Ireki menu nagusia

Nikel

28 zenbaki atomikoa duen elementu kimikoa

Nikela elementu kimiko bat da, Ni ikurra eta 28 zenbaki atomikoa dituena. Disdira metalikoa dauka eta zilar-zuridun kolorea du. Nikela trantsizio metala da, taula periodikoan 12. taldean eta 4. periodoan aurkitzen da eta gogorra eta duktila da. Nikelaren hautsa nahiko erreaktiboa da, bere gainazala handitu egin delako, baina nikelaren zati handiagoak astiroago erreakzionatzen dute, pasibazioa gertatzen delako. Nikel metal purua arraroa da baina Lurraren lurrazalean aurkitu daitezke kantitate oso txikietan arroka ultramafikoetan normalean, eta oxigenoarekin kontatuan egon ez diren nikel-burdin meteoritoetan.

Nikela
Electrolytic nickel.jpg

28

KobaltoaNikelaKobrea
   
 
28
Ni
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
Ezaugarri orokorrak
Izena, ikurra, zenbakia Nikela, Ni, 28
Serie kimikoa trantsizio-metalak
Taldea, periodoa, orbitala 10, 4, d
Masa atomikoa 58,6934(2) g/mol
Konfigurazio elektronikoa [Ar] 3d8 4s2
Elektroiak orbitaleko 2, 8, 16, 2
Propietate fisikoak
Egoera solidoa
Dentsitatea (0 °C, 101,325 kPa) 8,908 g/L
Urtze-puntua 1.728 K
(1.455 °C, 2.651 °F)
Irakite-puntua 3.186 K
(2.913 °C, 5.275 °F)
Urtze-entalpia 17,48 kJ·mol−1
Irakite-entalpia 377,5 kJ·mol−1
Bero espezifikoa (25 °C) 26,07 J·mol−1·K−1

Lurrun-presioa

P/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k
T/K 1.783 1.950 2.154 2.410 2.741 3.184
Propietate atomikoak
Kristal-egitura kubikoa, aurpegietan zentratua
Oxidazio-zenbakia(k) 4 [1], 3, 2, 1 [2] (oxido basiko ahula)
Elektronegatibotasuna 1,91 (Paulingen eskala)
Ionizazio-potentziala 1.a: 737,1 kJ/mol
2.a: 1.753,0 kJ/mol
3.a: 3.395 kJ/mol
Erradio atomikoa (batezbestekoa) 135 pm
Erradio atomikoa (kalkulatua) 149 pm
Erradio kobalentea 121 pm
Van der Waalsen erradioa 163 pm
Datu gehiago
Eroankortasun termikoa (300 K) 90,9
Soinuaren abiadura 4.900 m/s
Isotopo egonkorrenak

Nikelaren isotopoak

iso UN Sd-P D DE (MeV) DP
56Ni Sintetikoa 6,075 e ε - 56Co
γ 0,158, 0,811 -
58Ni %68,077 Ni egonkorra da 30 neutroirekin
59Ni Sintetikoa 76.000 u ε - 59Co
60Ni %26,233 Ni egonkorra da 32 neutroirekin
61Ni %1,14 Ni egonkorra da 33 neutroirekin
62Ni %3,634 Ni egonkorra da 34 neutroirekin
63Ni Sintetikoa 100,1 u β 0,0669 63Cu
64Ni %0,926 Ni egonkorra da 36 neutroirekin

Nikela meteoritoetan burdinarekin agertzen da konbinatua, supernoben-nukleosintesiaren ondorioz sortu direlaren seinalea. Nikel-burdina nahastea Lurraren barne nukleoa osatzen duela uste da.

Nikelaren lehenengo isolamendua 1751. urtean egin zen Axel Fredrik Cronstedt suediarraren eskutik. Bere izena alemaniar mitologiatik dator, espiritu bihur baten izenetik; honek nikelaren aurkikuntzari erreferentzi egiten dio, bere aurkitzaileak kobrearekin nahasi zuelako.

Metala oso astiro oxidatzen da airearekin kontaktuan. Giro tenperaturan eta korrosioarekiko erresistentea dela kosideratzen da. Historian zehar erabilia izan da letoia eta burdina bainatzeko. Gaur egun nikelaren %9-a oraindik erabiltzen da metalak bainatzeko eta korrosioa saihesteko. Nikelaren produkzio mundialaren kantitate gehiena altzairu herdoilgaitza egiteko erabiltzen da.

