Nikkel — die metaal
Hoe die wêreld
wikkel met nikkel!
’n Groot bal yster of yster-nikkel wat vermoedelik in die middel van planeet Aarde bestaan en waarom gesmelte gesteentes sou wentel, help kennelik om ons wêreld ’n leefbare plek te maak. Maar hoe gebeur dit?
REGS: ’n Voorsteling van ’n trollie vol nikkelerts in ’n myn.
Aanpassing van oorspronklike foto deur “Thelmadatter”, wat die foto van 'n museumvoorstelling tot openbare besit verklaar het (“released to the Public Domain”)
IEP, baie diep in die hart van planeet Aarde, reken geleerdes, is ’n massiewe bal van soliede yster of yster-nikkel. Daardie bal het ’n omtrek wat maklik so groot is soos Suid-Afrika. Die gesmelte gesteentes wat weens die draaiing van ons planeet om daardie bal in die aardkern wentel, wek elektromagnetisme op net soos dit in ’n dinamo gebeur. Die aarde se magneetveld word daardeur veroorsaak, ’n onsigbare krag wat rondom die planeet span, net soos ’n mens dit by ’n gewone ystermagneet vind.
REGS: Die aarde en sy magneetveld—opgewek deur die metaalbal in sy kern en die gesmelte gesteentes wat om die metaalbal wentel.
lllustrasie: GSFC / NASA Die magneetveld is ook baie belangrik vir die voortbestaan van die lewe hier in ons ondermaanse wêreld. Natuurlike prosesse word naamlik daardeur gereël en dit keer dat te veel skadelike deeltjies van die son ons bereik.
En wie of wat moet ons eintlik daarvoor bedank? Yster—en bes moontlik ook nikkel! Dat iets so star soos nikkel medeverantwoordelik kan wees vir die knusse bestaan wat ons op hierdie aarde voer... nou ja, dit moet beslis iets wees waaraan verreweg die meeste mense nog nooit gedink het nie!
Ander voorkomste van nikkel is baie opmerkliker. Só is die blink dele van ’n fiets baiemaal oorgetrek met nikkel, ’n metaal wat nie roes nie en sy mooi glans behou. Wat meer sê, ons hanteer dié metaal elke liewe dag, want die “silwer” muntstukke in ons beursies is daarvan gemaak. (Eintlik is nikkelmunte saamgestel uit ’n legering van koper, nikkel en versterkende onsuiwerhede soos yster en mangaan.)
Nikkel het selfs sy naam aan ’n muntstuk gegee—die Amerikaanse vyfsent­stuk of “nickel”, wat vir die eerste keer in die negentiende uitgereik is toe ’n tekort aan die metaal silwer dié muntstuk van ’n mengsel van nikkel en koper genoodsaak het. Muntstukke van suiwer nikkel is in 1881 vir die eerste keer in Switserland gebruik.
REGS: ’n “Nickel”—die Amerikaanse vyfsentstuk, ’n twintigste van ’n dollar.
Krediet: United States Mint
Dis voorts interessant dat die metaal nikkel self glo na die duiwel genoem is. In die Middeleeue, word vertel, het Duitse mynwerkers dikwels nikkelerts vir kopererts aangesien. Gevolglik het hulle dit “Kupfernickel” (koperduiwel) genoem—“Nickel” is ’n ou Duitse volksnaam vir die duiwel. Ook die Engelse praat mos van “Old Nick” wanneer hulle informeel na die duiwel verwys. Ons woord “nikkel” is van die Duitse “Kupfernickel” afgelei.
MAAR wat is nikkel (chemiese simbool Ni) eintlik? Soos ook uit die voorafgaande afgelei kan word, is dit ’n metaal, silwerwit en smeebaar. Dit is magneties, en dit neem 'n hoë glans aan wanneer dit gepoleer word. Nikkel kom nie net in verbindings met ander elemente in verskillende minerale voor nie, maar eweneens in meteoriete (die produkte van “verskietende sterre” wat uit die ruimte gekom en op die aarde geval het).
Een van die belangrike ertse waaruit die metaal onttrek word, is pentlandiet, ’n verbinding van yster, nikkel en swawel—chemies aangedui as ’n yster-nikkelsulfied, (Fe,Ni)9S8.
LINKS BO: Pentlandiet, ’n verbinding van yster, nikkel en swawel. Dit is 'n baie belangrike nikkelerts.
REGS BO: Garnieriet, ’n groen nikkelerts wat van 20 tot 40 persent nikkel kan bevat. Die ekonomiese betekenis van garnieriet is egter betreklik gering.
Foto’s: U.S. Geological Survey en U.S. Mineral Information Institute BO: ’n Meteoriet van nikkel en yster wat vanuit die ruimte op die planeet Mars geval het en deur ’n dwaalrobotjie (“Rover”) van die Amerikaanse ruimte-agentskap NASA gefotografeer is. Ons kry ook sulke nikkel-yster-meteoriete op die aarde.
Interessant genoeg het ene baron Axel Frederic Cronstedt, ’n Sweed, nikkel eers in 1751 ontdek, toe hy dit uit erts onttrek het. Voor dit is dié metaal duisende jare lank as muntmetaal in legerings (metaalmengsels) saam met koper gebruik, maar daar is nooit besef dat dit ’n afsonderlike metaalelement is nie.
Nikkel (wat by nagenoeg 1455° C smelt) word vandag steeds dikwels gebruik om legerings met ander metale te maak en is trouens ’n onontbeerlike bestanddeel in sekere soorte vlekvrye staal. Selfs ’n groen skakering in glas word deur middel van die toevoeging van nikkel verkry.
