Sejarah Nikel, Properti, Struktur, Penggunaan, Risiko

Dia nikel Itu adalah logam transisi putih yang simbol kimianya adalah atau. Kekerasannya lebih besar dari zat besi, selain itu adalah konduktor panas dan listrik yang baik, dan secara umum, itu dianggap sedikit logam reaktif dan sangat tahan terhadap korosi. Dalam keadaan murni, dia perak dengan nuansa emas.

Pada 1751, Axel Fredrik Cronsted, ahli kimia Swedia, berhasil mengisolasinya dari mineral yang dikenal sebagai Kupfernickel (tembaga iblis), diekstraksi dari tambang kobalt dari desa Swedia. Pada awalnya, Cronsted berpikir bahwa mineral itu tembaga, tetapi elemen yang terisolasi ternyata putih, berbeda dari tembaga.

Bola nikel di mana nada emasnya ditopang. Sumber: René Rausch [CC BY-SA 3.0 (https: // createveCommons.Org/lisensi/by-sa/3.0)]

Cronsted menyebut elemen itu sebagai nikel dan kemudian ditetapkan bahwa mineral bernama Kupfernickel adalah Nicolita (Nickel Arseniuro).

Nikel diekstraksi terutama dari dua endapan: batuan beku dan segregasi lain dari magma bumi. Mineral bersifat belerang, seperti pentladita. Sumber nikel kedua adalah yang terbaru, dengan mineral nikel -rich seperti Garnierita.

Aplikasi utama nikel terletak pada pembentukan paduan dengan banyak logam; Misalnya, ia mengintervensi elaborasi stainless steel, aktivitas industri yang mengkonsumsi sekitar 70 % dari produksi nikel dunia.

Selain itu, nikel digunakan dalam paduan seperti Alnicus, paduan sifat magnetik untuk elaborasi motor listrik, speaker dan mikrofon.

Nikel mulai digunakan dalam elaborasi koin di pertengahan abad ke -19. Namun, penggunaannya saat ini telah digantikan oleh logam yang lebih murah; meskipun terus digunakan di beberapa negara.

Nikel adalah elemen penting untuk tanaman, karena mengaktifkan enzim ureasa yang mengintervensi degradasi urea menjadi amonia, dapat digunakan oleh tanaman sebagai sumber nitrogen. Selain itu, urea adalah senyawa beracun yang menyebabkan kerusakan serius pada tanaman.

Nikel adalah unsur toksisitas besar bagi manusia, ada bukti menjadi agen karsinogenik. Selain itu, nikel menyebabkan dermatitis dan perkembangan alergi.

[TOC]

Sejarah

Jaman dahulu

Pria itu tahu sejak zaman kuno keberadaan nikel. Misalnya, ditemukan di benda -benda perunggu (3500 a.C.), hadir di tanah yang saat ini milik Suriah, persentase nikel 2%.

Juga, manuskrip Cina berasumsi bahwa "tembaga putih", yang dikenal sebagai Baitong, digunakan antara 1700 dan 1400 untuk.C. Mineral diekspor ke Inggris pada abad ketujuh belas; Tapi kandungan nikel dari paduan ini (Cu-ni) tidak ditemukan sampai tahun 1822.

Di Jerman abad pertengahan, bijih kemerahan ditemukan, mirip dengan tembaga, dan disajikan bintik -bintik hijau. Para penambang mencoba mengisolasi tembaga mineral, tetapi gagal dalam upaya mereka. Selain itu, kontak dengan gangguan kesehatan yang dihasilkan mineral.

Karena alasan ini, para penambang dikaitkan dengan mineral kondisi jahat dan menugaskan berbagai nama yang mengilustrasikan kondisi ini; Sebagai "Old Nick", juga Kupphernickel (Devil's Copper). Sekarang diketahui bahwa mineral yang dimaksud adalah Nicolita: Nickel Arseniuro, Nias.