EzaugarriakAldatu

 
Nikela

Propietate atomiko eta fisikoakAldatu

Nikela metal zilarkara zuria da, distira handikoa. Trantsizio-metalen taldekoa da, gogorra eta moldagarria da. Ingurune tenperaturan magnetikoa den metala da; propietate hau 4 elementuk bakarrik daukate; Burdina, Kobaltoa, Gadolinioa eta Zinka. Gehienetan beste elementu batzuekin konbinatuta ageri da Lurrean: sufrearekin eta burdinarekin pentladitan, sufrearekin milleritan, edo artsenikoarekin nikelinan.[1][2][3]

 
Nikel nanokristal baten mikrografia, karbonozko nanotutu batean; eskala barra 5nm

Nikelaren oxidazio-egoera arruntena +2 da, nahiz eta 0, +1, +3 eta +4 egoerak ere behatu diren; kasu batzuetan -2 eta -1-rekin aurkitu daiteke. Badirudi +6 oxidazio-egoeran ere egon daitekeela, baina egin diren behaketak eztabaidagarriak dira oraindik. Nikela-62 nukleorik egonkorrena da elementu guztien artean; Burdina-56 baino egonkorragoa da.

Kromoaren, aluminioaren eta titanioaren forma masiboekin gertatzen den bezala, nikelak oso motel erreakzionatzen du airearekin kontaktuan. Airean oso iraunkorra denez eta oxidazioarekiko geldoa denez, txanponak egiteko erabiltzen da, bai eta burdina, letoia, etab. nikeleztatzeko, tresna kimikoetan eta zenbait aleaziotan ere. Magnetikoa da eta askotan kobaltoarekin batera agertzen da. Oso estimatua da aleazioak eratzeko (bereziki superaleazioak) eta batez ere altzairu herdoilgaitza egiteko.

Nikela elementu ferromagnetikoa da. Era berean, material magnetostriktiboa da, alegia, forma-aldaketa txikiak jasaten ditu eremu magnetiko baten pean jartzen bada.[4] Nikelaren kasuan aldaketa hau negatiboa da, hau da, txikitu egiten da.

Bere Curie tenperatura 355ºC da, tenperatura hori igarota, bere propietate magnetikoa galtzen du. Nikelak gelaxka-unitatea  gorputzean zentraturiko sistema kubikoan (bcc) kristaltzen du. Estruktura kristalino hau egonkorra da gutxienez 70GPa arte. Trantsizio metala da, gogorra eta harikorra. Bere dentsitatea 8908 kg/m3 da eta bolumen molarra 6,59cm3. Honen elektronegatibitatea Pauling eskalan 1,91koa da.

IsotopoakAldatu

Nikelaren isotopoaen pisu atomikoa 48tik (48Ni) 78ra (78Ni) joan daiteke baina isotopo egonkorrak 58Ni, 60Ni, 61Ni, 62Ni eta 64Ni, 58Ni izanda isotoporik ageriena (%68,077).

Nikel-62 isotopoa, bere nukleoa apurtzeko energia gehien behar duen nukleoa isotopoa da, 8.7946MeV/nukleolo. Horregatik uste ahal da Nikel-62 izango dela metal astun ugariena, baina isotopo honen fotodesintegrazio maila altuak izarren barnean burdina urgariena izatea dakar.

Isotopo egonkorra, Nikel-60 da, Burdina-60-ren nukleoaren deskonposaketatik. Honen erdibizitza denbora 2,6 milioi urtekoa da, eta bizitza hain luzeak sortu ditu bariazio isotopiko ezberdinak 60Ni isotopoarentzat.

Nikelaren 18 erradioisotopo klasifikatuak izan dira, 59Ni egonkorrena izanik, 76.000 urteko erdibizitza izanda, 63Ni 100 urtekoa eta 56Ni 6 egunekoa. Beste isotopo erradioaktiboen bizitza 60 ordu baino txikiagoa da.

KonposatuakAldatu

Nikelaren oxidazio egoera ohikoena +2 da; baina Ni0 , Ni+ eta Ni3+ ere ezagunak dira. Oxidazio egoera exotikoenak Ni2- , Ni1- eta Ni4+ aztertuak eta ekoiztuak izan dira.

 
Tetrakarboinilnikel  

Nikel (0)Aldatu

Nikel tetrakarbonilikoa (Ni(CO)4), Ludwin Mond-ek aurkitu zuen, likidoa giro tenperaturan, sukoi eta toxikoa da. Berotzean deskonposatzen da nikel eta karbono monoxidora hurrengo erreakzioaren bitartez: (Ni(CO)4 (l) → Ni (s) + 4 CO(g)

Baita aipagarria da Nikel bis(ziklooktadienoa) katalizatzaile gisa erabiltzen da organinikelaren erreakzioetan.

