Xtykutl

Eigenschaften
[Ar] 3d8 4s2 [Ar] 3d9 4s1[1] 28Ni Periodensystem
Allgemein
Name, Symbol, Ordnungszahl	Nickel, Ni, 28
Serie	Übergangsmetalle
Gruppe, Periode, Block	10, 4, d
Aussehen	glänzend, metallisch, silbrig
CAS-Nummer	7440-02-0
Massenanteil an der Erdhülle	0,015 %[2]
Atomar [3]
Atommasse	58,6934(4)[4]u
Atomradius (berechnet)	135 (149) pm
Kovalenter Radius	124 pm
Van-der-Waals-Radius	163 pm
Elektronenkonfiguration	[Ar] 3d8 4s2 [Ar] 3d9 4s1[1]
Austrittsarbeit	5,15 eV[5]
1. Ionisierungsenergie	737,1 kJ/mol
2. Ionisierungsenergie	1753 kJ/mol
3. Ionisierungsenergie	3395 kJ/mol
4. Ionisierungsenergie	5300 kJ/mol
Physikalisch [3]
Aggregatzustand	fest
Kristallstruktur	kubisch flächenzentriert
Dichte	8,908 g/cm3 (20 °C)[6]
Mohshärte	4,0
Magnetismus	ferromagnetisch
Schmelzpunkt	1728[7]K (1455[7] °C)
Siedepunkt	3003 K[8] (2730 °C)
Molares Volumen	6,59 · 10−6 m3/mol
Verdampfungswärme	379 kJ/mol[8]
Schmelzwärme	17,7[7] kJ/mol
Schallgeschwindigkeit	4970 m/s
Spezifische Wärmekapazität	444[9] J/(kg · K)
Elektrische Leitfähigkeit	13,9 · 106 A/(V · m)
Wärmeleitfähigkeit	91 W/(m · K)
Chemisch [3]
Oxidationszustände	2, seltener −1, 0, 1, 3, 4
Oxide (Basizität)	NiO, Ni2O3 (leicht basisch)
Normalpotential	−0,257 V (Ni2+ + 2 e− → Ni)
Elektronegativität	1,91 (Pauling-Skala)
Isotope
Isotop NH t1/2 ZA ZE (MeV) ZP 58Ni 68,077 % Stabil 59Ni {syn.} 76000 a ε 1,072 59Co 60Ni 26,233 % Stabil 61Ni 1,14 % Stabil 62Ni 3,634 % Stabil 63Ni {syn.} 100,1 a β− 0.0669 63Cu 64Ni 0,926 % Stabil
Weitere Isotope siehe Liste der Isotope
NMR-Eigenschaften
Spin- Quanten- zahl I γ in rad·T−1·s−1 Er (1H) fL bei B = 4,7 T in MHz 61Ni 3/2 0−2,395 · 107 3,59 · 10−3 017,914
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP),[11] ggf. erweitert[10] Gefahr H- und P-Sätze H: 351​‐​372​‐​317​‐​412 P: 281​‐​273​‐​308+313​‐​302+352 [10]
MAK	Schweiz: 0,5 mg·m−3 (gemessen als einatembarer Staub)[12]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Nickel ist ein chemisches Element mit dem Elementsymbol Ni und der Ordnungszahl 28. Es zählt zu den Übergangsmetallen, im Periodensystem steht es nach der älteren Zählweise in der 8. Nebengruppe oder Eisen-Platin-Gruppe, nach der neueren in der Gruppe 10 oder Nickelgruppe.

Geschichte |

Axel Frederic Cronstedt, erster Hersteller reinen Nickels

Nickel wurde erstmals 1751 von Axel Frederic Cronstedt rein dargestellt und nach dem Mineral Kupfernickel (schwedisch kopparnickel, heute Nickelin) benannt, in dem er das bis dahin unbekannte Metall fand.^[13]

Mit der Bezeichnung Kupfernickel belegten die mittelalterlichen Bergleute das Erz, das zwar aussah wie Kupfererz, aus dem sich aber kein Kupfer gewinnen ließ, als sei es von Berggeistern („Nickeln“) verhext. Eine ähnlich koboldhafte Etymologie findet sich bei Cobalt.

Die erste Münze aus reinem Nickel wurde 1881 geprägt.

