by arminmtt arminmtt

Nikel, Ni sembolü ve 28 atom numarası ile kimyasal bir elementtir. Hafif, altın bir tonu olan gümüş rengi, beyaz bir metaldir. Nikel, geçiş metallerine aittir ve sert ve sünektir. Reaktif yüzey alanını maksimuma çıkarmak için toz haline getirilen saf nikel, önemli bir kimyasal aktivite gösterir, ancak daha büyük parçalar standart koşullar altında hava ile reaksiyona girer, çünkü yüzeyde bir oksit tabakası oluşur ve daha fazla korozyonu önler (pasivasyon). Buna rağmen, saf doğal nikel, Dünya kabuğunda yalnızca çok küçük miktarlarda, genellikle ultramafik kayaçlarda [4] ve Dünya’nın atmosferi dışındayken oksijene maruz kalmayan daha büyük nikel-demir meteorların içlerinde bulunur.

Meteorik nikel, demir ile birlikte bulunur, bu elementlerin kaynağının süpernova nükleosentezinin başlıca nihai ürünleri olarak yansımasıdır. Bir demir-nikel karışımının Dünya’nın iç çekirdeğini oluşturduğu düşünülmektedir.

Nikel kullanımı (doğal bir meteorik nikel-demir alaşımı olarak) 3500 BCE kadar geriye doğru izlenmiştir. Nikel ilk olarak 1751 yılında İsveç’in Los Halsingland kobalt madenlerinde bakır cevherini yanlış tanıtan Axel Fredrik Cronstedt tarafından kimyasal element olarak sınıflandırıldı.

Axel Fredrik Cronstedt

Elementin adı, bakır-nikel cevherlerinin bakırın rafine edilmesine direnç gösterdiği gerçeğini canlandıran Alman madenci mitolojisi, Nickel (Eski Nick’e benzer) yaramaz bir sprite’inden geliyor. Ekonomik açıdan önemli bir nikel kaynağı, genellikle% 1-2 oranında nikel içeren demir cevheri limonitidir. Nickel’in diğer önemli cevher mineralleri arasında pentlandit ve garniterit olarak bilinen Ni-zengin doğal silikatların bir karışımı bulunmaktadır. Başlıca üretim alanları arasında Kanada’daki Sudbury bölgesi (meteorik kökenli olduğu düşünülmektedir), Pasifik’te Yeni Kaledonya ve Rusya’da Norilsk bulunmaktadır.

Nikel oda sıcaklığında hava ile yavaşça oksitlenir ve korozyona dayanıklı olarak kabul edilir. Tarihsel olarak, demir ve pirinç kaplamak, kimya ekipmanlarını kaplamak ve Alman gümüşü gibi yüksek gümüşi bir cilayı koruyan bazı alaşımların imalatında kullanılmıştır. Dünya nikel üretiminin yaklaşık% 9’u hala korozyona dayanıklı nikel kaplamada kullanılmaktadır. Nikel kaplama nesneler bazen nikel alerjisine neden olur. Nikel, madeni paralarda yaygın olarak kullanılmasına rağmen, artan fiyatı, son yıllarda daha ucuz metallerle değiştirilmesine neden olmuştur.

Nikel, yaklaşık oda sıcaklığında ferromanyetik olan dört elementten biridir (diğerleri demir, kobalt ve gadolimumdur) [7]. Kısmen nikele dayanan Alnico sabit mıknatısları, demir bazlı sabit mıknatıslar ve nadir toprak mıknatısları arasında orta kuvvettedir. Metal modern zamanlarda özellikle alaşımlarda değerlidir; dünya üretiminin yaklaşık% 68’i paslanmaz çelik olarak kullanılmaktadır. Nikel bazlı ve bakır bazlı alaşımlar için% 10, alaşımlı çelikler için% 7, dökümhanelerde% 3, kaplamada% 9 ve hızlı büyüyen batarya sektörü de dahil olmak üzere diğer uygulamalarda% 4 oranında başka bir ürün kullanılmaktadır. [8] Bir bileşik olarak, nikel, piller, pigmentler ve metal yüzey işlemleri için hidrojenasyon katotları için bir katalizör gibi bir dizi niş kimyasal üretim kullanımına sahiptir. [9] Nikel bazı mikroorganizmalar ve aktif bölge olarak nikel içeren enzimleri olan bitkiler için temel bir besindir.

Nikel, yüksek bir cila gerektiren hafif bir altın belirti ile gümüşi beyaz bir metaldir. Oda sıcaklığında ya da yakınında manyetik olan sadece dört elementten biridir, diğerleri demir, kobalt ve gadolinyumdur. Curie sıcaklığı 355 ° C’dir (671 ° F), yani dökme nikelin bu sıcaklığın üzerinde manyetik olmadığı anlamına gelir! .1 Nikelin birim hücresi, atomik yarıçapı veren, 0.352 nm kafes parametresi ile yüz merkezli bir küp 0.124 nm. Bu kristal yapı, en az 70 GPa basınçlara dayanır. Nikel geçiş metallerine aittir ve sert ve verimlidir.


