Nickel

Isotop	NH	t_1/2	ZM	ZE M eV	ZP
⁵⁶Ni	{syn.}	6,077 d	ε	2,136	⁵⁶Co
⁵⁷Ni	{syn.}	35,60 h	ε	3,264	⁵⁶Co
⁵⁸Ni	68,077 %	Ni ist stabil mit 30 Neutronen
⁵⁹Ni	{syn.}	76000 a	ε	1,072	⁵⁹Co
⁶⁰Ni	26,233 %	Ni ist stabil mit 32 Neutronen
⁶¹Ni	1,14 %	Ni ist stabil mit 33 Neutronen
⁶²Ni	3,634 %	Ni ist stabil mit 34 Neutronen
⁶³Ni	{syn.}	100,1 a	β^-	2,137	⁶³Cu
⁶⁴Ni	0,926 %	Ni ist stabil mit 36 Neutronen
⁶⁵Ni	{syn.}	2,5172 h	β^-	2,137	⁶⁵Cu
⁶⁶Ni	{syn.}	54,6 h	β^-	0,225	⁶⁶Cu

NMR-Eigenschaften

	⁶¹Ni
Kernspin	-3/2
gamma / rad/T	2,39 · 10⁷
Empfindlichkeit	0,00357
Larmorfrequenz bei B = 4,7T	17,9 M Hz

Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet.
Wenn nicht anders vermerkt,
gelten die angegebenen Daten bei Normbedingungen.

Nickel ist ein chemisches Element mit dem Symbol Ni und der Ordnungszahl 28.

Eigenschaften

Nickel ist ein silbrig weißes Metall. Im Periodensystem gehört es zur Eisen-Gruppe. Es ist hart, schmiedbar, und duktil. Nickelhaltige Erze sind: Nickelmagnetkies, Garnierit, Gelbnickelkies und Rotnickelkies.

Wegen seiner Oxidationsbeständigkeit wird Nickel in Münzen und als Überzug für andere Metalle und Legierungen wie Eisen und Messing verwendet, außerdem in chemischen Apparaten und in einigen Legierungen wie Neusilber. Nickel ist magnetisch und wird in seinen Erzen häufig von Kobalt begleitet.

Der häufigste Oxidationszustand ist +2. Seltener werden +1 und +3 Nickel-Komplexe beobachtet.

Anwendungen

Etwa 65 % des Nickels wird zur Herstellung von Edelstahl verwendet. Weitere 12 % werden für Superlegierungen verbraucht. Die restlichen 23 % verteilen sich auf legierte Stähle, Akkumulatoren, Katalysatoren (beispielsweise zur Härtung von Speiseölen), die Herstellung von chemischen Nickelverbindungen, Münzen, Gießereiprodukte und die galvanische Vernickelung, also die Beschichtung von Kunststoff, Messing und Stahl mit Nickel.

Geschichte

Nickel wurde bereits 3500 v. Chr. benutzt. Bronze aus dem Gebiet des heutigen Syriens enthielt bis zu 2% Nickel. Chinesische Schriften bezeugen, dass in Asien "weißes Kupfer" (Neusilber) zwischen 1700 und 1400 v. Chr. verwendet wurde. Da Nickelerze jedoch leicht mit Silbererzen verwechselt werden können, datieren ein Verständnis für das Metall und seine zielgerichtete Nutzung erst in neuere Zeit. Ähnlich wie beim Kobalt wurde hier ein Wort für böse Geister zum Namensgeber, man verwechselte das wertlose Nickel oft mit Silber und glaubte sich dann vom bösen Erdgeist "Nickel" betrogen.

Nickelhaltige Minerale wurden auch zur Glasfärbung verwendet. 1751 versuchte Baron Axel Frederik Cronstedt Kupfer aus Rotnickelkies zu gewinnen, erhielt stattdessen aber ein weißes Metall, das er Nickel nannte.

Die erste Münze aus reinem Nickel wurde 1881 geprägt.

Darstellung

Der durch verschiedene komplizierte Röstverfahren aus meist sulfidischen Nickel-Eisen-Kupfer-Erzen erhältliche sog. Nickel-Feinstein (bestehend aus Ni₃S₂ und Cu₂S) wird zunächst geröstet. Das dabei entstehende NiO wird mit Wasserstoff (oder Kohlenmonoxid) bei 700-800 °C zu feinverteiltem Nickel reduziert. Dieses wird durch das so genannte Mondverfahren gereinigt, welches 1890 von Ludwig Mond entwickelt wurde. Bei diesem Verfahren reagiert Nickel bei 50-100 °C mit Kohlenmonoxid zu leicht flüchtigem (daher bei diesen Reaktionsbedingungen gasförmigem) Nickeltetracarbonyl Ni(CO)₄ (Nickel in der Oxidationsstufe 0), welches nach Befreiung von Flugstäuben (schwer flüchtigen Verunreinigungen) in einem anderen Teil der Anlage bei 180-200 °C wieder zu Nickel und Kohlenmonoxid zersetzt wird. Das so erhaltene Nickel ist zu etwa 99,8 % rein. Das Kohlenmonoxid wird in den Prozess zurückgeführt.

Biologische Rolle

Viele, wenn nicht alle Hydrogenasen enthalten zusätzlich zu Eisen-Schwefel-Clustern auch Nickel. Nickel-Zentren sind ein charakteristisches Element in Hydrogenasen, deren Funktion es ist zu oxidieren anstatt Wasserstoff zu erzeugen. Das Nickelzentrum scheint seinen Oxidationszustand zu ändern, und es gibt Hinweise darauf, dass das Nickelzentrum der aktive Teil dieser Enzyme sein könnte. In der Elektrophysiologie werden Nickel-Ionen dazu verwendet, spannungsaktivierte Kalzium-Kanäle zu blockieren.

Gesundheitliche Probleme

Da viele Menschen eine Nickelallergie haben, werden Metalle und Legierungen, die mit der Haut in Kontakt kommen können, in den letzten Jahren seltener vernickelt.

Nickel ist ein Spurenelement, das im menschlichen Organismus in sehr geringen Mengen benötigt wird. Reines Nickel und seine Verbindungen wirken aber bereits ab 50 mg 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.

Siehe auch

Organometallchemie, Metallcarbonyle, Nickellegierungen

Weblinks