Vorkommen |

Nickel kommt in der Erdkruste mit einem Gehalt von etwa 0,008 % vor.^[14] Aufgrund geophysikalischer und geochemischer Indizien geht man davon aus, dass sich der größte Teil des Nickels auf der Erde und anderen terrestrischen Planeten im Kern befindet, wo es eine Legierung mit Eisen und einigen leichten Elementen bildet. Im Erdkern beträgt sein Massenanteil nach neuesten Modellen etwa 5,2 %.^[15]

Gediegen, das heißt in elementarer Form kommt Nickel nur selten vor. Bisher sind lediglich rund 50 Fundorte für gediegen Nickel dokumentiert (Stand 2018), so unter anderem in Australien, China, Kanada, Russland und den Vereinigten Staaten von Amerika.^[16]

Traditionell wird der größte Teil der Nickelproduktion aus sulfidischen Erzen wie Pentlandit (ca. 34 % Nickel), Nickelmagnetkies (Verwachsungsaggregat aus Pyrrhotin und Pentlandit)^[17] sowie einigen weiteren Nickelmineralen wie Millerit (ca. 64–65 % Nickel) und Nickelin (ca. 44 % Nickel) gewonnen. Darüber hinaus werden auch lateritische Nickelerze, vor allem aus Garnierit, einem Gemenge aus Népouit (ca. 46 % Nickel) und Willemseit (ca. 29 % Nickel), als Rohstoffe zur Nickelproduktion abgebaut. Insgesamt sind bisher rund 200 Nickelminerale bekannt, und einige haben noch weit höhere Nickelgehalte als die bereits genannten, kommen jedoch im Gegensatz zu diesen viel seltener vor. So ist beispielsweise der sehr seltene Bunsenit das Mineral mit dem höchsten Nickelgehalt von bis zu 78,58 %. Die ebenfalls seltenen Minerale Heazlewoodit und Awaruit enthalten zwischen 72 und 73 % Nickel.^[18]

Die Gewinnung verschiebt sich aufgrund der Ausbeutung der klassischen sulfidischen Lagerstätten zunehmend zu lateritischen Nickelerzen.^[19] Diese müssen jedoch aufwändig per Hochdruck-Säurelaugung (englisch high pressure acid leaching) gewonnen werden.^[20]

Um das Nickel wirtschaftlich abbauen zu können, muss der Nickelgehalt des Erzes mindestens 0,5 % betragen. Die wichtigsten Vorkommen finden sich in Kanada (Sudbury-Becken), Neukaledonien, Russland (Norilsk und Halbinsel Kola), Australien (Queensland) und Kuba (Moa Bay und Nicaro). Ein häufiger Begleiter des Nickels ist Cobalt.

Anteil der Nickelproduktion aus sulfidischen und lateritischen Erzen

Nickel als Mineral |

Natürlich vorkommendes Nickel in seiner elementaren Form wurde erstmals 1967 durch Paul Ramdohr beschrieben^[22] und von der International Mineralogical Association (IMA) als eigenständige Mineralart anerkannt (Interne Eingangs-Nr. der IMA: 1966-039).^[23]

Gemäß der Systematik der Minerale nach Strunz (9. Auflage) wird Nickel unter der System-Nr. 1.AA.05 (Elemente – Metalle und intermetallische Verbindungen – Kupfer-Cupalit-Familie – Kupfergruppe)^[24] beziehungsweise in der veralteten 8. Auflage unter I/A.08 (Nickel-Reihe) eingeordnet. Die vorwiegend im englischsprachigen Raum verwendete Systematik der Minerale nach Dana führt das Element-Mineral unter der System-Nr. 01.01.11.05 (Eisen-Nickelgruppe).^[25]

Als Typlokalität gilt die Halbinsel Bogota nahe Canala in der Nordprovinz von Neukaledonien, wo sich gediegen Nickel in Form idiomorpher kubischer Körner oder eingewachsener Würfel bis etwa 0,1 mm als Einschlüsse in Heazlewoodit sowie als „spinnenartige“ unregelmäßige Masse zwischen den Heazlewooditkörnern fand.^[22] Als Begleitminerale können neben Heazlewoodit unter anderem noch Chalkopyrit, Chalkosin, Galenit, Godlevskit, gediegen Kupfer, Millerit, Orcelit, Pentlandit, Pyrit und Pyrrhotin auftreten.^[26]

Gewinnung und Darstellung |

Darstellung des Kupfer-Nickel-Feinsteins |

Der überwiegende Teil des Nickels wird aus nickel- und kupferhaltigen Eisenerzen wie Nickelmagnetkies gewonnen. Um die Gewinnung wirtschaftlich zu machen, muss das Nickel zunächst durch Flotation auf etwa fünf Prozent Nickelgehalt angereichert werden. Danach wird das Erz ähnlich wie bei der Kupferherstellung geröstet. Dabei wird das Erz zunächst vorgeröstet, um einen Teil des Eisensulfids in Eisenoxid umzuwandeln. Anschließend werden Silikate und Koks dazugegeben, um das Eisenoxid als Eisensilikat zu verschlacken. Gleichzeitig bildet sich der Kupfer-Nickel-Rohstein aus Nickel-, Kupfer und Eisensulfid. Da dieser spezifisch schwerer als die Eisensilicat-Schlacke ist, können die beiden Phasen getrennt abgestochen werden.

