Nickel

Symbol: Ni
Ordungszahl: 28

8. Nebengruppe (Eisengruppe)

Namensbedeutung
Entdeckung
Vorkommen
Eigenschaften
Biologische Bedeutung
Isotope
Verwendung

Namensbedeutung

Nickel: Bergkobold, der den mittelalterlichen Bergleuten die damals wertlosen Nickelerze für Kupfer vormachte. (engl.: nickel)

Entdeckung

Zwar sind Nickellegierung schon aus dem antiken Griechenland bekannt, doch sie wurden hergestellt, ohne daß man das Metall selbst kannte. So findet man in metallischen Gebrauchsgegenständen aus China, die ungefähr 2000 v. Chr. hergestellt wurden, einen Nickelanteil von bis zu 20%. Für Bergleute im Europa des Mittelalters war es ein eher störender Begleiter bei der Kupfererzgewinnung. Sie konnten es nur schwer von dem gesuchten Kupfer unterscheiden. Deutsche Bergleute erzählten sich, daß Berggeister − die sog. Nickel-Kobolde − das Kupfer verzaubert hatten und es für sie wertlos machten. 1751 erkannte der schwedische Bergbauingenieur Axel F. Cronstedt die wahre Natur des Elements. Dennoch setzte sich die Erkenntnis, daß es sich beim 'Kupfernickel' nicht um eine besondere Form von Kupfererz, sondern um ein eigenständiges Element handelte nur langsam durch. Den Streit konnte erst T. Bergman beendet, indem er 15 Jahre nach der Entdeckung Nickel mit wesentlich höheren Reinheitsgrad herstellte. Aber erst seit Mittel des 19. Jahrhundert erlangte das Metall wirtschaftliche Bedeutung, nachdem der Engländer Michael Farraday 1843 ein Verfahren zur galvanischen Vernickelung vorgestellt hatte.

Vorkommen

Der Anteil von Nickel am Aufbau der Erdkruste liegt bei ca. 0,009 Gewichtsprozent. Der Kern der Erde hat dagegen einen höheren Anteil des Metalls, da er im wesentlichen aus Eisen und Nickel besteht. Exakte Angaben über die Anteile lassen sich aber nicht machen. Auch Eisenmeteoriten enthalten ungefähr 8% Nickelerz. Nur an Stellen, wo solche Meteorite aufgetroffen sind, kommt Nickel gediegen vor. Ansonsten tritt es unter natürlichen Bedingungen nur gebunden in Erscheinung. Das Metall ist häufig mit Cobalt, Antimon und Arsen vergesellschaftet. Zumindest in kleinen Mengen kommen seine Mineralien praktisch überall vor. Die bekanntesten sind: Garnierit, Gelbnickelkies (Nickelblende), Nickelmagnetkies, Pyrrhotin und Nickelit (Rotnickelkies). Von wirtschaftlicher Bedeutung ist die Gewinnung von Magnetkies und Garnierit. Abbauwürdige Vorkommen findet man in Kanada (Magnetkies), der GUS, Australien und Kuba.

Eigenschaften

Nickel ist ein verformbares, dehnbares, silbrig-weißes Metall, das die kubisch-dichteste Metallgitterstruktur aufweist. Entsprechend der Mohs'schen Skala beträgt seine Härte 3,8. Nickel wird durch eine dünne Oxidschicht passiviert, so daß es gegen Luft und Wasser sehr beständig ist. Abgesehen von konzentrierter Salpetersäure wird es von Säuren langsam unter Freisetzung von Wasserstoffgas zersetzt. In Alkalilaugen ist es nicht löslich. Das Metall bildet leicht Legierungen mit Eisen, Kupfer, Mangan etc. aus. In Verbindungen spielt praktisch nur die Oxidationsstufe +2 eine Rolle, obwohl zum Teil auch +4, +3 und +1 vorkommen. Wichtige Nickel-Verbindungen sind: Nickel(II)-chlorid, Nickel(II)-oxid, Nickel(II)-hydroxid, Nickel(II)-sulfat und Nickel(II)-nitrat. Nickel hat die Fähigkeit zur Bildung sog. Chelat-Komplexe, die sich durch zum Teil intensive Färbungen auszeichnen.

Biologische Bedeutung

Für manche Organismen ist Nickel essentiell. Besonders für Pflanzen und Kleinstlebewesen ist es ein wichtiger Mikronährstoff. Es gibt bisher ungesicherte Hinweise darauf, daß es auch für den Menschen lebensnotwendig ist. Im Körper eines Erwachsenen mit einem durchschnittlichen Körpergewicht von 70 kg findet man eine Gesamtmenge von 1 mg. Die Toxizität metallischen Nickels und seiner anorganischen Verbindungen kann als gering betrachtet werden. Nickel-Stäube stehen in Verdacht, cancerogen zu sein. Nickel kann als Schmuck verarbeitet und ständig getragen zu allergischen Hautreaktionen und Dermatitis führen. Nickeltetracarbonyl ist für seine teratogene Wirkung bekannt. Der TRK-Wert in Deutschland für metallisches Nickel wurde mit 0,5 mg/m3 festgelegt.

Isotope

Nickel hat fünf stabile Isotope. Den größten Anteil hat Ni-58 mit 68,3%. Danach folgen Ni-60 (26,1%), Ni-61 (1,1%), Ni-62 (3,6%) und Ni-64 (0,9%). Insgesamt neun Radionuklide sind bekannt. Die längsten Halbwertszeiten haben Ni-59 mit 75.000 Jahren und Ni-63 mit 100 Jahren. Am schnellsten zerfällt 53 mit einer Halbwertszeit von 45 Millisekunden.

Verwendung

Die Reserven an nach heutigen Gesichtspunkten abbauwürdigen Nickelvorkommen liegen zwischen 70 und 170 Millionen Tonnen. Gegenwärtig werden weltweit jährlich zwischen 500.000 und 900.000 Tonnen gefördert. Nickel ist in bedeutendes Legierungsmetall, das zur Stahlveredelung verwendet wird. Bekannte Nickellegierungen sind Neusilber (10-26% Nickelanteil), Konstantan (40- 60%), Nickelin (ca. 31%) und Monel (40-65%). Durch Vernickelung werden Metalloberflächen korrosionsbeständig. Es wird in Batterien und Akkus (Nickel-Cadmium) verarbeitet. Außerdem ist es Tiegelmaterial und Bestandteil von Münzen und Katalysatoren.

Rutherford Online - Lexikon der Elemente 2006
Elementbeschreibungen: Nickel
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