Nikel (I)Aldatu

Nikel (I) konplexuak ez dira bat ere ohikoak, baina adibide bat NiBr(PPh3)3 konplexu tetraedrikoa da. Nikel (I) konplexuek Ni-Ni lotura pairatzen dute; K4[Ni2(CN)6] gorri ilun diamagnetikoa bezala, K2[Ni2(CN)6] ren erredukzioa sodio amalgamaren bidez. Konposatu hau urarekin oxidatzen da, H2 askatuz. Biokimikan, Nikel (I)-a garrantzi handikoa dela esaten da nikledun mizeletarako; [NiFe]-hidrogenasak adibidez, protoien erredukzio itzulgarria H2-ra pasatzeko katalizatzaile modura  erabiliz.

 
Nikel(II)-aren konplexuen kolore ezberdinak ur disoluzioan, ezkerretik hasita:  

Nikel (II)Aldatu

Nikel (II) konposatuak ia anioi guztiekin aurkitu daiteke, sulfuro, sulfato, karbonato, hidroxido, haluro eta karboxilatoetan. Nikel sulfatoa kantitate handietan lortzen da industrian, nikel oxidoa azido sulfurikoaren disoluzioan disolbatuz. Normalean nikelaren gatzak uretan disolbatzean nikelak aquakonplexua eratuko du [Ni(H2O)6]2+ (aq) eta disoluzioari kolore berdea emango dio.

Nikelak eratzen dituen gatzetan, Ni2+ koordinazio oktaedriko eta tetraedrikoan agertzen da.

Nikel (III) eta (IV)Aldatu

Ni(III) konposatu ugari ezagunak dira, lehenengo adibidea Nikel(III) trihalofosfinek (NiIII(PPh3)X3) izanda. Gainera  Ni(III)ak gatz sinpleak eratzen ditu oxido ioiekin edo fluoruroarekin. Ni(III) egonkortu daiteke ligando σ-emaileekin; fosfinekin adibidez. BaNiO3 oxido mistoan Ni(IV) dago, non, nikel oxido hidroxidoan Ni(II) dagoen. Hau oso erabilgarria da katodo modura  berriz kargatu daitezken baterietan ; nilek-kadmio, burdin- nikel, hidrogeno-nikel, metal nikel hidruroa eta zenbait enpresek Li-ioi baterietan erabiltzen dute. Baina, Ni(IV)-ek nikelaren oxidazio-egoera arraro da eta oso konposatu gutxi ezagutzen dira egunerarte.

Ugaritasuna eta lorpenaAldatu

 
Windmastäten patroia nikel-burdinaren bi egiturak erakusten, kamazita eta taenita, meteorito batetik lortua.

Lurrean nikela, nikela(II) sulfuro eran agertzen da gehien, eta burdinarekin pentladitan. Sufrearekin mileritan, artsenikoarekin nikelitan eta sufre eta artsenikoarekin galenan. Askotan nikela meteoritoetan agertzen da, kamazita eta taenita moduan 0 oxidazio egoeran. Nikela bi ore ezberdinetatik lortzen da, lehenengoa laterita da non mineralen konposaketa nagusia nikeldun limonita (Fe,Ni)O(OH) den, eta garnierita (nikel(III) hidratatu eta nikel(II) silikatoak). Bigarrena sulfurodun biltegi magmatikoetatik non mineral nagusia pentlandita da (Ni,Fe)9S8. Metodo normalena, minerala airearekin berotzea eta gero kokearekin erreduzitzea %75eko purutasuna duen nikela lortzen da eta normalean aleazio gehienetarako nahikoa da. Horrela nikela oso purutasun handiarekin lortu nahi bada elektrolisiaren bitartez eratzen da Mond prozesua jarraituz.

AplikazioakAldatu

Nikelaren produkzioa mundu mailan horrela banatuta dago: %68a altzairu erdoilgaitza egiteko erabiltzen da, %10a ez-burdindun aleazioetan erabiltzen dira, %9a metal bainuetarako, %7a altzairu produkzioetarako, %3a fundizioetarako eta beste %4a beste erabiletarako erabiltzen da, baterien [5] produkzioa beraien artean.

Honetaz aparte, nikel purua kirurgiako tresnen fabrikazioan erabiltzen da, eta prozesu industrial askoren katalizatzaile bezala, eta estaltze elektrolitiko bezala (nikelaturik) beste metalak babesteko, etab.Altzairu oxidagaitzen fabrikazioan erabiltzen da baita ere, brontzeetatik nikeleraino.

