Nikkel (2)

TARTU KESKLINNA KOOL
 
 
 
 
 
 
 
IX b klass
 
 
 
 
NIKKEL  
Referaat
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Avastamise ajaloost:
Looduslikult esinevat nikli -vase sulamit kasutati 2000 e. Kr Hiinas. 235ndal aastal e. Kr vormiti Hiinas nikli sulamist münte. Kaevurid , kes otsisid hõbedat puutusid tihti kokku sellise madalasordilise metalliga. Kaevurid nimetasid selle punaka värvusega maagi Kupfernickel'iks. Nimi tuleneb saksa keelest ja tähendab kuradivaske. Kupfer = vask, nickel = kurat. Seda nime kasutasid Ülem-Saxoni kaevurid sissekandes 1654. aastal. Esimest korda esines see nimi trükitud raamatus 1694. aastal, kui kirjeldati mittevajalikke mineraale ja maake. Aga ainele seal kirjeldust ei olnud.
1751. aastal Rootsi mineraloog Axel Fredrick Cronstedt eraldas puhastamata rauamaagi ühes Rootsi kaevanduses. Ta tuvastas selles uue pool-metalli. Paar aastat hiljem ta avastas, et see pool- metall on identne ühe talle Saksamaalt saadetud Kupfernickeli metallilise osaga. Nii uue metalli avastanud, otsustas ta säilitada nimi Kupfernickel, lühendades selle Nickel'iks. Tema avastust kinnitasid ka teised teadlased.
 
 
 
 
Asukoht tabelis.
Nikkel paigutatakse keemiliste elementide perioodilisussüsteemis VIIIB rühma. Nikli aatommass on 59 ning järjenumber 28.
Elektronvalem : 1s2 2s2p6 3s2p6d8 4s2
Elektronskeem : +28|2)8)16)2)
Elektronide arv: 28
Neutronite arv: 31
Prootonite arv: 28
Oksüdatsiooniast(m)e(d) ühendites: -I...II...IV
Kristalli struktuur: tahukeskne kuubiline
Nikli aatomi ehitus:
-1-
Energia levelid : 4
Esimene energia level: 2
Teine energia level: 8
Kolmas energia level: 16
Neljas energia level: 2
 
 
 
Elemendi saamine:
Elementide leidumisest maakoores on nikkel 25ndal kohal. Looduses leidub niklit ainult ühenditena.Tähtsamad mineraalid on nikeliin NiAs, pentlandtiin (Fe,Ni)9S8 ja milleriit NiS. Tuntakse mitmeid nikli maake, kuid peamiselt toodetakse niklit sulfiidsetest maakidest (NiS). Nende särdamisel saadakse NiO, millest metall redutseeritakse elektrikaarahjudes. Valmismetall granuleeritakse vette valamisel. Niiviisi saadud metall on väga lisanditerikas. Puhast niklit toodetakse NiSO4 elektrolüüsil.
 
 ˇ
-2-
 
Füüsikalised omadused:
Aatommass: 58,69
Sulamistemperatuur: 1453 °C
Keemistemperatuur : 2913 °C
Tihedus: 8,91 g/cm3
Värvus: hõbevalge, kollaka läikega
Agregaatolek toatemperatuuril: tahke
Tihedus tavatingimusel: 8,9 g/cm3
Kõvadus Mohsi järgi: 4
Isotoobid :
Nukliid Levimus % Mass Poolestusaeg
56Ni 0 56 6,10 päeva
57Ni 0 57 35,6 tundi
58Ni 67,88 57,9353 -
59Ni 0 58,934 7,6 •104 aastat
60Ni 26,23 59,9308 -
61Ni 1,19 60,9311 -
62Ni 3,66 61,9283 -
63Ni 0 62,93 100 aastat
64Ni 1,08 63,928 -
65Ni 0 65 2,517 tundi
 
-3-
 
 
Keemilised omadused:
Elektronegatiivsus Paulingu järgi: 1,91
Oksiidi tüüp: nõrkaluseline
Ühendid:
Fluoriidid: NiF2
Kloriidid: NiCl2 • 6H2O, NiCl2
Bromiidid: NiBr2
Jodiidid: NiI2
Hüdriidid: -
Oksiidid : NiO, Ni2O3
Sulfiidid: NiS, NiS2, Ni3S2
Seleniidid: NiSe
Telluriidid: -
Nitriidid: -
Ühendeis on Ni o.-a. valdavalt II või III.
NiO saadakse Ni(NO)3, NiCO3 või Ni(OH)2 kuumutamisel kõrgel temperatuuril, madalamal temperatuuril tekib oksiidide segu või Ni2O3.
Hüdrooksiidid: Ni(OH)2, Ni(OH)3 * Ni(OH)2 tekib roheka värvusega sademena Ni (II) soolade reageerimisel leelisega. Õhus on Ni(OH)2 püsiv, tugevate oksüdeerijate mõjul leeliselises keskkonnas tekib Ni(OH)3.
Ni(III) ühendid on ebapüsivad ja käituvad tugevate oksüdeerijatena. Ni(OH)2 oksüdatsioon võib toimuda ka elektrivoolu mõjul. Sellel põhineb raudnikkelaku laadimisprotsess. NiSO4 kristallub rohelise värvusega kristallhüdraadina NiSO44 * 7H2O vesilahusest.
Ni reageerimine hapnikuga agab temperatuuril umbes 500 C. Ni reageerimisel P-ga tekivad fosfiidid, millest temperatuurikindlaim on Ni2P. Toatemperatuuril on Ni vee ja õhu suhtes vastupidav. Vee, orgaaniliste hapete ja leeliste suhtes on Ni püsiv, aeglaselt kulgeb reaktsioon lahjendatud hapete HCl, HNO3 ja H2 SO 4 -ga. Vesilahustest kristalluvad Ni- soolad kristallhüdraatidena. Nikli keemistemperatuur on 2732.0 °C. Nikli sulamistemperatuur on 1453.0 °C.
-4-
 