Anschließend wird der Rohstein in einen Konverter gefüllt und Siliciumdioxid dazugegeben. Es wird Sauerstoff eingeblasen. Dadurch wird das restliche Eisensulfid zu Eisenoxid geröstet und danach verschlackt. Es entsteht der Kupfer-Nickel-Feinstein, der zu etwa 80 % aus Kupfer und Nickel und zu etwa 20 % aus Schwefel besteht.

Gewinnung von Rohnickel |

Zur Gewinnung des Rohnickels muss das Nickel vom Kupfer abgetrennt werden. Dazu verschmilzt man den Feinstein mit Natriumsulfid Na₂S. Dabei bildet sich nur zwischen Kupfer- und Natriumsulfid ein leicht schmelzendes Doppelsulfid. Es bilden sich zwei einfach zu trennende Phasen aus Kupfer-Natrium-Doppelsulfid (flüssig) und Nickelsulfid. Nach der Abtrennung wird das Nickelsulfid zu Nickeloxid geröstet und danach mit Koks zu Nickel reduziert.

Gewinnung von Rein- und Reinstnickel |

Elektrolytisch raffiniertes 99,9%iges Nickel als Knolle

Nickelkugeln, nach dem Mond-Verfahren hergestellt

Um Reinnickel zu gewinnen, wird das Rohnickel elektrolytisch raffiniert. Dazu wird in einer Elektrolysezelle das Rohnickel als Anode, ein Nickelfeinblech als Kathode geschaltet. Als Elektrolyt dient eine Nickelsalzlösung. Während der Elektrolyse gehen an der Anode Nickel und alle unedleren Bestandteile in Lösung. Alle edleren Bestandteile bleiben fest und fallen als Anodenschlamm unter die Elektrode. Dieser dient als wichtige Quelle für die Herstellung von Edelmetallen, wie Gold oder Platin. An der Kathode werden Nickelionen aus der Lösung zu Nickel reduziert, alle unedleren Bestandteile bleiben in Lösung. Die Reinheit von Elektrolytnickel beträgt rund 99,9 %.

Für die Gewinnung von Reinstnickel mit einer Reinheit von 99,99 % gibt es als Spezialverfahren das Mond-Verfahren, benannt nach Ludwig Mond, der 1890 Nickeltetracarbonyl entdeckte. Dieses Verfahren beruht auf der Bildung und Zersetzung des Nickeltetracarbonyls. Dazu wird feinverteiltes Rohnickelpulver bei 80 °C in einen Kohlenmonoxidstrom gebracht. Dabei bildet sich gasförmiges Nickeltetracarbonyl. Dieses wird von Flugstaub befreit und in eine 180 °C heiße Zersetzungskammer geleitet. Darin befinden sich kleine Nickelkugeln. An diesen zersetzt sich das Nickeltetracarbonyl wieder zu Nickel und Kohlenmonoxid. Es entsteht dadurch sehr reines Nickel.

Ni(s)+4CO(g)↽−−⇀Ni(CO)4(g){displaystyle {ce {Ni_{(s)}{+}4CO_{(g)}<=> Ni(CO)4_{(g)}}}}

Labordarstellung |

Zur Darstellung kleinerer Mengen sehr reinen Nickels im Labor existieren unterschiedliche Verfahren^[27]:

• Reduktion des Oxides mit Wasserstoff bei 150 °C bis 250 °C:

NiO+H2⟶Ni+H2O{displaystyle {ce {NiO + H2 -> Ni + H2O}}}

• Reduktion einer Nickel(II)-chlorid-Suspension in Diethylether über eine Grignard-Reaktion

• Thermische Zersetzung von Nickel(II)-oxalat in Abwesenheit von Sauerstoff:

NiC2O4→TNi+2CO2{displaystyle {ce {NiC2O4 ->[T] Ni + 2 CO2}}}

• Reduktion von Nickel(II)-chlorid mit einer Natriumdispersion:

NiCl2+2Na⟶Ni+2NaCl{displaystyle {ce {NiCl2 + 2 Na -> Ni + 2 NaCl}}}

Insbesondere die Thermolyse des Oxalates liefert fein verteiltes pyrophores Nickelpulver.