Penemuan dan produksi

Pada 1751, Axel Fredrik Cronsted mencoba mengisolasi tembaga Kupfernickel, yang diperoleh dari tambang kobalt yang terletak di dekat Hassinglandt, sebuah desa Swedia. Tapi dia hanya berhasil mendapatkan logam putih, yang sampai saat itu tidak diketahui dan memanggilnya nikel.

Pada tahun 1824, nikel diperoleh sebagai produk sampingan dari produksi kobalt biru. Pada tahun 1848, pengecoran untuk pemrosesan nikel yang ada dalam mineral pyrrotite didirikan di Norwegia.

Pada tahun 1889, nikel diperkenalkan dalam produksi baja, dan endapan yang ditemukan di Nueva Caledonia menyediakan nikel untuk konsumsi dunia.

Properti

Penampilan

Perak, berkilau dan dengan sedikit pewarna keemasan.

Berat atom

58.9344 u

Nomor Atom (Z)

28

Titik lebur

1.455 ºC

Titik didih

2.730 ºC

Kepadatan

-Pada suhu kamar: 8.908 g/ml

Dapat melayani Anda: kaca ungu

-Pada titik leleh (cair): 7.81 g/ml

Panas fusi

17,48 kJ/mol

Panas penguapan

379 kJ/mol

Kapasitas kalori molar

26.07 j/mol

Elektronegativitas

1.91 pada skala Pauling

Energi ionisasi

Ionisasi tingkat pertama: 737.1 kJ/mol

Ionisasi Tingkat Kedua: 1.753 kJ/mol

Ionisasi Tingkat Ketiga: 3.395 kJ/mol

Radio atom

Empiris 124 sore

Kovalen radio

124,4 ± 4 sore

Konduktivitas termal

90.9 w/(m · k)

Resistivitas listrik

69.3 nΩ · m pada 20 ºC

Kekerasan

4.0 pada skala Mohs.

Karakteristik

Nikel adalah logam yang ulet dan lunak dan memiliki kekerasan yang lebih besar dari zat besi, menjadi konduktor listrik dan termal yang baik. Ini adalah logam feromagnetik pada suhu normal, menjadi suhu curie 358 ºC. Pada suhu yang lebih tinggi, nikel berhenti menjadi feromagnetik.

Nikel adalah salah satu dari empat elemen feromagnetik, menjadi tiga lainnya: besi, kobalt dan gadolinio.

Isotop

Ada 31 isotop nikel, dibatasi oleh ⁴⁸Juga bukan ⁷⁸Juga tidak.

Ada lima isotop alami: ⁵⁸Juga, dengan kelimpahan 68,27 %; ⁶⁰Juga tidak, dengan berlimpah 26,10 %; ⁶¹Juga, dengan berlimpah 1,13 %; ⁶²Juga tidak, dengan berlimpah 3,59 %; Dan ⁶⁴Juga, dengan berlimpah 0,9 %.

Berat atom hampir 59 U untuk nikel menunjukkan bahwa tidak ada dominasi yang nyata di salah satu isotop (bahkan ketika ⁵⁸Juga bukan yang paling berlimpah).

Struktur dan konfigurasi elektronik

Nikel logam mengkristal dalam struktur kubik yang berpusat pada wajah (FCC). Fase FCC ini sangat stabil, dan tetap tidak berubah untuk tekanan mendekati 70 GPa; Informasi bibliografi kecil tentang fase nikel atau polimorf di bawah tekanan tinggi.

Morfologi kristal nikel bervariasi, karena ini dapat diatur sedemikian rupa sehingga mereka mendefinisikan nanotubo. Sebagai nanopartikel atau padatan makroskopis, ikatan logam tetap sama (secara teori); Artinya, itu adalah elektron yang sama dari Valencia yang menjaga atom Ni.

Menurut dua kemungkinan konfigurasi elektronik untuk nikel:

[Ar] 3d⁸ 4s²

[Ar] 3d⁹ 4s¹

Ada sepuluh elektron yang terlibat dalam ikatan logam; baik delapan atau sembilan dalam orbital 3D, bersama dengan dua atau satu di orbital 4S. Perhatikan bahwa pita Valencia praktis penuh, hampir mengangkut elektron mereka ke pita penggerak; fakta yang menjelaskan konduktivitas listrik yang relatif tinggi.

