Nikel

Vikipedi, özgür ansiklopedi
Atla: kullan, ara

Nikel (Ni)

H Periyodik cetvel He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba   Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra   Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Fl Uup Lv Uus Uuo  
  La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
  Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr  


Temel özellikleri
Atom numarası 28
Element serisi Zayıf metaller
Grup, periyot, blok 10, 4, d
Görünüş Parlak, hafif altın rengi ile karışık metalik ve gümüş
Nikel
Atom ağırlığı 58.6934 g/mol
Elektron dizilimi [Ar] 3d8 4s2
Enerji seviyesi başına
Elektronlar
2, 8, 16, 2
CAS kayıt numarası {{{CAS_kayıt_numarası}}}
Fiziksel Özellikleri
Maddenin hali katı
Yoğunluk 8,908 g/cm³
Sıvı haldeki yoğunluğu 7,81 g/cm³
Ergime noktası 1728 °K
1455 °C
Kaynama noktası 3186 °K
2913 °C
Ergime ısısı 17,48 kJ/mol
Buharlaşma ısısı 377,5 kJ/mol
Isı kapasitesi 26,07 J/(mol·K)
Atom özellikleri
Kristal yapısı Yüzey merkezli kübik
Yükseltgenme seviyeleri  ??
Elektronegatifliği 1,91 Pauling ölçeği
İyonlaşma enerjisi 1. 737,1 - 2. 1753,0 - 3. 3395 kJ/mol
Atom yarıçapı 135 pm
Atom yarıçapı (hes.) 149 pm
Kovalent yarıçapı 121 pm
Van der Waals yarıçapı 163 pm
Diğer özellikleri
Elektrik direnci 69,3 nΩ·m (20°C'de)
Isıl iletkenlik 90,9 W/(m·K)
Isıl genleşme 13,4 µm/(m·K) (25°C'de)
Ses hızı 4900 m/s (20 °C'de)
Mohs sertliği 4,0
Vickers sertliği 638 MPa
Brinell sertliği 700 MPa

Nikel, atom numarası 28 olan ve simgesi Ni olan kimyasal bir elementtir.

Karakteristik[değiştir | kaynağı değiştir]

Nikel Peletleri

Nikel gümüş-beyaz bir metaldir. Oldukça sert olup, periyodik cetvelde geçiş metalleri arasında yer alır. Genelde pentlandit içinde demir ve kükürt ile, milerit içinde kükürt ile, nikelinin içinde arsenik ile birlikte bulunur.

Nikelin havaya karşı gösterdiği oksitlenme direnci sayesinde; bozuk para üretiminde, kimyasal araç ve gereçlerin üretiminde ve Alman gümüşü gibi birçok alaşımın üretiminde kullanılır.

Nikel doğada genelde kobalt ile birlikte bulunur. Alaşımlar (özellikle süper alaşımlar) ve paslanmaz çelik üretiminde önemlidir. Ayrıca nikel doğal bir özelliği sayesinde manyetik bir alan içinde bir miktar boyut değiştirme kabiliyetine sahiptir. Nikelde bu değişim negatif yönde olmaktadır.

Nikelin oksitlenmiş hali genelde +2 değerliklidir ancak 0, +1, +3, +4 değerlikleri de gözlemlenmiştir. Bununla birlikte +6 değerlikli nikelin varlığı da mümkün olabilir.

Tarihçe[değiştir | kaynağı değiştir]

Nikelin tarihi MÖ 20 yılına kadar dayanmaktadır. Hatta bazı eski Çin dökümanlarında, beyaz nikelin Doğu'da MÖ 1400-1600 yıllarında kullanıldığı anlatılmaktadır. Ancak nikelin genelde gümüş ile karıştırılması sebebiyle bu bilgi kesin değildir.

Nikel içeren mineraller cama yeşil renk vermek için de kullanılmıştır. 1751'de, Baron Axel Fredrik Cronstedt bakırı nikolitten ayırmaya çalışırken, nikeli elde etti. Saf nikelden yapılmış olan bozuk paralar ise ilk defa 1881'de İsviçre'de üretildi.