Elektron Konfigürasyon Anlaşmazlığı

Nikel atomu, enerjiye çok yakın olan iki elektron konfigürasyonuna sahiptir [Ar] 3d8 4s2 ve [Ar] 3d9 4s1 – [Ar] sembolü, argon benzeri çekirdek yapıya atıfta bulunur. Yapılandırmanın en düşük enerjiye sahip olduğu konusunda bazı anlaşmazlıklar var. [12] Kimya ders kitapları nikelin elektron konfigürasyonunu [Ar] 4s2 3d8, [13] olarak da yazar [Ar] 3d8 4s2. [14] Bu konfigürasyon Madelung enerji siparişi kuralına uygundur; Nikel atomunun en düşük enerji durumunun bir 3d8 4s2 enerji seviyesi, özellikle 3 (f (3F) 4s2 3F, J=4 seviyesi olduğu deneysel gerçeklerle desteklenmektedir.

Bununla birlikte, bu iki konfigürasyonun her biri, ince yapı nedeniyle iki enerji seviyesine ayrılmaktadır ve iki enerji seviyesi üst üste binmektedir. [Ar] 3d9 4s1 yapılandırmasına sahip durumların ortalama enerjisi aslında [Ar] 3d8 4s2 yapılandırmasına sahip durumların ortalama enerjisinden daha düşüktür. Bu nedenle, atomik hesaplamalarla ilgili araştırma literatürü, nikelin temel durum yapılandırmasını [Ar] 3d9 4s1 olarak belirtmektedir. [12]

İZOTOPLAR

Nikelin izotopları, inatomik ağırlıkları 48 u (48Ni) ila 78 u (78Ni) arasındadır.

Doğal olarak oluşan nikel, beş kararlı izotoptan oluşur; Ni, Ni, Ni, Ni ve 64Ni, 58Ni en bol olan (% 68.077 doğal bolluk). 62Ni’den daha ağır olan izotoplar, enerji kaybı olmadan nükleer füzyon ile oluşturulamaz.

Nikel-62, 8.7946 MeV / nükleon’da, herhangi bir nüklidde nükleon başına en yüksek ortalama nükleer bağlanma enerjisine sahiptir. [16] Bağlanma enerjisi, hem 56Fe hem de 58Fe’den daha büyüktür, daha bol miktarda bulunan elementler çoğu zaman en sıkıca bağlı nüklidlere sahip olduğu şeklinde yanlış olarak belirtilir. ^ 1 “7 Bu, nikel-62’yi evrendeki en bol miktarda bulunan element olarak görüyor olsa da, Yıldız içlerinde nikelin göreceli olarak yüksek oranda foto parçalanması oranı, demirin en bol miktarda bulunmasına neden olur.7

Kararlı izotop nikel-60, 2,6 milyon yıllık yarı ömrü ile çürüyen soyu tükenmiş radyonüklid 60Fe’nin bağı bulunmaktadır. 60Fe’nin bu kadar uzun bir yarı ömre sahip olması nedeniyle, güneş sistemindeki malzemelerdeki kalıcılığı, 60Ni izotopik bileşiminde gözlenebilir farklılıklar oluşturabilir. Bu nedenle, dünya dışı materyalde mevcut olan 60Ni’nin bolluğu, güneş sisteminin kökenine ve erken tarihine dair içgörü sağlayabilir.

Bazı 18 nikel radyoizotop karakterize edilmiştir, en stabil olanı yarı ömür 76.000, 59Ni, 100 yıl 63Ni ve 6 gün 56Ni’dir. Kalan radyoaktif izotopların tümü, 60 saatten daha az yarı ömre sahiptir ve bunların çoğu, 30 saniyeden daha az yarı ömre sahiptir. Bu element aynı zamanda bir demeta durumuna sahiptir. [18]

Radyoaktif nikel-56 silikon yanma işlemi ile üretilir ve daha sonra tip Ia süpernovaları sırasında büyük miktarlarda serbest bırakılır. Bu süpernovaların orta ve geç saatlerde ışık eğrisinin şekli, nikel-56’nın kobalt-56’ya ve nihayetinde demir-56’ya elektron yakalanmasıyla bozulmaya karşılık gelir. [19] Nickel-59, yarı ömrü 76,000 yıl olan uzun ömürlü kozmogenik bir radyonükliddir. 59Ni izotop jeolojisinde birçok uygulama bulmuştur. 59Ni meteoritlerin karasal yaşını tarihlendirmek ve buz ve tortudaki dünya dışı toz bolluğunu belirlemek için kullanılmıştır. Nikel-78’in yarı ömrünün son zamanlarda 110 milisaniyede ölçülmüş ve demirden daha ağır olan elementlerin süpernova nükleosentezinde önemli bir izotop olduğuna inanılmaktadır. [20] 1999’da keşfedilen 48Ni nuclide, bilinen en protonca zengin ağır element izotopudur. 28 proton ve 20 nötron ile 48Ni, 28 proton ve 50 nötron ile 78Ni olduğu gibi “çift sihir” dir. Her ikisi de, bu nedenle proton-nötron dengesizliği ™ 1 olan nüklidler için alışılmadık şekilde kararlıdır.

OLUŞ/OLAY

Yeryüzünde nikel, en sık pentlanditte kükürt ve demir, mililitte kükürt, mineral nikelinde arsenik ve nikel galeninde arsenik ve kükürt ile birlikte oluşur. [22] Nikel genellikle demir meteoritlerde alaşım kamakit ve taenit olarak bulunur.