Struktur FCC Nikel sangat stabil, baja bahkan diadopsi saat ditambahkan. Dengan demikian, besi stainless dengan kandungan nikel tinggi juga FCC.

Angka oksidasi

Nikel, bahkan jika kelihatannya, juga memiliki jumlah yang berlimpah atau keadaan oksidasi. Negatif jelas mengetahui bahwa dua elektron hanya hilang untuk menyelesaikan sepuluh orbital 3D -nya; Dengan demikian, Anda dapat memenangkan satu atau dua elektron, memiliki nomor oksidasi -1 (atau^-) atau -2 (atau^2-), masing -masing.

Jumlah oksidasi yang paling stabil untuk nikel adalah +2, dengan asumsi keberadaan kation atau²⁺, yang telah kehilangan elektron orbital 4S dan memiliki delapan elektron dalam orbital 3D (3D⁸).

Ada juga dua bilangan oksidasi positif lainnya: +3 (atau³⁺) dan +4 (atau⁴⁺). Di tingkat sekolah atau sekolah menengah, hanya diajarkan bahwa nikel ada sebagai Ni (II) atau Ni (III), yang karena mereka adalah bilangan oksidasi yang paling umum dan ditemukan dalam senyawa yang sangat stabil.

Dan ketika itu adalah nikel logam yang merupakan bagian dari senyawa, yaitu, dengan atom netral atau, dikatakan bahwa ia berpartisipasi atau dihubungkan dengan jumlah oksidasi 0 (atau⁰).

Dimana nikelnya?

Mineral dan laut

Nikel merupakan 0,007 % dari kerak bumi, jadi kelimpahannya rendah. Tapi, masih merupakan logam kedua yang berlimpah setelah besi di inti cair bumi, yang dikenal sebagai Nife. Air laut memiliki konsentrasi nikel rata -rata 5,6 · 10^-4 mg/l.

Dapat melayani Anda: glukoneogenesis

Biasanya ditemukan di batuan beku, menjadi pentland, mineral yang terbentuk dari besi sulfida dan nikel [(ni, ​​iman)₉S₈], salah satu sumber utama Nickel:

ROCA terdiri dari pentland dan mineral pyrrotite. Sumber: John Sobolewski (JSS) [CC oleh 3.0 (https: // createveCommons.Org/lisensi/oleh/3.0)]

Mineral Pentlandita hadir di Sudbury, Ontario, Kanada; Salah satu deposit utama logam ini di dunia.

Pentlands memiliki konsentrasi nikel antara 3 dan 5 %, dikaitkan dengan pirotit, besi sulfida yang kaya nikel. Mineral -mineral ini ada dalam produk batu dari pemisahan magma bumi.

Lateritas

Sumber nikel penting lainnya adalah latertas, yang terdiri dari tanah kering di daerah yang hangat. Mereka miskin dalam silika dan memiliki beberapa mineral, termasuk: garnierita, magnesium dan silikat nikel; dan lemonit, mineral besi [(iman, ni) atau (oh) dengan konten antara 1 dan 2 % nikel.

Diperkirakan 60 % nikel diekstraksi dari yang terbaru, dan 40 % sisanya dari endapan sulfur magmatik.

Meteorit dan minyak

Nikel juga ditemukan dalam meteorit besi dengan paduan Kamacita dan Taenita. Kamacita adalah paduan besi dan nikel, dengan persentase 7 % darinya; Sedangkan Taenita adalah paduan yang sama, tetapi dengan persentase nikel antara 20 dan 65 %.

Nikel ditetapkan untuk senyawa organik, karena alasan ini dalam konsentrasi tinggi dalam batubara dan minyak.

China adalah produsen nikel terbesar di dunia, diikuti oleh Rusia, Jepang, Australia dan Kanada.

Aplikasi

-Nikel Dasar

Paduan

Katup diproduksi dengan paduan monel. Sumber: Heather Smith [CC oleh 3.0 (https: // createveCommons.Org/lisensi/oleh/3.0)]

Ini digunakan dalam paduan dengan besi terutama untuk elaborasi stainless steel, karena 68 % produksi nikel digunakan untuk tujuan ini.