Eigenschaften |

Physikalische Eigenschaften |

kubisch-flächenzentrierte Struktur des Nickels

Molvolumen als Funktion des Drucks für Nickel bei Zimmertemperatur

Nickel ist ein silbrig-weißes Metall, das mit einer Dichte von 8,91 g/cm³ zu den Schwermetallen zählt. Es ist mittelhart (Mohs-Härte 3,8), schmiedbar, duktil und lässt sich ausgezeichnet polieren. Nickel ist wie Eisen und Cobalt ferromagnetisch, wobei die Curie-Temperatur 354 °C beträgt.^[28] Das Metall kristallisiert in einer kubisch-flächenzentrierten Kristallstruktur (Kupfer-Typ) in der Raumgruppe Fm3m (Raumgruppen-Nr. 225)Vorlage:Raumgruppe/225 mit dem Gitterparameter a = 352,4 pm sowie vier Formeleinheiten pro Elementarzelle.^[29] Diese Struktur behält es auch bei hohen Drücken bis mindestens 70 GPa bei. Eine weitere, metastabile Modifikation mit kubisch-raumzentrierter Kugelpackung konnte in dünnen Schichten auf Eisen oder Galliumarsenid gewonnen werden. Sie besitzt mit 183 °C eine deutlich geringere Curie-Temperatur.^[28][30]

Die Zugfestigkeit von weichgeglühtem Nickel liegt bei 400–450 MPa bei einer Bruchdehnung zwischen 30 und 45 %. Die Härtewerte liegen um die 80 HB. Kalt verfestigtes Nickel, dessen Bruchdehnung unter 2 % beträgt, erreicht Festigkeiten bis 750 MPa bei Härtewerten um 180 HB. Reinnickelhalbzeuge mit 99 % Ni-Gehalt können kalt hochverfestigt werden.

Das Isotop ⁶²Ni hat die höchste Bindungsenergie je Nukleon aller Isotope aller Elemente.^[31]

Chemische Eigenschaften |

Nickel ist bei Raumtemperatur gegen Luft, Wasser, Salzsäure und Laugen sehr beständig. Verdünnte Säuren greifen Nickel nur sehr langsam an. Gegenüber konzentrierten, oxidierenden Säuren (Salpetersäure) tritt analog zum rostfreien Stahl Passivierung ein. Löslich ist Nickel in verdünnter Salpetersäure (ca. 10- bis 15-prozentig). Auch eine halbkonzentrierte Salpetersäure (ca. 30-prozentig) bewirkt noch merkliche Passivierung. Der häufigste Oxidationszustand ist +II, seltener werden −I, 0, +I, +III und +IV beobachtet. Im Nickeltetracarbonyl hat Nickel die Oxidationszahl 0. Nickel(II)-Salze lösen sich in Wasser unter Bildung von Aquakomplexen mit grünlicher Farbe.

Fein verteiltes Nickel reagiert mit Kohlenmonoxid bei 50 bis 80 °C zu Nickeltetracarbonyl, Ni(CO)₄, einer farblosen, sehr giftigen Flüssigkeit. Diese dient als Zwischenprodukt zur Herstellung von reinstem Nickel nach dem Mond-Verfahren. Bei 180 bis 200 °C zerfällt Nickeltetracarbonyl wieder in Nickel und Kohlenmonoxid.

Physiologie |

Der umstrittenen Essenzialität von Nickel steht die Existenz mehrerer Enzyme gegenüber, die im Normalfall Nickel enthalten, darauf aber nicht angewiesen sind, da dessen Rolle als Kation von anderen zweiwertigen Kationen übernommen werden kann. Im Menschen handelt es sich dabei um drei Proteine, von denen bekannt ist, dass sie Nickel binden:^[32]

• 
  alpha-Fetoprotein bindet Nickel, ist aber nicht darauf angewiesen, da kein Enzym


• 
  Aciredukton-Dioxygenase, ein Enzym des Methionin-Salvage-Stoffwechselwegs, das üblicherweise Nickel oder ein anderes zweiwertiges Kation bindet^[33]
  


• 
  Polyribonukleotid-5′-hydroxylkinase Clp1, die als Cofaktor Magnesium, Mangan oder Nickel benötigt^[34]
  

Für Pflanzen und verschiedene Mikroorganismen ist die Essenzialität von Nickel durch Isolierung mehrerer Enzyme (z. B. Urease, Co-F430), die Nickel im aktiven Zentrum enthalten, sowie durch Nachweis von Mangelerscheinungen in nickelarmer Umgebung, die sich durch Zusatz von Ni(II)-Salzen beheben lassen, gesichert.

In der Elektrophysiologie werden Nickel-Ionen dazu verwendet, spannungsaktivierte Calciumkanäle zu blockieren.