Nikelin büyük kısmı iki tür cevher yatağından çıkarılır. Birincisi, esas cevher mineral karışımlarının nikelöz limonit, (Fe, Ni) O (OH) ve garnizonit (çeşitli sulu nikel ve nikel bakımından zengin silikatların bir karışımı) olduğu laterit’tir. İkincisi, ana cevher mineralinin pentlandit olduğu magmatik sülfit yataklarıdır: (Ni, Fe ^ S8).

Avustralya ve Yeni Kaledonya en büyük tahmini rezervlere sahiptir (toplam % 45). Tüm dünyada ortalama% 1 nikel veya daha büyük olan belirlenmiş karasal kaynaklar en az 130 milyon ton nikel içerir (bilinen rezervlerin iki katı kadar). % 60’ı lateritlerde ve% 40’ı sülfit yataklarındadır. [23]

Kaynak: www.miningpeople.com.au

Jeofiziksel kanıtlarda, dünyadaki nikelin çoğunun dünyanın dış ve iç çekirdeklerinde olduğuna inanılmaktadır. Kamasit ve taenit, doğal olarak ortaya çıkan demir ve nikel alaşımlarıdır. Kamasit için, alaşım genellikle 90:10 ila 95: 5 arasındadır, ancak kirlilikler (kobalt veya karbon gibi) mevcut olabilirken, taenit için nikel içeriği% 20 ila% 65 arasındadır. Kamasit ve taenit ayrıca nikel demir meteorlarında da bulunur [24].

BİLEŞENLER

Nikelin en yaygın oksidasyon durumu +2’dir, ancak Ni0, Ni + ve Ni3 + bileşikleri iyi bilinmektedir ve egzotik oksidasyon durumları Ni2-, Ni1- ve Ni4 + üretilmiştir ve çalışılmıştır. [25]

Nikel (0)

Ludwig Mond tarafından keşfedilen nikel tetrakarbonil (Ni (CO ^), [26], oda sıcaklığında uçucu, yüksek derecede toksik bir sıvıdır.

Ni (CO) 4 ^ Ni + 4 CO

Bu davranış, yukarıda açıklandığı gibi nikelin arıtılması için Mond işleminde kullanılmaktadır. İlgili nikel (0) kompleks bis (siklooktadien) nikel (0), organonickel kimyasında yararlı bir katalizördür, çünkü siklooktadien (veya morina) ligandları kolayca yer değiştirir.

Nikel (I)

Nikel (I) kompleksleri nadirdir, ancak bir örnek tetrahedral kompleks NiBr (PPh3) 3’tür. Birçok nikel (I) kompleksi, K2 [Ni2 (CN) 6] ‘nın sodyum amalgam ile indirgenmesi ile hazırlanan koyu kırmızı diamagnetic K4 [Ni2 (CN) 6] gibi Ni-Ni bağına sahiptir. Bu bileşik, suyu serbest bırakan H2’de oksitlenir. [27]

Nikel (I) oksidasyon durumunun, protonların H2’ye geri dönüşümlü indirgenmesini katalize eden [NiFe-hidrojeniaz gibi nikel içeren enzimler için önemli olduğu düşünülmektedir. [28]

Nikel (II)

Nikel (II), sülfit, sülfat, karbonat, hidroksit, karboksilatlar ve halojenürler dahil olmak üzere tüm ortak anyonlarla bileşikler oluşturur. Nikel (II) sülfat, nikel metalini veya oksitleri sülfürik asit içinde çözerek, hem heksa hem de heptahidratı oluşturarak büyük miktarlarda üretilir. Galvanik nikel için kullanışlıdır. Klorür, nitrat ve sülfat gibi genel nikel tuzları, thenetal aku kompleksinin yeşil çözeltilerini vermek üzere suda çözülür [NifH ^ O ^].

Dört halojenür, oktahedral Ni merkezlerini içeren moleküllere sahip katı olan nikel bileşiklerini oluşturur. Nikel (II) klorür en yaygındır ve davranışı diğer halojenürleri açıklar. Nikel (II) klorür, nikeli veya oksidini hidroklorik asit içerisinde çözerek üretilir. Genellikle formülü genellikle NiCl2 ^ 6H2O olan yeşil heksahidrat olarak karşılaşılır. Suda çözündüğü zaman, bu tuz metal su kompleksini oluşturur, 2+ [Ni (H20) 6]. NiC | ^ 6H20’nun dehidrasyonu sarı susuz NiCl2’yi verir.

Bazı tetrakoordinat nikel (II) kompleksleri, ör. bis (trifenilfosfin) nikel klorür, hem tetrahedral hem de kare düzlemsel geometrilerde bulunur. Tetrahedral kompleksler paramanyetik iken kare düzlemsel kompleksler diamagnetiktir. Manyetik denge özelliklerine ve oktahedral komplekslerin oluşumuna sahip olduklarında, onlar sadece kare düzlemsel geometri oluşturan ağır metal grubu 10 metallerin paladyum (II) ve platin (II) ‘nin iki değerli kompleksleriyle zıtlık gösterirler. [25]

Nikelosen bilinmektedir; 20 elektron sayısına sahiptir ve nispeten dengesizdir.