 
 
Kasutusalad:
Umbes 10% Ni maailmatoodangust kulub katalüsaatorite valmistamisele. Vedelate rasvade hüdrogeenimine H2 arvel tahkeks (salomass, margariin ) toimub Ni-katalüsaatoril. Keemilises tehnoloogias rakendatakse Ni-reaktoreid, torustikke jm. seadmeid. Ni peamiseks kasutusalaks on kuuma- ja korrosioonikindlate, magnetiliste ja spetsiaalsete füüsikalis-keemiliste omadustega sulamite valmistamine. Näiteks: invar (Ni-Fe-Os-C), platiniid (Ni-Fe-C), elinvar (Fe-Ni-Cr-C), magniko (Ni-Co-Fe-Al-Cu), nikroom (Ni-Cr), nikoneel (Ni-Cr-Fe-Ti-Nb), nimmik (Ni-Co-Cr-Ti-Al), monelmetall (Ni-Cu-Fe-Mn), melhior (Cu-Ni-Mn) ning uushõbe (Cu-Ni-Zn). Ni(OH)2 oksüdatsioon võib toimuda ka elektrivoolu mõjul. Nendel sulamitel on suur elektritakistus või nad on ferromagneetikud . Sellel põhineb raudnikkelaku laadimisprotsess. Nikkeldimetüülglüooksitiivi kasutatakse värvainena huulepulkades. NiSO4 on tähtsaim nikli sool, mida kasutatakse galvanotehnikas nikeldamisvedeliku koostisosana. Nikli ühendeid kasutatakse ka keraamikatööstustest värviühenditena. Niklit kasutatakse ka müntide valmistamisel. Inglise keeles kasutusel olev sõna nickel, mis tähendab viiesendist, tuleneb just selle niklisisaldusest.
 
 
 

Elemendi bioloogiline roll

Ni lülitati biometallide nimistusse hiljuti , kuna varem ei tuntud ühtegi Ni biofunktsiooni. Ni biofunktsioonid inimorganismis on väga piiratud. Ni kuulub mõnede ensüümide koostisse. Ni sisaldav ensüüm ureaas katalüüsib uurea lagunemist ammoniaagiks. Infarkti eel suureneb inimese kehas koheselt niklisisaldus. Nikli puudusel kehas aga tekib aneemia. Nikkel osaleb mikroorganismide metabolismis, mille tulemusena vesinikust ja CO2-st moodustub metaan . Nikkel on ülimalt toksiline , niklit sisaldav tolm tekitab kopsuvähki. Sigaretisuits sisaldab väga mürgist nikkelkarbonüüli. Nikli ühendid satuvad inimkehasse enamalt joogivee ja toidu kaudu. Nikkel võib inimkehasse sattuda ka siis, kui toitu valmistada Ni-sisaldavatest toidunõudest (roostevaba teras). Paljudes riikides on 11% naistest ja 2% meestest nikli vastu allergilised. Allergia võib tekkida niklit sisaldava peenraha, kõrvarõngaste, käekellade ja kettide vastu. Inimene tarbib päevas keskmiselt 0, 3 - 0, 5 g niklit. 70 kg kohta sisaldab inimkeha 1 g niklit. Mürgine annus niklit inimkehas on 50 grammi. Nikli puudusel inimkehas tekib kasvuvaegus.
-5-
Organitest sisaldab niklit maks. Kaselehed sisaldavad niklit. Samuti mõjutab nikkel lindudel sulestiku kujunemist. Kui nikli sisaldus merevees või maapinnas on kõrge, täheldatakse loomadel erütrotsüütide suuremat arvu veres. Ning Ni- ja Fe-ühendite või Ni-ja Co-ühendite sünergeetilist (koosmõju) efekti vereloomele. Infektsiooniliste haiguste puhul normaliseerivad nikli ühendid vere hemoglobiinisisalduse. Nikli soolad stimuleerivad aminohapete sünteesireaktsioone. Loomatoitudest nikli ühendite suurendamine põhjustas loomadel silmahaiguste esinemist ning pimedaks jäämist.
 
 
 
 
 
 
-6-

Kasutatud kirjandus

Viide nr. 1 - Biometallid. Mürkmetallid. Hergi Karik lk 6, 54.
Viide nr. 2 - "Üldine ja anorgaaniline keemia" lk 405 - 406. H. Karik U. Palm V. Past.
Viide nr. 3 - http://www.zone.ee/chemistry/Ni.ht m
Viide nr. 4 - EE nr. 6 LÕUNA-NÕUD lk 625.
Viide nr. 5 - http://www.webelements.com/webelements/elements/text/Ni/key.html
Viide nr. 6 - http://chemistry.about.com/library/blni.ht m
Viide nr. 7 - http://chemistry.about.com/b/a/078046.ht m
Viide nr. 8 - http://www.chemicalelements.com/elements/ni.html
Viide nr. 9 - http://www.vanderkrogt.net/elements/elem/ni.html
Viide nr. 10 http://www.chemicalelements.com/bohr/b0028.gif /24.01.06/
-7-