Gesundheitliche Probleme |

Nickel ist mit der Nickeldermatitis der häufigste Auslöser für Kontaktallergien: in Deutschland sind schätzungsweise 1,9 bis 4,5 Millionen Menschen gegen Nickel sensibilisiert.^[35] Deswegen werden Metalle und Legierungen, die mit der Haut in Kontakt kommen, zunehmend seltener vernickelt. Etwa 10 % aller Kinder sind gegenüber Nickel sensibilisiert. Bei erneutem Kontakt mit dem Allergen können diese mit einer Kontaktallergie reagieren.^[36]

Das Einatmen anorganischer Nickelverbindungen ist mit einem erhöhten Krebsrisiko für Plattenepithelkarzinome der Lunge und der oberen Luftwege verbunden. Derartige bösartige Neubildungen werden in Deutschland bei berufsbedingter Exposition als Berufskrankheiten anerkannt (BK 4109).^[37]
Außerdem ist ein erhöhter Nickelgehalt in der Atemluft und im Trinkwasser ein Risikofaktor für eine Sensibilisierung gegen Nickel bei Kindern.^[38][39]

Die Verwendung von Nickel in Bedarfsgegenständen (wie Armbanduhren, Spielzeug, Geräten zur Lebensmittelverarbeitung usw.) ist in der Europäischen Union per Verordnung limitiert.^[40] Diese ist in Deutschland durch die Bedarfsgegenständeverordnung^[41] umgesetzt, in welcher Grenzwerte zur Freisetzung festgelegt sind.^[42]

Wirtschaftliche Bedeutung |

Nickel wird als Metall in geringen Mengen benötigt, der größte Teil der Produktion geht in die Produktion von nichtrostenden Stählen und Nickellegierungen. Die Reserven an nach heutigen Gesichtspunkten abbauwürdigen Nickelvorkommen liegen zwischen 70 und 170 Millionen Tonnen. Gegenwärtig werden weltweit jährlich weit mehr als eine Million Tonnen (2006: 1,340 Mio. Tonnen^[43]) gefördert. Der Preis für Nickel unterliegt wegen Finanzmarktspekulationen zeitweise sehr hohen Preisschwankungen.^[44]

Rund 25 Prozent des Weltvorkommens an Nickel befindet sich auf Neukaledonien, einem französisches Überseegebiet.

Verwendung als Metall |

Reines Nickelmetall wird in feinverteilter Form als Katalysator bei der Hydrierung ungesättigter Fettsäuren verwendet. Auf Grund seiner chemischen Beständigkeit wird Nickel für Apparate im chemischen Labor und der chemischen Industrie verwendet (z. B. Nickeltiegel für Aufschlüsse). Aus Nickelmetall werden Nickellegierungen, z. B. für Münzen, hergestellt.

Nickel dient als Überzugsmetall zum Korrosionsschutz („Vernickeln“) von Metallgegenständen: Wegen seiner vor Oxidation schützenden Eigenschaften werden Metalle (insbesondere Eisen) mittels galvanischer Technik für bestimmte technische Zwecke mit einer Nickelschicht überzogen.

Ebenfalls genutzt wurde das Metall früher zur Herstellung der Fassungen von Nickelbrillen.

Als Betastrahler wird das Nickelisotop ⁶³Ni in Elektroneneinfangdetektoren in Gaschromatografen eingesetzt.

Verwendung als Legierung |

Nickel ist ein bedeutendes Legierungsmetall, das hauptsächlich zur Stahlveredelung verwendet wird. Der größte Teil des Nickels geht dorthin. Es macht Stahl korrosionsbeständig und erhöht seine Härte, Zähigkeit und Duktilität. Mit Nickel hochlegierte Stähle werden bei besonders korrosiven Umgebungen eingesetzt. Der Edelstahl V2A (der Name entstammt der "Versuchscharge 2 austenitisch" im Krupp-Stahlwerk, entspricht X12CrNi18-8) enthält 8 % Nickel neben 18 % Chrom, V4A (Markennamen Cromargan oder Nirosta) 11 % neben 18 % Chrom und 2 % Molybdän.

Etwa 20 % des Nickels werden (in Deutschland) zur Herstellung von weiteren Nickellegierungen verwendet:

• 
  Konstantan, eine Legierung aus 55 % Kupfer und 45 % Nickel, die über einen großen Temperaturbereich einen annähernd konstanten spezifischen elektrischen Widerstand besitzt. Sie wird vor allem für genaue Widerstände verwendet.


• 
  Nickelbasis-Superlegierungen sind Legierungen speziell für den Einsatz bei hohen Temperaturen und unter korrosiven Medien. Sie finden zum Beispiel in Flugzeugturbinen und Gasturbinen von Kraftwerken Anwendung.