Nikel (III) ve (IV)

Çok sayıda Ni (III) bileşiği bilinmektedir, bu tür ilk örnekler Nikel (III) trihalofosfinlerdir (Niin (PPh3) X3). [30] Ayrıca, Ni (III) florürlü! 31 basit tuzlar oluşturur! veya oksit iyonları. Ni (III), tiyoller ve fosfinler gibi o-verici ligandlarla stabilize edilebilir. [27]

TARİHÇESİ

Nikel cevherleri kolayca gümüş cevherleriyle karıştırılır, çünkü bu metalin anlaşılması ve kullanımı nispeten yakın zamanlara dayanır. Bununla birlikte, istemeden nikel kullanımı eskidir ve MÖ 3500’e kadar geriye doğru izlenebilir. Şu anda Suriye’den olan bronzların% 2 kadar nikel içerdiği görülmüştür. [37] Bazı eski Çin elyazmaları, BIT’de 1700 ile 1400 arasında kullanılmış olan “beyaz bakır” £ upronickel’in kullanıldığını gösteriyor. Bu Paktong beyaz bakır, 17. yüzyılın başlarında İngiltere’ye ihraç edildi, ancak bu alaşımın nikel içeriği 1822 yılına kadar keşfedilmedi. [38] Nikel-bakır alaşımının madeni paraları, Bactrian kralları Agathocles, Euthydemus II ve Pantaleon tarafından BCE 2. yüzyılda, muhtemelen Çin cupronickelinden çıkarıldı [39].

Ortaçağ Almanya’sında, Erzgebirge’de (Ore Mountains) bakır cevheri andıran kırmızı bir mineral bulundu. Bununla birlikte, madenciler ondan herhangi bir bakır çıkaramadıklarında, bakırı beslemek için yaramaz bir Alman mitolojisi olan Nikel’i (Eski Nick’e benzer) suçladılar. Buna Alman Kupferinden bakır cevheri Kupfernickel adını verdiler. Bu cevher artık bir nikel arsenit olan benikeline (aka niccolite) bilinmektedir. 1751’de Baron Axel Fredrik Cronstedt, İsveç’in Los kasabasındaki bir kobalt madeninde kupfernickel’den bakır çıkarmaya çalıştı ve bunun yerine adını mineral olan nikele verilen ruhun adını verdiği beyaz bir metal üretti. [44] Modern Almanca’da, Kupfernickel veya Kupfer-Nickel alaşım cupronickel’i belirler.

Nickeline / Nickelite

Başlangıçta, nikel için tek kaynak nadir Kupfernickel oldu. 1824’ten başlayarak, kobalt mavisi üretiminin bir yan ürünü olarak nikel elde edildi. İlk büyük ölçekli nikel eritme işlemi, Norveç’te 1848’de nikel bakımından zengin pirititten başlamıştır. 1889’da çelik üretimine nikelin girmesi, nikel talebini ve 1865’te keşfedilen Yeni Kaledonya’nın nikel yataklarını, 1875-1915 yılları arasında dünyanın arzının çoğunu sağladı. 1883, 1920’de Norilsk-Talnakh’da, 1924’te Rusya’nın Merensky resifinde ve Güney Afrika’da Merensky Resifi’nde büyük çapta nikel üretimi mümkün olmuştur.[38]

PARA BASMA

Yukarıda belirtilen Bactrian sikkelerinin yanı sıra, nikel 19. yüzyılın ortasına kadar sikkelerin bir parçası değildi.

KANADA

1922-1981 yılları arasında yapılan savaş dışı yıllarda Kanada’da (o zamanki dünyanın en büyük nikel üreticisi)% 99.9 nikel vuruldu; metal içeriği bu sikkeleri manyetik yaptı [45]. 1942-45 savaş döneminde, zırh üretimi için tasarruf etmek üzere, nikellerin çoğu ya da tamamı Kanada ve ABD sikkelerinden çıkarıldı. [41] [46]. Kanada, 1968’den 2000 yılına kadar yüksek değerli sikkelerinde% 99.9 nikel kullandı.

Ni (IV), karışık oksit BaNiO3’te bulunurken, Ni (III), nikel-kadmiyum, nikel-demir, nikel hidrojen ve nikel dahil olmak üzere bir çok şarj edilebilir pilde katot olarak kullanılan nikel oksit hidroksit içinde bulunur. metal hidrit ve bazı üreticiler tarafından Li-ion pillerde kullanılır. [32] Ni (IV), nikelin nadir bir oksidasyon durumu olmaya devam etmektedir ve çok az sayıda bileşiğin datet olduğu bilinmektedir.

İSVİÇRE

Neredeyse saf nikelin sikkeleri ilk olarak 1881’de İsviçre’de kullanıldı [7].

BİRLEŞİK KRALLIK

Birmingham, Malaya’da ticaret yapmak için 1833’te nikel madeni paralarını aldı.

BİRLEŞİK DEVLETLER

Amerika Birleşik Devletleri’nde, “nikel” veya “nick” terimi, başlangıçta 1859-1864’ten aynı alaşımın Hint Başı yüzdesi olan% 12’lik nikel 1857-58 ile bakırın yerini alan bakırcı Uçan Kartal yüzdesine uygulanmıştır. Yine daha sonra, 1865 yılında, üç yüzde nikele verilen terim, nikel ise% 25’e yükseldi. 1866’da, yüzde beş kalkan nikel (% 25 nikel,% 75 bakır) atama için uygun oldu. Alaşım oranı ile birlikte, bu terim Amerika Birleşik Devletleri’nde günümüze kullanılmıştır.