Garrantzi biologikoaAldatu

Nikelak garrantzi handia dauka landakuntza prozesuetan eta mikrobio askorentzat esentziala suertatzen den metala da, non H2 aren oxidazioan, H2 produkzioan eta CO2 erredukzio prozesuetan parte hartzen duten entzimetan ageri den [6], gainera gaur egun prozesu hauek oso interesgarriak dira energia berriztagarrien inguruan. Bizitza forma nagusiagoetan ez da hain presente aurkitzen. Helicobacter pylori izeneko sabeleko bakterio batek erabiltzen du ureasa entzimaren metal katalitiko bezala, honek ultzerak eta sabeleko minbizia ekar dezake. Gatz gehienak ez dira toxikoak, [Ni(CO)4] izan ezik oso toxikoa dela nahiz eta kontzentrazio baxuetan aurkitu.

Segurtasun-neurriakAldatu

Nikelarekiko iturririk handiena dieta da, nikela landareentzat [7] funtsezkoa delako. Modu naturalean uretan eta elikagaietan aurki daiteke; giza poluzioagatik kantitate hauek handitu daitezke. Atmosferan, nikel-mineral fintzea eta erregai fosil-errekuntzagatik nikelez kutsatuta egon daiteke. Absorbitzeko modu zuzena tabakoa eta azalarekiko kontaktua dira, bitxiak, txanpoak, garbitzeko produktuak eta txanponetatik; horregatik mundu guztian egiaztatutako kontaktu alergeno nagusia da. Eguneroko nikelarekiko esposizioak ez du giza osasunean eraginik erakartzen; esposizio horretatik absorbitutakoa giltzurrunengatik eta pixan zeharreko gorputzetik kanporatzen du edo traktu gastrointestinalean zehar kanporatzen du xurgatu gabe. Uretako nikel-gatz disolbagarriko aho ingestioak hilkortasun perinataleko efektuak eragin ditzake ernaldutako animaliengan; baina,  kontaktu handia daukaten langileek ez dute toxikotasuneko aurkako efekturik erakutsi garapenean. Nikelaren-konposatuak sailkatzen dira giza kartzinogeno bezala, arnas minbiziaren arriskuaren igoeraren arabera [8][9][10]. Nikel karboniloa lehergaia da airean.

ErreferentziakAldatu

  1. Los Alamos National Laboratory – Nickel
  2. National Pollutant Inventory - Nickel and compounds Fact Sheet
  3. High nickel release from 1- and 2-euro coins (Nature Abstract)
  4. UCLA - Magnetostrictive Materials Overview
  5.   Strassburg, F. Werner; Institute, Nickel (2019-02-14) Nickel Alloys Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA 1–14. or. ISBN 9783527306732 . Noiz kontsultatua: 2019-04-01 .
  6.   Nickel and its surprising impact in nature Wiley 2007 ISBN 9780470028131 PMC 123502151 . Noiz kontsultatua: 2019-04-01 .
  7.   Haber, Lynne T.; Bates, Hudson K.; Allen, Bruce C.; Vincent, Melissa J.; Oller, Adriana R. (2017-06-15) «Derivation of an oral toxicity reference value for nickel» Regulatory toxicology and pharmacology: RTP (87 Suppl 1): S1–S18 doi:10.1016/j.yrtph.2017.03.011 ISSN 1096-0295 PMID 28300623 . Noiz kontsultatua: 2019-04-01 .
  8.   Hopkins, James (1991-01) «IARC Monographs on the evaluation of carcinogenic risks to humans: Volume 49. Chromium, nickel and welding» Food and Chemical Toxicology (9): 647–648 doi:10.1016/0278-6915(91)90150-6 ISSN 0278-6915 . Noiz kontsultatua: 2019-04-01 .
  9.   Erlbacher, Friedrich; Moegele, Rudolf (2011) «7. COUNCIL REGULATION (EC) No 72/2009 of 19 January 2009 on modifications to the Common Agricultural Policy by amending Regulations (EC) No 247/2006, (EC) No 320/2006, (EC) No 1405/2006, (EC) No 1234/2007, (EC) No 3/2008 and (EC) No 479/2008 and repealing Regulations (EEC) No 1883/78, (EEC) No 1254/89, (EEC) No 2247/89, (EEC) No 2055/93, (EC) No 1868/94, (EC) No 2596/97, (EC) No 1182/2005 and (EC) No 315/2007» Single Common Market Organisation (Nomos Verlagsgesellschaft mbH & Co. KG): 1026–1032 ISBN 9783845266466 . Noiz kontsultatua: 2019-04-01 .
  10.   «Globally Harmonized System of Classification and Labelling of Chemicals (GHS)» Globally Harmonized System of Classification and Labelling of Chemicals (GHS) 2006-10-06 doi:10.18356/e18d11a0-en ISSN 2412-1576 . Noiz kontsultatua: 2019-04-01 .

Kanpo loturakAldatu

Wikimedia Commonsen badira fitxategi gehiago, gai hau dutenak: Nikel