Никелът е един от най-важните преходни метали на съвременната индустрия. Отличава се със сребристо-бял блясък, висока устойчивост на корозия и способност да образува здрави сплави с други метали.
| Никел | |
 | |
| Информационна таблица | |
| Параметър | Информация |
|---|---|
| Име на елемента (български) | Никел |
| Латинско / международно наименование | Nickel |
| Химичен символ | Ni |
| Пореден номер (атомно число) | 28 |
| Период и група в таблицата | 4-ти период, 10-та група |
| Блок (s, p, d, f) | d-блок |
| Категория / тип елемент | Преходен метал |
| Атомна маса | 58.6934 g/mol |
| Изотопи | Ni-58, Ni-60, Ni-61, Ni-62, Ni-64 |
| Средна атомна маса | 58.69 u |
| Плътност | 8.90 g/cm³ |
| Температура на топене | 1455°C |
| Температура на кипене | 2913°C |
| Кристална структура | Кубична (face-centered cubic) |
| Цвят / външен вид | Сребристобял метален блясък |
| Агрегатно състояние при 20°C | Твърдо |
| Откривател / година на откриване | Аксел Фредерик Кронстедт, 1751 г. |
| Място на откриване | Швеция |
| Етимология на името | От нем. Kupfernickel – „фалшива мед“ |
| Окислителни степени | +1, +2, +3 |
| Електронна конфигурация | [Ar] 3d⁸ 4s² |
| Електроотрицателност (Паулинг) | 1.91 |
| Йонизационна енергия | 737 kJ/mol |
| Ковалентен радиус | 1.24 Å |
| Атомен радиус | 1.49 Å |
| Топлопроводимост | 90.9 W/m·K |
| Електрическа проводимост | 14.3 ×10⁶ S/m |
| Магнитни свойства | Феромагнитен до 358°C |
| Основни минерали и съединения | Пентландит, гарниерит, милерит |
| Разпространение в природата | В никелови и медни руди, метеорити |
| Начини за получаване / добив | Пирометалургични и хидрометалургични методи |
| Основни производители | Русия, Канада, Индонезия, Австралия, Филипини |
| Основни приложения | Неръждаема стомана, батерии, сплави, катализатори |
| Биологично значение | Микроелемент в ензими |
| Токсичност и безопасност | Потенциално токсичен и алергенен |
| Използване в индустрията | Металургия, електроника, енергетика |
| Използване в медицината / фармацията | Изотоп Ni-63 за сензори |
| Ядрени свойства | Стабилни и радиоактивни изотопи |
| Влияние върху околната среда | Замърсяване при минна дейност |
| Методи за рециклиране | Рециклиране на неръждаема стомана и батерии |
| Глобално годишно производство | ~3 милиона тона |
| Историческо значение | Използван в монети и инструменти |
| CAS номер | 7440-02-0 |
| PubChem CID | 935 |
| Код по IUPAC / ISO | Ni, ISO 28 |
| Символика и културно значение | Символ на издръжливост и технологичен прогрес |
Химичният му символ е Ni, а атомният му номер – 28. Благодарение на своите физикохимични качества, никелът се използва в производството на неръждаема стомана, батерии, катализатори и електроника. Той е и един от най-магнитните метали в природата, което му придава ключова роля в магнитните и електротехнически приложения.
Открит през XVIII век, никелът се превръща в символ на устойчивост, иновации и технологичен прогрес.
Химични и физични свойства
Никелът е твърд, ковък и устойчив метал със сребристо-сив до леко златист оттенък. Плътността му е 8.90 g/cm³, а температурата на топене – 1455°C. Той принадлежи към групата на желязото и кобалта, като е също феромагнитен при температура до 358°C (точката на Кюри).
Химически никелът проявява предимно валентност +2, но образува и съединения с други степени на окисление. Отличава се с устойчивост на въздух и вода, поради образуването на тънък, но плътен оксиден слой, който го предпазва от корозия.
Това свойство е основната причина никелът да бъде незаменим в производството на неръждаема стомана и устойчиви сплави.
Историческо откриване
Никелът е открит през 1751 г. от шведския химик Аксел Фредерик Кронстедт (Axel Fredrik Cronstedt). Той доказал, че металът, съдържащ се в руда, наречена Kupfernickel („фалшива мед“), е нов елемент. Миньорите в Германия давали това име на руди, които изглеждали като медни, но не давали мед при топене.
Оттук идва и названието „никел“ – от германската дума Nickel, означаваща „дяволче“ или „зъл дух“.
Разпространение и находища
Никелът е петият по разпространение метал в земната кора, като средната му концентрация е около 84 ppm. Среща се основно в сулфидни и силикатни руди, като пентландит, гарниерит, милерит и николит. Най-големи находища има в Русия (Норилск), Канада (Съдбъри), Индонезия, Филипините, Австралия и Нова Каледония.
Африка също притежава значителни резерви, особено в Мадагаскар и Южна Африка. В България никелови руди са откривани в малки количества в Родопите, но не се експлоатират промишлено.
Добив и производство
Никелът се извлича чрез пирометалургични и хидрометалургични методи. Най-често се добива като страничен продукт при преработката на медни и кобалтови руди. При хидрометалургичния процес (например методът на Шерит–Гордън) никеловите йони се редуцират от водни разтвори до метален никел. Полученият метал се рафинира електролитно, като чистотата му може да достигне 99.99%.
Приложения в индустрията
Никелът е изключително универсален метал. Основните му приложения включват:
- Производство на неръждаема стомана (около 70% от световното потребление): придава корозионна устойчивост и механична здравина.
- Акумулаторни батерии: използва се в никел-метал-хидридни (NiMH) и никел-кадмиеви батерии, както и в литиево-йонните системи.
- Катализатори: никелът ускорява хидрогенизационни реакции и е основен катализатор в химическата и петролна промишленост.
- Електроника: прилага се в магнитни носители, проводници и микросплави.
- Монети и декоративни приложения: никелът придава красив блясък и устойчивост на износване, което го прави идеален за покрития и монетосечене.
Биологично значение
Никелът е микроелемент, необходим в малки количества за някои ензимни процеси при растенията и животните. При хората той подпомага метаболизма на желязото и функционирането на черния дроб. В големи концентрации обаче никелът може да бъде токсичен и да предизвика алергични реакции или канцерогенен ефект при хронично вдишване на прахове.
Затова се използват защитни мерки при работа с никелови съединения.
Екологично значение и устойчивост
Добивът на никел има сериозно влияние върху екосистемите – особено при откритите мини в тропическите райони. Замърсяването с тежки метали може да засегне почвата и водите. Затова голяма част от световните производители днес насочват усилия към екологично добиване и рециклиране на никел.
Рециклираният метал запазва напълно качествата си, като намалява въглеродния отпечатък с над 90%.
Интересни факти
Никелът е феромагнитен метал, но губи магнитността си над 358°C. Има значително присъствие и във метеорити, където често се среща в сплав с желязо. Радиоактивният изотоп Ni-63 се използва в ядрени батерии и детектори на дим.
Името на САЩ-ската 5-цента монета „nickel“ идва именно от съдържанието на никел в сплавта. Неръждаемата стомана съдържа обикновено 8–12% никел, което я прави устойчива на корозия дори в морска среда.