این عنصر در کالدونیا، استرالیا، کوبا، اندونزی و در مناطق دیگر است.
این عنصر رسانای جریان برق است و سطح آن براق و صیقلی است. این عنصر از گروه عناصر آهن و کبالت است و آلیاژهای آن قیمت‌های بالایی دارند.
این عنصر کاربردهای فراوانی در طبیعت دارد و برای ساخت فولاد ضدزنگ و دیگر آلیاژهای ضدزنگ و خوردگی، مانند اینوار و مانل که آلیاژی از نیکل و کبالت است و در برابر خوردگی مقاوم است و در اینکونل و Hastelloys کاربرد دارد. برای ساخت لوله‌های نیکلی و مسی و نیز برای نمک‌زدایی گیاهان و تبدیل آب شور به آب مایع استفاده می‌شود. نیکل استفاده‌های فراوانی برای ساخت سکه‌ها و فولاد نیکلی برای زره‌ها و کلیدها کاربرد دارد و همین‌طور از نیکل می‌توان آلیاژهای نیکروم و پرمالوی و آلیاژی از مس را تهیه کرد.
از نیکل برای ساخت شیشه‌های به رنگ سبز استفاده می‌شود. صفحات نیکلی می‌تواند نقش محافظت‌کننده برای دیگر فلزات را داشته باشد. نیکل همچنین کاتالیزور برای هیدروژن دار کردن روغنهای گیاهی است. همچنین صنعت سرامیک و ساخت آلیاژی از آهن و نیکل که خاصیت مغناطیسی دارد و باتری‌های قوی ادیسون کاربرد دارد.
از ترکیبات مهم نیکل می‌توان سولفات و آکسید را نام برد. نیکل طبیعی مخلوطی از ۵ ایزوتوپ پایدار است. همچنین ۹ ایزوتوپ ناپایدار دیگر نیز شناخته شده‌است.
نیکل هم به صورت فلز و هم به صورت ترکیب محلول می‌تواند وجود داشته باشد. بخار سولفید نیکل سرطان‌زاست که هنگام استفاده از آن باید دقت لازم را به عمل آورد.
تاریخچه
کانی مخصوصی که به‌ظاهر شبیه مس بود و برای معدن داران آلمانی بسیار معروف بود، برای سبز کردن شیشه به‌کار می‌رفت. اما کوشش‌های مداوم برای جدا کردن مس از آن ناموفق ماند و گمان می‌رفت که شیطان آزادانه این کانی را رنگ کرده‌است تا معدن‌داران گول بزند؛ بنابراین آن را Kupfer nickel نامیدند. در آلمانی نیکل یعنی شیطان‌پست.
در سال ۱۷۵۱ کرونشتد سوئدی این کانی را آزمایش کرد (امروزه این کانی را نیکولیت می‌نامند) و موفق شد یک اکسید فلزی سبز از این کانی تهیه کند و از احیای این اکسید فلز سفیدرنگ به‌دست‌آورد. او این فلز را نیکل نامید.
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 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 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، گرد، نوار، بلورهای منفرد.
احتیاط
نیکل را نباید بیشتر از 0.05 mg/cm3 در مجاورت ترکیبات حلال قرار داد. همچنین به‌نظر می‌رسد که دود و سولفید نیکل سرطان‌زا 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 یورو (Euro) بیشتر از حد استاندارد است. به‌نظر می‌رسد که این عمل به‌دلیل واکنش‌های گالوانیک رخ می‌دهد.
کاربردها
آلیاژ، پوششهای محافظ آبکاری الکتریکی برقی، پوشش قالب‌گیری برقی، باتری‌های ذخیره‌ای قلیایی، سلول سوخت الکترود، کاتالیزور برمتانیزه کردن گازهای سوختی و هیدروژن‌دهی روغن‌های گیاهی، نیکل در آب نیکل‌کاری تهیه آلیاژهای فولاد نیکل،ورشو،نیکل-کروم و کنستنتان کاربرد دارد. شیمی آلی به عنوان کاتالیزور پس از احیا کردن به روش‌های ویژه به کار می‌رود.
نیکل در گیاه
نیکل از جمله عناصر طبیعی است که به فرم‌های مختلف در محیط‌های آبی، خاکی و همچنین در پیکره گیاهان و جانوران وجود دارد. نیکل از جمله فلزات سمی است که با افزایش آلودگی‌های زیست محیطی، ورود آن‌ها به زنجیره غذایی به‌طور معنی داری افزایش می‌یابد . غلظت بالای نیکل به عنوان عاملی تنش زا برای گیاهان به‌شمار می‌رود که می‌تواند به عنوان یک عامل محدودکننده‌ی رشد، ویژگی‌های فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی گیاهان را تحت تاثیر قرار دهد .
مقدار نیکل در خاک‌ها بین 5 تا 500 میلی گرم در کیلوگرم و به‌طور متوسط 100 میلی گرم در کیلوگرم است. نیکل مانند فلزات دو ظرفیتی، جذب سطحی کانی‌های رسی شده و با کاتیون‌های کلسیم، منیزیم، آهن و روی رقابت می‌کند، لذا میزان زیاد نیکل در محیط ریشه خاک‌های آلوده ، ممکن است به کمبود آهن و روی در گیاه منجر شود . یون نیکل دو ظرفیتی با غلظت‌های مختلف در فاضلاب خام صنایع مانند آب کاری و فلزات غیرآهنی یافت می‌شود. براساس استاندارد مقررات زیست‌محیطی ایران حداکثر غلظت قابل قبول برای فلز نیکل در پساب خروجی صنایع 2 میلی گرم در لیتر می‌باشد .
نیکل از جدیدترین عناصر ضروری شناخته شده برای گیاه است. اگرچه نیکل هم اکنون به عنوان یک عنصر ضروری بسیار کم مصرف شناخته شده‌است، اما تنها نقش تعریف شده این عنصر، شرکت در سوخت و ساز اوره می‌باشد که این فرایند در گیاهانی که از اوره به عنوان منبع نیتروژن استفاده می‌کنند ، بسیار حائز اهمیت است. اما در گیاهانی که با ترکیبی به غیر از اوره تغذیه می‌شوند از اهمیت چندانی برخوردار نیست . کمبود نیکل در گیاهان عالی ، فعالیت آنزیم اوره آز را کم می‌کند. اختلال در ساخت پروتئین‌ها وکاهش غلظت نیتروژن کل گیاه در شرایط کمبود نیکل گزارش شده‌است .
تاثیر نیکل روی برگ‌های گیاه
سمیت
نیکل در همه جای طبیعت وجود دارد و مواجهه جمعیت‌های عمومی عمدتا از طریق سیگار، هوا، آب و غذا می‌باشد. اما میزان نیکل در این مواد آنقدر کم است که از نظر سم‌شناسی کم‌اهمیت می‌باشد. عمدترین 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 بااین 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