Ini juga membentuk paduan dengan tembaga, tahan korosi. Paduan ini terdiri dari 60 % nikel, 30 % tembaga dan sejumlah kecil logam lainnya, terutama besi.

Nikel digunakan dalam tujuan resistif, magnetik dan lainnya, seperti perak nikel; Dan paduan yang terdiri dari nikel dan tembaga, tetapi tidak mengandung uang. Tabung Ni-Cu digunakan dalam tanaman desalinasi, baju besi dan koin.

Nikel memasok keuletan dan resistensi terhadap traksi terhadap paduan yang membentuk resistensi korosi. Selain paduan dengan tembaga, besi dan krom, digunakan dalam paduan dengan perunggu, aluminium, timah, kobalt, perak dan emas.

Paduan Monel terdiri dari 17 % nikel, 30 % tembaga dan dengan besi, mangan dan silikon. Itu tahan air laut, yang membuatnya ideal untuk digunakan di kapal.

Tindakan Pelindung

Nikel saat bereaksi dengan fluor membentuk lapisan pelindung elemen fluor, memungkinkan nikel logam atau paduan monel digunakan dalam saluran fluorin.

Nikel tahan terhadap aksi alkali. Untuk alasan ini digunakan dalam wadah yang mengandung natrium hidroksida terkonsentrasi. Ini juga digunakan dalam galvanoplasti untuk menciptakan permukaan pelindung untuk logam lainnya.

Penggunaan lainnya

Nikel digunakan sebagai agen pereduksi enam -logam dari kelompok platinum mineral di mana ia digabungkan; terutama dari platinum dan paladium. Busa atau mesh nikel digunakan dalam elaborasi baterai bahan bakar alkali.

Nikel digunakan sebagai katalis untuk hidrogenasi asam lemak tak jenuh sayuran, yang digunakan dalam proses elaborasi margarin. Paduan tembaga dan cu-ni memiliki aksi antibakteri pada e. coli.

Nanopartikel

Nikel nanopartikel (NPS-NI), temukan beragam penggunaan mengikuti luas permukaan terbesarnya dibandingkan dengan sampel makroskopik. Ketika NPS-NI ini disintesis dari ekstrak tanaman, mereka mengembangkan aktivitas antimikroba dan antibakteri.

Itu dapat melayani Anda: elemen kimia alami

Alasan untuk hal di atas adalah karena kecenderungan terbesarnya untuk mengoksidasi kontak dengan air, membentuk kation atau²⁺ dan spesies teroksigenasi yang sangat reaktif, yang mendenaturalisasi sel mikroba.

Di sisi lain, NPS-NI digunakan sebagai bahan elektroda dalam sel bahan bakar padat, serat, magnet, cairan magnetik, bagian elektronik, sensor gas, dll. Mereka juga katalitik, dukungan adsorben, agen pemutih dan pemurnian air limbah.

-Senyawa

Klorida, nitrat dan nikel sulfat digunakan dalam penangas nikel di galvanoplasty. Selain itu, garam sulfatnya digunakan dalam persiapan katalis dan mordan untuk pewarnaan tekstil.

Nikel peroksida digunakan dalam baterai penyimpanan. Ferritas nikel digunakan sebagai inti magnetik dalam antena di berbagai peralatan listrik.

Nickel Standborn Carbonil Membawa karbon monoksida untuk sintesis akrilat, dari asetilena dan alkohol. Gabungan barium dan nikel oksida (Banium₃) Ini berfungsi sebagai bahan baku untuk pembuatan katoda dari banyak baterai yang dapat diisi ulang, seperti Ni-CD, Ni-Fe dan Ni-H.

Kertas Biologis

Tanaman membutuhkan kehadiran nikel untuk pertumbuhan. Diketahui bahwa beberapa enzim tanaman menggunakannya sebagai kofaktor, termasuk ureasa; enzim yang mengubah urea menjadi amonia, mampu menggunakan senyawa ini dalam fungsi tanaman.