GÜNÜMÜZDE KULLANIMI


21. yüzyılda, nikel fiyatının yüksek olması, metalin bazı metallerde yer değiştirmesine neden olmuştur. Halen nikel alaşımlarından yapılan madeni paralar arasında bir ve iki euro madeni para, 5Î, 10Î, 25Î ve 50ÎU.S bulunur. paralar ve 20p, 50p, £ 1 ve £ 2UK paralar. 5p ve 10p İngiliz madeni paralarındaki nikel alaşımı, 2012’de başlayan nikel kaplamalı çelik ile değiştirildi, bazı insanlar ve halk için alerji sorunlarına yol açtı.

DÜNYA ÜRETİMİ

Dünyada her yıl yaklaşık 2 milyon ton nikel üretilmektedir. [50] Filipinler, Endonezya, Rusya, Kanada ve Avustralya, ABD Jeoloji Araştırması tarafından bildirildiği üzere dünyanın en büyük nikel üreticisidir. [23] Rusya dışındaki Avrupa’daki en büyük nikel yatakları Finlandiya ve Yunanistan’da bulunmaktadır. % 1 nikel veya daha büyük olan belirlenmiş kara bazlı kaynaklar en az 130 milyon ton nikel içerir. % 60’ı lateritlerde ve% 40’ı sülfit yataklarındadır. Ek olarak, derin denizel nikel kaynakları, özellikle Pasifik Okyanusu’ndaki okyanus tabanının geniş alanlarını kapsayan mangan kabukları ve nodüller içerisindedir.

Paslanmaz çelik ve batarya üretiminde olduğu gibi çok önemli endüstriyel kullanıma sahip olan Nikel, herhangi bir doğal kaynağın olduğu gibi, küresel olarak yeterli miktarda nikel bulundurmak veya başka bir şekilde yeni aramalarda bulunmak çok önemlidir. Küresel nikel rezervleri 2018 itibariyle, toplam küresel nikel rezervleri yaklaşık 89 milyon mt’u buldu. Bu miktardan, Endonezya 21 milyon mt’da dünyanın en büyük paya sahip oldu. Endonezya’nın ardından Avustralya, 19 milyon mt’luk nikel rezerviyle birlikte. Küresel nikel üretimi Dünya çapında 25’ten fazla ülkede madencilik nikel vardır. 2018 küresel nikel üretimi, tahmini 2.3 milyon mt’du. En büyük nikel rezervine sahip ülke olarak, 2018’de 560.000 mt üretim yapan Endonezya’nın, aynı zamanda dünyanın en büyük üreticisi olması da uygundur. Öte yandan, Avustralya, dünyanın en büyük altıncı nikel üreticisidir.

Ülkeye Göre 2018 İtibariyle Dünya Genelinde Nikel Rezervleri (Milyon Mt Cinsinden)
Kaynak: Statista.com

Nikelin karlı bir şekilde mayınlı olduğu Amerika Birleşik Devletleri’ndeki tek yer, Riddle, Oregon’dur ve burada birkaç mil kare taşıyan nikelit yüzey çökeltilerinin bulunduğu Riddle, Oregon’dur. Maden 1987 yılında kapandı [52P3].
Kartal madeni projesi Michigan’ın üst yarımadasında yeni bir nikel madenidir. İnşaat 2013 yılında tamamlandı ve faaliyetler 2014 yılının üçüncü çeyreğinde başladı. [54] Operasyonun ilk tam yılında, Kartal Madeni 18.000 ton üretti.

Ekstraksiyon ve saflaştırma

Nikel, ekstraktif metalurji ile elde edilir: % 75 saflıktan daha fazla bir metal üreten geleneksel kavurma ve indirgeme işlemleri ile cevherden ekstrakte edilir. Birçok paslanmaz çelik uygulamasında, safsızlıklara bağlı olarak % 75 saf nikel daha fazla saflaştırılmadan kullanılabilir.

Geleneksel olarak, çoğu sülfit cevheri, daha fazla rafine etmek için bir mat üretmek üzere pirometaljik teknikler kullanılarak işlenmiştir. Hidrometalurjik tekniklerdeki son gelişmeler önemli ölçüde daha saf metalik nikel ürünü ile sonuçlanmıştır. Sülfit birikintilerinin çoğu geleneksel olarak bir köpüklü yüzdürme işlemi ve ardından pirometalurjik özütleme yoluyla konsantre edilerek işlenir. Hidrometalurjik işlemlerde nikel sülfit cevherleri flotasyonla konsantre edilir (Ni / Fe oranı çok düşükse diferansiyel flotasyon) ve eritilir. Nikel matı Sherritt-Gordon işlemi ile daha da işlenir. İlk olarak, bakır, bir kobalt ve nikel konsantresi bırakarak hidrojen sülfit ilave edilerek uzaklaştırılır. Ardından, kobalt ve nikeli ayırmak için çözücü ekstraksiyonu kullanılır ve nihai nikel içeriği% 99’dan fazladır.

Elektrorafinasyon

İkinci bir genel rafine etme işlemi, metal matın bir nikel tuzu çözeltisine bırakılması, ardından nikelin elektrolitik olarak kazanılması ve ardından elektrolitik nikel olarak bir katod üzerine kaplanması yoluyla çözeltiden elektro kazanılmasıdır.