Oluşum[değiştir | kaynağı değiştir]

Nikel temel olarak iki tür maden yataklağından elde edilir. Birincisi, temel minerallerin limonit (Fe, Ni)O(OH) ve garnierit (Ni, Mg)3Si2O5(OH) olan lateritik yataklardır. İkincisi ise, ana minerali pentlandit (Ni, Fe)9S8 olan magmatik sülfit yataklarıdır.

Kanada'nın Sudbury bölgesi bugün Dünya nikel üretiminin %30'unu yapmaktadır. Sadbury cevher yatağının, ilk jeolojik zamanlarda Dünya'ya vurmuş olan büyük bir meteorun sonucu olduğu tahmin edilmektedir. Günümüzde toplam nikel rezervinin %40'ı ise Rusya'nın Norilsk bölgesinde yer almaktadır. Bu bölgedeki yataklar, Rus madencilik firması MMC Norilsk Nickel tarafından işletilerek Dünya pazarına sunulmaktadır. Diğer büyük nikel yatakları ise Fransa (New Caledonia), Avustralya, Küba ve Endonezya'dadır. Tropikal bölgelerdeki yatakların çoğu, ultramafik kayaçların yoğun yağışlarla yıkanmasıyla ortaya çıkan ikinci bir konsantre olan lateritik yataklardır. Son zamanlarda yapılan çalışmalar sonucu, Türkiye'nin batısında bulunan nikel yatağının Avrupa'daki tesisler için uygun özellikte olduğu tespit edilmiştir.

Jeofiziksel kanıtlar göz önünde tutulduğunda, nikelin çoğunluğunun, Dünya'nın çekirdeğinde yoğunlaştığı tahmin edilmektedir.

Kullanım alanları[değiştir | kaynağı değiştir]

Nikel paslanmaz çelik, mıknatıs, bozuk para ve özel alaşımlar gibi birçok endüstriyel ve son kullanıcı ürünlerinde kullanılmaktadır. Ayrıca cama yeşil renk vermek amacıyla da kullanılmaktadır. Nikel herşeyden önce bir alaşım metalidir. Bu nedenle alaşım olarak birçok kullanım alanı mevcuttur. Bu alaşımlar bakır, krom, alüminyum, kurşun, kobalt, gümüş ve altın ile yapılan alaşımlardır.

Nikel ayrıca bozuk paraların üretiminde ve dekoratif gümüş yerine kullanılmaktadır. ABD'de kullanılan beş-centlik bozuk para %75 bakır içerir. 1922-81 arasında üretilen Kanada centi ise %99,9 nikel içermekteydi ve manyetik özelliğe sahipti.

Nikel(III) oksit ise birçok nikel-kadmiyum, nikel-demir ve nikel-metal hidrit şarj edilebilir pilde katot olarak kullanılmaktadır. Ayrıca atom numarası 28'dir

Üretim ve safsızlaştırma[değiştir | kaynağı değiştir]

2005'de Nikel Üretimi

Nikel metalurjik yöntemlerle üretilmektedir. Birçok sülfit cevheri, daha ileri rafinasyonda kullanılacak olan mat üretimi için pirometalurjik yöntemlerle zenginleştirilirler. Hidrometalurjide yapılan ilerlemeler sayesinde, nikel üretiminde bu teknolojilerden de faydalanılmaya başlanmıştır. Klasik sülfit cevherlerinin üretiminde, flotasyon ile elde edilen konsantre pirometalurjik işlemler ile safsızlaştırılmaktadır.