• 
  Raney-Nickel, eine Nickel-Aluminium-Legierung, die ein wichtiger Katalysator für die Hydrierung organischer Verbindungen ist.


• 
  Neusilber, eine Kupfer-Nickel-Zink-Legierung mit 10–26 % Nickelanteil, die besonders korrosionsbeständig ist und hauptsächlich für Bestecke und elektrotechnische Geräte verwendet wird.


• 
  Monel, ebenfalls eine Kupfer-Nickel-Legierung mit etwa 65 % Nickel, 33 % Kupfer und 2 % Eisen, die sich durch besondere chemische Beständigkeit, unter anderem gegen Fluor auszeichnet. Sie wird deshalb für Fluor-Druckgasflaschen verwendet.


• Austenitisches Gusseisen mit Kugelgraphit, ein sphärolithisches Sondergusseisen mit bis zu 20 % Nickel, für den Einsatz in korrosiver Umgebung und bei hohen Temperaturen.

Nachweis |

Nachweisreaktion Bis(dimethylglyoximato)nickel(II)

Fällung des Nickel-Dimethylglyoxim-Komplexes aus einer Nickel(II)-sulfatlösung

Die Nachweisreaktion für die in Wasser meist mit grüner Farbe löslichen Nickel(II)-salze wird in der quantitativen Analytik gravimetrisch sowie qualitativ im Kationentrenngang mit Dimethylglyoxim-Lösung (Tschugajews Reagens) durchgeführt. Nickelsalze werden zuvor gegebenenfalls durch Ammoniumsulfid als grauschwarzes Nickel(II)-sulfid ausgefällt und in Salpetersäure gelöst. Der spezifische Nachweis ist dann durch Reaktion mit Dimethylglyoxim in ammoniakalischer Lösung möglich. Dabei fällt das himbeerrote Bis(dimethylglyoximato)nickel(II) als Komplex aus:^[45]

Ni2++2C4H8N2O2⟶Ni(C4H7N2O2)2↓+2H+{displaystyle {ce {Ni^2+ + 2C4H8N2O2 -> Ni(C4H7N2O2)2 v + 2H+}}}.

Da Nickel aus ammoniakalischer Lösung mit Dimethylglyoxim quantitativ ausfällt, ist dieser Nachweis auch für die quantitative gravimetrische Nickelanalyse verwendbar. Aus ammoniakalischer Lösung kann auch mittels Elektrogravimetrie an einer Platinnetzelektrode eine quantitative Bestimmung erfolgen. Ähnlich anderen Schwermetallen wird Nickel heute meist durch Atomspektroskopie oder Massenspektrometrie auch im Ultraspurenbereich quantitativ bestimmt. Äußerst empfindlich ist die inverse Voltammetrie mit adsorptiver Anreicherung des Ni-Dimethyglyoxim-Komplexes an hängenden Quecksilbertropfen oder Quecksilberfilmelektroden.

Verbindungen |

Nickel kommt in Verbindungen hauptsächlich in der Oxidationsstufe +II vor. Die Stufen 0, +I, +III und +IV sind selten und meist instabil. Nickel bildet eine Vielzahl meist farbiger Komplexe.

Anorganische Nickelverbindungen |

Nickelantimonid

• 
  Nickel(II)-chlorid NiCl₂ ist ein gelber, stark hygroskopischer Feststoff, der als Farbstoff für Keramik und zur Herstellung von Nickelkatalysatoren dient. Neben der wasserfreien Form gibt es noch wasserhaltige Nickel(II)-chloride, z. B. das grüne Nickel(II)-chlorid-Hexahydrat, das aus wässrigen Nickelchloridlösungen auskristallisiert.


• 
  Nickel(II)-hydroxid Ni(OH)₂ und Nickel(III)-oxidhydroxid NiO(OH) dienen zur Speicherung elektrischer Energie in Nickel-Cadmium- und anderen Nickelakkumulatoren.


• 
  Nickel(II)-oxid NiO und Nickel(III)-oxid Ni₂O₃ sind grüne beziehungsweise schwarze Feststoffe und werden zur Herstellung von Keramik, Gläsern und Elektroden verwendet. Außerdem werden sie als Katalysatoren für die Hydrierung organischer Verbindungen genutzt.


• 
  Nickel(II)-nitrat Ni(NO₃)₂
  


• 
  Nickel(II)-sulfat NiSO₄ und Ammoniumnickel(II)-sulfat ((NH₄)₂Ni(SO₄)₂·6H₂O) werden bei der Galvanisierung (Vernickelung) verwendet.


• 
  Nickel(II)-carbonat NiCO₃ wird als Pigment für keramische Erzeugnisse und zum Herstellen von Nickeloxid benutzt.