MOND SÜRECİ

En saf metal,% 99,99’dan daha büyük bir saflığa ulaşan Mond işlemi ile nikel oksitten elde edilir. [59] Süreç Ludwig Mond tarafından patentli ve 20. yüzyılın başından beri endüstriyel kullanımdaydı. Bu işlemde, nikel karbonil oluşturmak için nikel, yaklaşık 40-80 ° C’de bir kükürt katalizörü varlığında karbon monoksit ile reaksiyona sokulur.

Demir de demir pentakarbonisi verir, ancak bu reaksiyon yavaştır. Gerekirse, nikel damıtma ile ayrılabilir. Dikbalt oktakarbonil ayrıca bir yan ürün olarak nikel damıtılmasında oluşturulur, ancak uçucu olmayan bir katı verecek şekilde reaksiyon sıcaklığında tetrakobalt dodesakarbonil’e ayrışır[60].

Nikel, nikel karbonilden iki işlemden biriyle elde edilir. Pelet adı verilen onbinlerce nikel küresinin sürekli karıştırıldığı yüksek sıcaklıklarda büyük bir odadan geçirilebilir. Karbonil, nikel kürelerinin üzerine saf nikeli ayrıştırır ve biriktirir. Alternatif işlemde, nikel karbonil, ince bir nikel tozu oluşturmak için 230 ° C’de daha küçük bir odaya ayrıştırılır. Yan ürün karbon monoksit yeniden dolaştırılır ve yeniden kullanılır. Çok saf nikel ürünü “karbonil nikel” olarak bilinir [61].

Metal Değeri

Nikelin piyasa fiyatı 2006 boyunca ve 2007 yılının ilk aylarında arttı; 5 Nisan 2007 itibariyle, metal 52.300 $ / ton veya 1.47 $ / oz seviyesinde işlem görüyordu. [62] Fiyat daha sonra çarpıcı bir şekilde düştü ve Eylül 2017 itibarıyla, metal 11.000 $ / ton veya 0.31 / ozE63 $ seviyesinde işlem gördü.

ABD nikel madeni parası, 0.04 ons (1.1 g) nikel içerir; bu, Nisan 2007 fiyatında 6.5 sent değerinde, 3.75 gram bakır ile yaklaşık 3 sent değerinde, toplam metal değeri 9 sentten fazladır. Bir nikelin yüz değeri 5 kuruş olduğundan, bu metalleri kârlı bir şekilde satmak isteyen insanlar tarafından eritmek için çekici bir hedef haline geldi. Bununla birlikte, Birleşik Devletler Nane, bu uygulamanın öngörülmesiyle, 14 Aralık 2006’da, 30 gün boyunca kamuoyuna açıklanacak, 14.06.2006 tarihinde, kuruşların eritilmesi ve ihracatı suçlanan yeni yorum kuralları uygulamıştır. 10.000 dolara kadar para cezası ve / veya en fazla beş yıl hapis cezası.
19 Eylül 2013 itibariyle, bir ABD nikelinin (bakır ve nikel dahil) erime değeri 0.045 dolar olup, bu değer yüz değerinin% 90’ıdır.

Uygulamalar

Küresel nikel üretimi şu anda şu şekilde kullanılmaktadır: paslanmaz çelikte% 68; Demir dışı alaşımlarda% 10; Alaşımlı çelikte% 7 galvanik kaplamada% 9; Dökümhanelerde% 3; ve% 4 diğer kullanımlar (piller dahil) .8

Nikel, paslanmaz çelik, alniko mıknatıslar, drenaj, şarj edilebilir piller, elektro gitar telleri, mikrofon kapsülleri, sıhhi tesisat armatürlerinde kaplama, [66] ve permalloy, elinvar ve nikelli. Kaplama için ve camda yeşil bir renk tonu olarak kullanılır. Nikel, esasen alaşımlı bir metaldir ve esas kullanımı, tipik olarak çekme dayanımı, tokluk ve elastik sınırı arttırdığı nikel çeliklerinde ve nikel döküm demirlerindedir. Nikel pirinç de dahil olmak üzere diğer birçok alaşımda yaygın olarak kullanılır ve
bakır krom, alüminyum, kurşun, kobalt, gümüş ve altın ile bronz ve alaşımlar (Inconel, Incoloy, Monel, Nimonic)


Alniko nikel alaşımından yapılmış bir “at nalı mıknatısı”

Korozyona dayanıklı olduğundan nikel, zaman zaman dekoratif gümüş yerine kullanıldı. Nikel ayrıca 1859’dan sonra bazı ülkelerde ucuz bir metal madeni metal olarak da kullanıldı (yukarıya bakın), ancak 20. yüzyılın sonraki yıllarında Amerika Birleşik Devletleri ve Kanada dışındaki ucuz paslanmaz çelik (yani demir) alaşımları kullanıldı.

Nikel, bazı değerli metaller için mükemmel bir alaşım ajanıdır ve yangın tahlilinde platin grubu elementleri (PGE) toplayıcısı olarak kullanılır. Dolayısıyla, nikel, 6 PGE elemanının tümünü cevherlerden ve kısmen de altın toplayabilmektedir. Yüksek verimli nikel mayınları ayrıca PGE geri kazanımına da dahil olabilir (öncelikle platin ve paladyum); örnekler Rusya’da Norilsk ve Kanada’da Sudbury Havzası’dır.