Selain itu, akumulasi urea menghasilkan perubahan dalam daun tanaman. Nikel bertindak dalam bentuk katalis untuk mendukung fiksasi nitrogen dengan legum.

Tanaman paling sensitif terhadap kekurangan nikel adalah legum (kacang dan alfalfa), gandum, gandum, plum dan buah persik. Kekurangannya dimanifestasikan pada tanaman oleh klorosis, daun yang jatuh dan kekurangan pertumbuhan.

Pada beberapa bakteri, enzim ureasa bergantung pada nikel, tetapi mereka dianggap bahwa mereka dapat memiliki tindakan ganas pada organisme yang dihuni.

Enzim bakteri lainnya, seperti overroxide dysmutase, serta glioxidase yang ada pada bakteri dan beberapa parasit, misalnya dalam tripanosom, tergantung pada nikel. Namun, enzim yang sama pada spesies yang lebih tinggi tidak bergantung pada nikel tetapi seng.

Risiko

Asupan sejumlah besar nikel dikaitkan dengan generasi dan pengembangan kanker paru, hidung, laring dan prostat paru. Selain itu, ini menyebabkan masalah pernapasan, gagal pernapasan, asma dan bronkitis. Uap nikel dapat menyebabkan iritasi paru.

Kontak nikel dengan kulit dapat menyebabkan sensitisasi, yang kemudian menghasilkan alergi, dimanifestasikan sebagai letusan kulit.

Paparan nikel kulit dapat menjadi penyebab dermatitis yang dikenal sebagai "gatal nikel", pada orang yang sebelumnya peka. Ketika kesadaran akan terjadi nikel, ia bertahan tanpa batas waktu.

Badan Internasional untuk Penelitian Kanker (IARC), menempatkan senyawa nikel di Grup 1 (ada cukup bukti karsinogenisitas pada manusia). Namun, OSHA tidak mengatur nikel sebagai karsinogen.

Direkomendasikan bahwa paparan nikel logam dan senyawanya tidak bisa lebih besar dari 1 mg/m³ selama delapan jam kerja dalam minggu kerja empat puluh jam. Ini memiliki karbonil nikel dan nikel sulfida sebagai senyawa yang sangat beracun atau karsinogenik.

Referensi

1. Muhammad Imran Din dan Anela Rani. (2016). Kemajuan terbaru dalam sintesis dan stabilisasi nanopartikel nikel dan nikel oksida: ADEPTNESS HIJAU. Jurnal Internasional Kimia Analitik, Vol. 2016, ID Artikel 3512145, 14 halaman, 2016. doi.org/10.1155/2016/3512145.
2. Ravindhranath K, Ramamorty M. (2017). Partikel Nano Berbasis Nikel sebagai Adsorben dalam Metode Pemurnian Air - Tinjauan. Orient J Chem 2017-33 (4).
3. Wikipedia. (2019). Nikel. Diperoleh dari: di.Wikipedia.org
4. Institut Nikel. (2018). Stainless Steel: Peran Nikel. Pulih dari: nickelinstitute.org
5. Para editor Eeritlopaedia Britannica. (20 Maret 2019). Nikel. Encyclopædia Britannica. Dipulihkan dari: Britannica.com
6. Troy Buechel. (5 Oktober 2018). Peran nikel dalam budidaya tanaman. Promix. Pulih dari: pthorticulture.com
7. Lentech. (2019). Tabel Berkala: Nikel. Pulih dari: lentech.com
8. Bell Terence. (28 Juli 2019). Profil logam nikel. Pulih dari: keseimbangan.com
9. Helmestine, Anne Marie, PH.D. (22 Juni 2018). 10 Fakta Elemen Nikel. Pulih dari: thinkco.com
10. DINNI NURHAYANI & AKHMAD A. Korda. (2015). Efek penambahan nikel pada sifat antimikroba, fisik, dan mekanik dari paduan tembaga-nikel terhadap suspensi Escherichia coli. Prosiding Konferensi AIP 1677, 070023. doi.org/10.1063/1.4930727