• 
  Nickel(II)-sulfid NiS fällt aus ammoniakalischen, nicht jedoch aus sauren, nickelhaltigen Lösungen mit Ammoniumsulfid aus. Dadurch kann Nickel mit der Ammoniumsulfid-Gruppe im Kationentrennungsgang abgetrennt werden.


• 
  Nickel(II)-cyanid Ni(CN)₂ wird in der Metallurgie und Galvanoplastik verwendet.


• 
  Nickel(II)-borat Ni(BO₂)₂ wird als Katalysator verwendet.


• 
  Nickelantimonid NiSb wird z. B. in Feldplatten verwendet.

Organische Nickelverbindungen |

Nickeltetracarbonyl Ni(CO)₄ ist eine farblose, sehr giftige Flüssigkeit. Sie ist ein wichtiges Zwischenprodukt im Mond-Verfahren. Nickeltetracarbonyl war die erste entdeckte Metallcarbonyl-Verbindung.

Nickelkomplexe |

Lösungen von Tetraamminnickel(II)-sulfat (links) und Kaliumtetracyanoniccolat(II) (rechts)

Nickel und dabei v. a. Nickel(II)-Ionen bildet viele, meist farbige Komplexe. Die Koordinationszahlen 6, 5 oder 4 sind am häufigsten. Bei schwachen, einzähnigen Liganden, beispielsweise Wasser, liegen sie meist als oktaedrische und paramagnetische High-spin-Komplexe mit Koordinationszahl 6 vor. Starke Liganden wie Cyanid bilden quadratisch-planare, diamagnetische Low-spin-Komplexe. Ebenfalls einen quadratisch-planaren Komplex bildet Dimethylglyoxim, da der Komplex zusätzlich durch Wasserstoffbrücken stabilisiert ist. Letzterer Bis(dimethylglyoximato)nickel(II)-Komplex ist für den nasschemischen Nickelnachweis von Bedeutung.
Anionische Nickelkomplexe enden auf "-niccolat".

Beispiele für Amminkomplexe sind der blaue Tetraamminnickel(II)- und violette Hexaamminnickel(II)-komplex. Beide Verbindungen erhält man durch Zugabe von Ammoniak zu Nickel(II)-salzlösungen:

NiSO4+4NH3⟶[Ni(NH3)4]SO4{displaystyle {ce {NiSO4 + 4NH3 -> [Ni(NH3)4]SO4}}}

Durch Zugabe von Kaliumcyanid zu Nickel(II)-salzlösungen entsteht zunächst Nickel(II)-cyanid, das sich im Überschuss von Kaliumcyanid zu gelbem Kaliumtetracyanoniccolat(II) auflöst:

Ni(CN)2+2KCN⟶K2[Ni(CN)4]{displaystyle {ce {Ni(CN)2 + 2KCN -> K2[Ni(CN)4]}}}

Eine entsprechende Verbindung entsteht mit Kaliumthiocyanat. Eine sehr empfindliche Verbindung ist das Kaliumhexafluoroniccolat(IV) (K₂[NiF₆]).
Mit einem starken Reduktionsmittel lässt sich aus Kaliumtetracyanoniccolat(II) der zweikernige Komplex K₄[Ni₂(CN)₆] mit einwertigem Nickel herstellen.
Daneben existiert eine Vielzahl von Komplexen mit organischen Liganden wie beispielsweise Ethylendiamin oder Anionen von Carbonsäuren.^[46]

Literatur |

• Eberhard Auer, Siegfried Müller, Rainer Slotta: 250 Jahre Nickel. Vom "nickel" zum "EURO". Verlag Deutsches Bergbau-Museum, Reihe Veröffentlichungen aus dem Deutschen Bergbau-Museum Bochum Bd. 95, Bochum 2001, ISBN 3-921533-81-3.


• 
  A. F. Holleman, E. Wiberg, N. Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 102. Auflage. de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1, S. 1709–1721.
  


• Harry H. Binder: Lexikon der chemischen Elemente – das Periodensystem in Fakten, Zahlen und Daten. Hirzel, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3.

Weblinks |

 Commons: Nickel – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

 Wiktionary: Nickel – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

 Wikibooks: Praktikum Anorganische Chemie/ Nickel – Lern- und Lehrmaterialien

 Wikisource: Ueber die chemische Zusammensetzung der Producte der freiwilligen Zersetzung der Kobalt- und Nickelerze – Quellen und Volltexte

• 
  Mineralienatlas:Nickel (Wiki)


• Reinstnickel >=99,9 % als Bild in der Sammlung von Heinrich Pniok


• 
  Nickelpreisentwicklung als Diagramm (englisch)


• 
  Angaben über Mangel und Überschuss von Nickel im Körper auf eesom.com

Einzelnachweise |

1. 
   ↑ Scerri, Eric R.: The periodic table: its story and its significance. Oxford University Press, 2007, ISBN 0-19-530573-6, S. 239–240.
   