Nikel köpük veya nikel ağ, alkalin yakıt hücreleri için gaz difüzyon elektrotlarında kullanılır. [68] [69]

Nikel ve alaşımları sık sık hidrojenasyon reaksiyonları için katalizör olarak kullanılır. Raney-nikel, ince bölünmüş bir nikel-alüminyum alaşımıdır, Raney-tipi katalizörler de dahil olmak üzere ilgili katalizörler de kullanılır.

Nikel, doğal olarak manyetostriktif bir malzemedir; bu, manyetik alanın varlığında, malzemenin uzunluğunda küçük bir değişikliğe uğradığı anlamına gelir [70] Nikelin magnetostriction değeri 50 ppm düzeyindedir ve negatif olduğunu gösterir.

Nikel, çimentolu tungsten karbür veya sert metal endüstrisinde bağlayıcı olarak kullanılır ve ağırlıkça% 6 ila% 12 oranlarında kullanılır. Nikel, tungsten karbürü manyetik hale getirir ve sertliği kobalt binde olanlara göre daha az olmasına rağmen çimentolu parçalara korozyon direnci ekler

63Ni, 100.1 yıllık yarı ömrü ile, canlı elektrot tarafından iyonlaştırmayı daha güvenilir hale getirmek için krytron cihazlarında beta partikülü (yüksek hızlı elektron) vericisi olarak kullanışlıdır.

Tüm nikel üretiminin yaklaşık% 27’si mühendislik, inşaat ve inşaat için% 10, tübüler ürünler için% 14, metal ürünler için% 20, nakliye için% 14, elektronik ürünler için% 1 ve diğer kullanımlar için% 5 olarak belirlenmiştir [8].

Biyolojik Rol

1970’lere kadar tanınmamış olmasına rağmen, nikelin bazı bitkilerin, eubakterilerin, arkaktivitelerin ve mantarların biyolojisinde önemli bir rol oynadığı bilinmektedir. Üreaz gibi nikel enzimler bazı organizmalarda virülans faktörleri olarak kabul edilir [77]. Üres, amonyak ve karbamat oluşturmak için ofürün hidrolizini katalize eder ^ 74] NiFe hidrojenazları, protonlar ve elektronlar oluşturmak için H2’nin oksidasyonunu katalize edebilir ve ayrıca ters reaksiyonu, hidrojen gazı oluşturmak için protonların azaltılmasını katalize edebilir. F430 kofaktörü olan kofaktör bir nikel-tetrapirol koenzim, metanojenik archaea’da metan oluşumunu katalize edebilen metil koenzim M redüktazda bulunur. [79] Karbon monoksit dehidrojenaz enzimlerinden biri bir Fe-Ni-S kümesinden oluşur [80] Diğer nikel taşıyan enzimler, bakterilerde ve birkaç parazitik ökaryotik tripanozomal parazitte ender görülen bir bakteri sınıfı ofuperoksit dismutas¿81] ve glikoklaz I enzimlerini içerir [82] ( Maya ve memeliler dahil daha yüksek organizmalarda, bu enzim iki değerli Zi * *) içerir.

Diyetli nikel, nikel bağımlı bakterilerin neden olduğu enfeksiyonlar yoluyla insan sağlığını etkileyebilir, ancak nikelin, kalın bağırsakta bulunan bakteriler için, prebiyotik olarak işlev görmesi için gerekli bir besin maddesi olması da mümkündür. [88] ABD Tıp Enstitüsü, nikelin insanlar için önemli bir besin maddesi olduğunu doğrulamamıştır, bu nedenle ne Tavsiye Edilen Diyet Ödeneği (BKİ) ne de Yeterli bir Alım yapılmamıştır. Diyetli nikelin Tolere Edilebilir Üst Alım Seviyesi, çözünür nikel tuzları olarak günde 1000 pg’dir. Diyet alımı,% 10’dan daha az absorbe edilerek 70 ila 100 pg / gün olarak tahmin edilir. Emilen şey idrarla atılır. [89] Nispeten büyük miktarlarda nikel – yukarıdaki tahmini ortalama yutmaya benzer – paslanmaz çelikten pişirilmiş yiyeceklere süzülür. Örneğin, 10 pişirme döngüsünden sonra atılan nikel miktarı, bir porsiyon domates sosu ortalamalarına 88 p§?] [91]

Sibirya Tuzakları volkanik püskürmelerinden salınan nikelin, en büyük tükenme olayı olan Permiyen-Triyas tükenme olayı sırasında metan üreten bir euryarchaeote archaea türü olan Methanosarcina’nın büyümesine yardımcı olduğundan şüpheleniliyor!

Toksisite

Nikelin maruz kalmasının en büyük kaynağı, nikelin bitkiler için elzem olduğu için, oral tüketimdir.! Nikel, hem gıda hem de suda doğal olarak bulunur ve insan kirliliği ile artabilir. Örneğin, nikel kaplı musluklar su ve toprağı kirletebilir; madencilik ve eritme, nikeli atık suya aktarabilir; nikel-çelik alaşımlı pişirme kapları ve nikel pigmentli kaplar, nikeli yiyeceğe bırakabilir. Atmosfer nikel cevheri rafine ve fosil yakıt yanması ile kirlenebilir. İnsanlar nikeli doğrudan tütün dumanından ve cilde takı, şampuan, deterjan ve madeni para ile temasından emebilirler. Daha az yaygın bir kronik maruz kalma şekli, hemodiyaliz yoluyladır, çünkü nikel iyonlarının izleri, albüminin şelatlama hareketinden plazmaya absorbe edilebilir.

