Periodensystem 
Periodensystem |
|
|||
|
|
|||
|
| Eigenschaften:
Das silberweiß glänzende Schwermetall lässt sich wie Eisen relativ gut schmieden, zu Blech walzen oder zu Draht ausziehen. Es ist wie Eisen und Cobalt ferromagnetisch, allerdings nur schwach. Fein verteiltes Nickel nimmt bei höheren Temperaturen große Mengen an Wasserstoff auf. Durch heißes Nickelblech kann Wasserstoff leicht hindurchgehen.  In seinem chemischen Verhalten ähnelt das Nickel dem Cobalt und dem Eisen. In kompakter Form ist es bei Raumtemperatur beständig gegen Luft, Wasser, nichtoxidierende Säuren wie Salzsäure, Laugen und gegen die meisten organischen Stoffe. Verdünnte Salpetersäure greift es unter Wasserstoff- und Nickelnitratbildung an, während bei konzentrierter Salpetersäure Passivierung auftritt, da sich eine dünne Oxidschicht bildet. Fein verteiltes Nickelpulver kann pyrophore Eigenschaften besitzen, d.h. es entzündet sich von selbst. Ein heißer Nickeldraht verbrennt in reinem Sauerstoff unter Funkensprühen zu Nickel(II)-oxid. Heißes Nickel reagiert auch mit dem Halogenen, mit Phosphor, Schwefel, Arsen, Bor und Silicium. Die entstehenden Nickelsalze sind meist farbige Verbindungen mit blauer, grüner oder gelber Farbe. Nickel ist ein Spurenelement, das im menschlichen Organismus in sehr geringen Mengen benötigt wird. Reines Nickel und seine Verbindungen wirken aber bereits ab 50mg giftig und führen zu chronischen Schäden. Das Einatmen des Staubs und auch die Berührung mit vernickelten Gegenständen kann zu Allergien und entzündlichen Reaktionen führen. Bei Hautkontakt kann die Nickelkrätze auftreten, eine entzündliche Veränderung der Haut. Nickel und seine Verbindungen wirken auch nachweislich krebserzeugend. Akute Vergiftungen von höheren Dosen äußern sich durch Übelkeit und Kopfschmerzen. Nach einer dreitägigen Ruhezeit kann der Tod durch Husten, Fieber und Krämpfen im Atemtrakt auftreten. |
| Vorkommen:
Nickel ist ein häufiges Element und steht mit einem Anteil von 0,015% an 21. Stelle der Elementhäufigkeit und ist damit häufiger als Kupfer oder Zink. Als Element kommt es in der Natur nur in Meteoriten vor. Ein bedeutendes Nickelerz ist der Magnetkies (Pyrrhotin), der geringe Mengen an Nickelsulfid enthält. Zu den Nickelerzen gehören auch der Weißnickelkies (Skutterudit, Cobalt-Nickel-Arsenid), der Rotnickelkies (Nickelarsenid) oder der Gelbnickelkies (Nickelsulfid). Die bedeutendsten Erzvorkommen liegen in Kuba, Kanada, Neukaledonien, Indonesien oder auf den Philippinen.  |
| Geschichtliches:
Bereits die Chinesen benutzten bereits vor über 2000 Jahren eine Nickel-Kupferlegierung als Gebrauchsmetall. Diese Legierung entspricht dem heutigen "Neusilber" (Alpaka). Bei den alten Griechen diente das Metall als Münzmetall. Im 18. Jahrhundert entdeckten sächsische Bergleute im Erzgebirge ein rötliches Erz und glaubten Kupfer gefunden zu haben. Nach dem Erkennen des Irrtums benannten sie das Erz "Kupfer-Nickel", was soviel bedeutet wie "vom Berggeist Nickel verhextes Kupfer". Der schwedische Chemiker und Mineraloge Axel Frederik Cronstedt (1722-1765) untersuchte im Jahre 1751 dieses Erz (Rotnickelkies) und entdeckte darin das neue Element. Die Herstellung des Elements in reiner Form gelang Torbern Olof Bergmann (1735-1784) im Jahre 1775. Das galvanische Vernickeln von Metallen führte Michael Faraday (1791-1867) in London erstmals im Jahre 1832 durch.  |
| Herstellung:
Der kupferhaltige Magnetkies (Pyrrhotin) wird zunächst mechanisch aufbereitet und angereichert. Durch das Vorrösten bindet sich ein großer Anteil des vorhandenen Eisenoxids mit der Schlacke und fließt ab. Vorhandenes Eisensulfid kann durch das Einblasen von Sauerstoff oxidiert werden. Durch das Schmelzen mit Natriumsulfid kann man die restlichen Metallverbindungen trennen. Dabei sammelt sich Nickelsulfid am Boden. Durch Rösten erhält man Nickeloxid, das dann durch eine Reduktion mit Koks zu unreinem Nickel weiterverarbeitet werden kann. Die Reinigung des Rohnickels erfolgt durch eine elektrolytische Raffination, wobei Nickel mit einem Reinheitsgehalt von 99,5% entsteht. Im "Carbonylverfahren", dem "Mondprozess", erhält man hochreines Nickel. Dabei wird das entstandene Nickeloxid in hohen Türmen bei 400°C mit einem Gemisch aus Kohlenstoffmonoxid und Wasserstoff ("Wassergas") reduziert: 2 NiO + (CO + H2) -----> 2 Ni + H2O + CO2 Der entstehende Nickelschwamm wird bei 50-80°C im Gegenstrom mit Kohlenstoffmonoxid in Kontakt gebracht. Dabei entsteht gasförmiges Nickeltetracarbonyl: Ni + 4 CO -----> Ni(CO)4 DHR = -162 kJ In Zersetzungskammern, die mit kleinen Nickelkügelchen gefüllt sind, zersetzt sich das Zwischenprodukt wieder zu Nickel und Kohlenstoffmonoxid. Dabei scheidet sich hochreines Nickel mit einem Reinheitsgehalt von bis zu 99,99% auf den Kügelchen ab. |
| Verwendung:
Der größte Anteil des Nickels wird zur Stahlveredelung eingesetzt. Geringe Nickelzusätze erhöhen im Stahl die Korrossionsbeständigkeit, die Härte und die Zähigkeit. Nickellegierungen werden auch in geringem Anteil z.B. zur Münzherstellung, für Küchenbehälter ("Alpaka") oder zur Herstellung von Konstantandraht in der Elektronik verwendet. Reines Nickel dient zur Herstellung von Tiegeln, Schalen und Instrumenten im Labor und in der Medizintechnik. Aufgrund der guten Absorptionsfähigkeit von Wasserstoff eignet sich Nickel auch als Katalysator, z.B. als Raney-Nickel-Katalysator zum Hydrieren in der organischen Chemie.  |
| Copyright: Thomas Seilnacht |