Nikel'in üretiminde son safsızlığı >%75 olan metal eldesi için geleneksel kavurma ve indirgeme işlemleri uygulanır. Son safsızlaştırmada ise Mold Prosesi uygulanır. Bu şekilde elde edilen konsantre >%99,99 saftır. Bu yöntem L. Mond tarafından patentlenmiş olup 20. yüzyılda Güney Galler'de kullanılmıştır. Bu prosese göre nikel, karbon monoksit ile 50 °C'de reaksiyona sokulur. Reaksiyon sonrası nikel gaz formuna geçerken, diğer safsızlıklarf katı halde kalır. Nikel gazı yüksel sıcaklıklardaki büyük odalara alınır. Bu odalarda ayrıştırılan nikel, peletlenerek üretilir. Alternatif olanarak, nikel gazı daha küçük odalarda 230 °C sıcaklıkta ayrıştırılarak toz olarak elde edilir. Rafinasyonda kullanılan ikinci bir yöntem ise metal matın liç işlemi ise çözeltiye alınması ve daha sonra elektrokazanım ile nikelin katot üzerinde biriktirilmesi ve böylece nikel plakalarının üretilmesidir.

Nikel sülfit cevheri ters flotasyon ile zenginleştirilerek ergitilir. Nikel sülfit flotasyon konsantresini ergitmek için MgO seviyesinin <%6 olması gerekir. Aksi halde, ergitme için gereken ısı artacağından, operayon maliyeti yükselir. Nikel matını elde ettikten sonra, ileri rafinasyon Sherrit-Gowden prosesi ile gerçekleştirilir. İlk önce hidrojen sülfit eklenerek bakır uzaklaştırılır ve ortamda sadece kobalt ve nikel kalır. Solvent ekstraksiyon ile kobalt ve nikel de ayrıldıktan sonra elde edilen konsantre >%99 nikel içerir.

Güvenlik önlemleri[değiştir | kaynağı değiştir]

Nikel meraline ve çözünebilir bileşiklerine maruz kalma miktarı, 40 saat/hafta'lık süre içinde 0,05 mg/cm3'ü geçmemelidir. Nikel sülfit buharının ve tozunun, diğer nikel bileşikleri gibi kanserojen olduğu düşünülmektedir. [Ni(CO)4] gazı çok zehirli bir gazdır. Bunun temel sebebi hem metalin oluşturduğu zehirlilik hem de karbonun oluşturduğu CO gazının zehirlilik etkisidir.

Hassas bireyler dermatit olarak bilinen ve derilerinin nikel ile temas etmesi sonucu ortaya çıkan bir alerji gösterebilirler. Özellikle kulaklara takılan mücevherlerde kullanılan nikel bu tür alerjilerin en önemli sebeplerinden biridir. Nikel alerjisi sonucu kulakta kaşınma, derinin kızarması gibi belirtiler görülebilir. Bu problem yüzünden, bugün birçok küpe nikelsiz olarak üretilmektedir. İnsan derisine temas edecek olan ürünlerdeki nikel miktarı Avrupa Birliği tarafından düzenlemeye tabi tutulmuştur. 2002'de araştırmacıların çalışmaları sonucu, bozuk para olan 1 ve 2 Avro'nun yaydığı nikel miktarının, bu düzenlemedeki değerleri aştığı görülmüştür. Bunun temel sebebinin galvanik reaksiyonlar olduğu düşünülmektedir.

Metal değeri[değiştir | kaynağı değiştir]

5 Nisan 2007 itibariyle nikel $52,300 US/mt ($52.30 US/kg) fiyatıyla işlem görmekteydi. İlginç olan, ABD'de kullanılan bozuk parada 1,25 g nikel bulunmaktadır ki bu fiyat ile 6,5 cent'e denk gelmektedir. İçindeki 3,75 g bakırın değeri de yaklaşık 3 cent olduğundan, toplam fiyat 9 cent'tir. Bununla birlikte bozuk paranın değeri 5 cent olduğundan, paranın içindeki metali eritip satmak isteyenler için önemli bir hedef haline gelmiştir. Ancak Amerika Birleşik Devletleri Darphanesi 14 Aralık 2006'da yaptığı bir düzenleme ile bozuk paranın ergitilmesini ve ticaretinin yapılmasını suç olarak değerlendirmiştir. Bu suçu işleyenler $10.000 para cezası ve/veya en fazla 5 yıl hapis cezası ile cezalandırılmaktadır.

Mevcut kullanımla, nikel kaynaklarının 90 yıl içinde tükeneceği tahmin edilmektedir.