Ortalama günlük maruz kalma insan sağlığı için bir tehdit oluşturmaz. Her gün insanlar tarafından emilen nikelin çoğu böbrekler tarafından çıkarılır ve idrar yoluyla vücuttan atılır veya emilmeden gastrointestinal kanaldan atılır. Nikel kümülatif bir zehir değildir, ancak daha büyük dozlar veya kronik solumaya maruz kalma toksik olabilir, hatta kanserojen olabilir ve mesleki tehlike oluşturur [94].

Nikel bileşikleri, sülfidik cevheri rafineri işçilerinin epidemiyolojik çalışmalarında gözlenen artmış solunum kanseri risklerine dayanarak, insan kanserojenleri [95] [96]! 97] [98] olarak sınıflandırılmaktadır. [99] Bu, sıçanlarda ve farelerde NTP biyo-tahlillerinin Ni sub-sülfid ve Ni oksit ile pozitif sonuçları ile desteklenir.! 100]! 101] İnsan ve hayvan verileri tutarlı bir şekilde oral maruz kalma yolu ile kanserojenite olmadığını gösterir ve Nikel bileşiklerinin solunmasından sonra solunum tümörleri için kanserojenlik nikel metali, şüpheli bir kanserojen olarak sınıflandırılır ağırlıklı olarak metalik maddelere maruz kalan işçilerde artan solunum kanseri risklerinin olmaması arasında tutarlılık vardır. nikel [99] ve sıçan ömrü boyunca solunum tümörlerinin eksikliği, nikel metal tozu ile yapılan inhalasyon kanserojenlik çalışmasıdır! 104] Çeşitli nikel bileşikleri ve nikel metal ile yapılan kemirgen inhalasyon çalışmalarında, bronşiyal lenf nodu hiperplazisi veya fibrozisi olan ve olmayan akciğer iltihapları artmıştır. [98]! 100]! 104]! 105] Sıçan çalışmalarında, suda çözünür nikel tuzlarının ağızdan alınması, hamile hayvanlarda perinatal mortalite etkilerini tetikleyebilir. yüksek oranda maruz kalan kadın işçilerin epidemiyolojik çalışmaları olumsuz gelişimsel toksisite etkileri göstermediğinden insanlar ile ilgilidir.

İnsanlar işyerinde nikele maruz kalabilir, solunması, yutulması ve cilt veya göz ile teması halinde. Mesleki Güvenlik ve Sağlık İdaresi (OSHA), işyeri için yasal sınırı (izin verilen maruz kalma sınırı), nikel karbonil hariç 8 saatlik iş günü başına 1 mg / m3 olarak belirlemiştir. Ulusal Mesleki Güvenlik ve Sağlık Enstitüsü (NIOSH), 8 saatlik çalışma günü başına 0,015 mg / m3’lük önerilen maruz kalma sınırını (REL) belirler. 10 mg / m3’te nikel yaşam ve sağlık için hemen tehlikelidir.! 111] Nikel karbonil [Ni (CO) 4] son ​​derece toksik bir gazdır. Metal karbonillerin toksisitesi, hem metalin toksisitesinin hem de karbon monoksitin karbonil fonksiyonel gruplarından gazdan arındırılmasının bir fonksiyonudur; nikel karbonil de aiJ-12’de patlayıcıdır]

Hassaslaştırılmış bireyler, bir kontakt dermatit olarak bilinen nikele karşı cilt teması alerjisi gösterebilir. Çok hassaslaşmış bireyler aynı zamanda yüksek nikel içerikli yiyeceklere de tepki verebilirler Pomfoliksli hastalarda nikel duyarlılığı da mevcut olabilir. Nikel, kısmen delinmiş kulaklar için mücevher kullanımından dolayı dünya çapında onaylanmış temas alerjenidir. Delinmiş kulakları etkileyen nikel alerjileri, genellikle kaşıntılı kırmızı deri ile işaretlenir. Pek çok küpe şimdi bu sorunu gidermek için nikel veya düşük salma nikel olmadan yapılmıştır. İnsan derisine temas eden ürünlerde izin verilen miktar şu anda Avrupa Birliği tarafından düzenlenmektedir. 2002’de araştırmacılar, 1 ve 2 Euro madeni paralarla salınan nikelin bu standartların çok üzerinde olduğunu bulmuşlardır. Bunun galvanik bir reaksiyonun sonucu olduğuna inanılıyor.! 117] Nikel, 2008 yılında Amerikan Temas Dermatit Derneği tarafından Yılın Alerjeni seçildi.! Nikel: “Tahminler, nikel hassasiyeti içeren kontakt dermatitin yaklaşık 1.918 milyar dolar olduğunu ve yaklaşık 72.29 milyon insanı etkilediğini öne sürüyor.

Raporlar, hem hipoksi ile indüklenebilir faktörün (HIF-1) nikel kaynaklı aktivasyonunun hem de hipoksi ile indüklenebilen genlerin yukarı regülasyonunun, hücre içi askorbatın tükenmesinden kaynaklandığını göstermektedir. Askorbatın kültür ortamına eklenmesi, hücre içi askorbat seviyesini arttırdı ve HIF-1 ve HIF-la bağımlı gen ekspresyonunun metal kaynaklı stabilizasyonunu tersine çevirdi.

KAYNAKÇA

Çevirisi:
https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Nickel&oldid=844062679

https://www.statista.com