’n Verdere aanwending van nikkel is as ’n bestanddeel in vuurvaste staal, wat nie net in fabrieke en die boubedryf gebruik word nie, maar ook in huishoudelike produkte soos potte en panne, kombuiswasbakke en ander alledaagse voorwerpe.
Nikkel word vandag in die mees uiteenlopende voorwerpe gevind, hetsy as ’n lagie op ’n kombuiswasbak om dit teen roes te beskerm (BO), of in 'n gevorderde nikkel-waterstof-battery aan boord van die verkenningstuig Mars Global Surveyor, wat om die planeet Mars wentel (REGS). Foto links bo: U.S. Gov. / Foto regs bo: NASA
Omdat suiwer nikkel roesvry is, word dit op groot skaal gebruik in die vervaardiging van masjinerie en houers vir die chemiese nywerheidswese en die suiwelbedryf. Staal of geelkoper wat met nikkel oorgetrek is, word ook hiervoor gebruik, asook vir die vervaardiging van roesvrye huishoudelike goedere, soos messegoed.
Wit goud is ’n legering van goud en ten minste een wit metaal, gewoonlik nikkel of palladium.
TANS word nikkelerts deur sowat twintig lande op alle vastelande gemyn. Ontginning kan ondergronds of op die oppervlak geskied, afhangende van die diepte van die ertsafsettings, wat ook ander minerale en metale buiten nikkel kan bevat. Ontginning deur middel van die oopmynmetode behels dat ertshoudende rotse vlak by die oppervlak aan stukke geskiet word. Die nadelige impak wat sulke mynbedrywighede op die natuurlike omgewing kan hê, lê voor die hand. Die uitgehaalde erts kan uiteindelik met groot vragmotors na die verwerkingsaanlegte gebring word. Die meeste van die metaal word vandag deur Rusland, Australië en Kanada aan die wêreldmarkte gelewer, met nog stewige bydraes deur Indonesië en Nieu-Kaledonië (’n oorsese gebied van Frankryk oos van Australië in die Stille Oseaan). Ander nikkelprodusente is byvoorbeeld Kuba, Colombia, China, die Dominikaanse Republiek en Brasilië.
Die top-produsent, Rusland, se produksie van 300 000 metrieke ton in 2003 was ’n stewige bydrae as dit met die wêreldtotaal van 1 348 000 metrieke ton in daardie jaar vergelyk word. Rusland beskik oor sowat veertig persent van die ontginbare nikkelreserwes wat aan die mensdom bekend is. Ertse word ook in Suid-Afrika aangetref, soos in die Pilansberg, ten noordweste van Rustenburg, en in Griekwaland-Oos. Suid-Afrika het in 2003 vir die produksie van 41 000 metrieke ton nikkel gesorg. Hoewel ons land dus nie onder die wêreld se grootste nikkelprodusente tel nie, is hier wel uitgebreide nikkeldraende ertsafsettings wat nog wag om ontgin te word. In die res van Afrika is daar, sover bekend, ook nikkel in Botswana, Burkina Faso, Burundi, Tanzanië en Zimbabwe.
Die wêreld se grootste nikkelverbruikers is lande van die Europese Unie en Japan.
OM die metaal uit die ertse te kry, is sekere gesofistikeerde prosesse nodig. Eers word die erts op die konvensionele manier gerooster en aan sogenaamde reduksieprosesse blootgestel, waardeur ’n metaal verkry word wat omtrent 75 persent suiwer is. Die finale suiwering van die nikkeloksides (verbindings van nikkel en suurstof) word gedoen deur middel van die sogenaamde Mond-proses, wat in 1899 deur ene Ludwig Mond ontwikkel is. Dit behels kortliks dat die gas koolstofmonoksied gebruik word om met die oksides te reageer en uiteindelik nikkel te lewer wat 99,99 suiwer is.
Maar ten slotte is dit ironies dat ’n metaal wat so nuttig vir die mens is, ook nadelig vir hom kan wees. Gasse van nikkelverbindings kan naamlik uiters giftig wees en daar word vermoed dat hulle boonop kanker kan veroorsaak.
Op die koop toe is daar sekere mense wat erg allergies vir die metaal is. Dit skep byvoorbeeld ’n probleem vir vroue wat oorringe dra wat deels van nikkel gemaak is en as gevolg van die kontak deur ’n lastige veluitslag gepla word. Die Europese Unie reguleer nou selfs die hoeveelheid nikkel wat produkte mag bevat wat met die menslike vel in aanraking kom. Navorsers het egter vasgestel dat die hoeveelheid nikkel in nikkelmuntstukke baie meer is as die maksimum wat vir produkte voorgeskryf word.
Nou kan seker gevra word waarom party mense dan nie ook allergies is vir geld nie!
LINKS: Nikkel is, soos ander metale en minerale, ook kennelik deel van ’n moderne tegnologie waarin komponente al hoe kleiner raak. Besonderhede wat saam met hierdie elektronmikroskopiese foto uitgereik is, is hoogs tegnies, maar dit sal bes moontlik as volg vereenvoudig kan word: Dit is die resultaat van ’n eksperiment om ’n gaatjie regdeur ’n piepklein stukkie karborundum van slegs 135 μm (mikrometer) dik te ets. ’n Mikrometer is een duisendste van ’n millimeter, en karborundum is ’n uiters harde stof (silikonkarbied), wat as slypmiddel gebruik word en waarvan slypstene gemaak word. ’n Masker van nikkel is selektief deur middel van elektroplatering op dele van die oppervlak van die karborundum aangebring. Elektroplatering is die afsetting van stowwe deur middel van elektrisiteit. Deur die aanwending van ’n etsende gas is ’n piepklein gaatjie ingevreet waar die karborundum nie deur die nikkellagie beskerm is nie.