2. 
   ↑ Harry H. Binder: Lexikon der chemischen Elemente, S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3.
   


3. 
   ↑ Die Werte für die Eigenschaften (Infobox) sind, wenn nicht anders angegeben, aus www.webelements.com (Nickel) entnommen.
   


4. 
   ↑ CIAAW, Standard Atomic Weights Revised 2013.
   


5. 
   ↑ Ludwig Bergmann, Clemens Schaefer, Rainer Kassing: Lehrbuch der Experimentalphysik, Band 6: Festkörper. 2. Auflage, Walter de Gruyter, 2005, ISBN 978-3-11-017485-4, S. 361.
   


6. 
   ↑ N. N. Greenwood und A. Earnshaw: Chemie der Elemente, 1. Auflage, VCH, Weinheim 1988, ISBN 3-527-26169-9, S. 1469.
   


7. 
   ↑ ^abc Derek G. E. Kerfoot: Nickel in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim 2005, doi:10.1002/14356007.a17_157
   


8. 
   ↑ ^ab Yiming Zhang, Julian R. G. Evans, Shoufeng Yang: Corrected Values for Boiling Points and Enthalpies of Vaporization of Elements in Handbooks. In: Journal of Chemical & Engineering Data. 56, 2011, S. 328–337, doi:10.1021/je1011086.
   


9. 
   ↑ Ruhr-Universität Bochum, Institut für Werkstoffe: Nickel (Memento des Originals vom 24. September 2015 im Internet Archive)  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe den Link gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.ruhr-uni-bochum.de.
   


10. 
    ↑ ^ab Eintrag zu Nickel, Pulver in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 9. August 2016 (JavaScript erforderlich).
    


11. 
    ↑ Eintrag zu Nickel im Classification and Labelling Inventory der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA), abgerufen am 1. August 2016. Hersteller bzw. Inverkehrbringer können die harmonisierte Einstufung und Kennzeichnung erweitern.
    


12. 
    ↑ Schweizerische Unfallversicherungsanstalt (SUVA): Grenzwerte am Arbeitsplatz 2015 – MAK-Werte, BAT-Werte, Grenzwerte für physikalische Einwirkungen, abgerufen am 2. November 2015.
    


13. 
    ↑ Hans Lüschen: Die Namen der Steine. Das Mineralreich im Spiegel der Sprache. 2. Auflage. Ott Verlag, Thun 1979, ISBN 3-7225-6265-1, S. 104, 260. 
    


14. 
    ↑ Liste der Elemente und ihre Häufigkeit in der Erdkruste bei uniterra.de
    


15. 
    ↑ McDonough, W. F. (2014): Compositional Model for the Earth's Core. In: The Mantle and Core, hrsg. von R. W. Carlson, Treatise on Geochemistry Bd. 3, Elsevier, S. 559–577.
    


16. 
    ↑ Fundortliste für Nickel beim Mineralienatlas und bei Mindat
    


17. 
    ↑ Martin Okrusch, Siegfried Matthes: Mineralogie. Eine Einführung in die spezielle Mineralogie, Petrologie und Lagerstättenkunde. 7., vollständig überarbeitete und aktualisierte Auflage. Springer, Berlin [u. a.] 2005, ISBN 3-540-23812-3, S. 37, 242. 
    


18. 
    ↑ Webmineral – Mineral Species containing Nickel (Ni) (englisch).
    


19. 
    ↑ Gavin M. Mudd, 2009, Nickel Sulfide Versus Laterite: The Hard Sustainability Challenge Remains. Proc. “48 th Annual Conference of Metallurgists”, Canadian Metallurgical Society, Sudbury, Ontario, Kanada, August 2009.
    


20. 
    ↑
    Xue-yi GUO, Wen-tang SHI, Dong LI, Qing-hua TIAN: Leaching behavior of metals from limonitic laterite ore by high pressure acid leaching. In: Transactions of Nonferrous Metals Society of China. Band 21, Nr. 1, Januar 2011, S. 191, doi:10.1016/S1003-6326(11)60698-5 (englisch). 
    


21. 
    ↑ L'état du monde 2005, annuaire économique géopolique mondial.
    


22. 
    ↑ ^ab Michael Fleischer: New Mineral Names. In: American Mineralogist. Band 53, 1968, S. 348–351 (minsocam.org [PDF; 295 kB; abgerufen am 26. Januar 2018]). 
    


23. 
    ↑ IMA/CNMNC List of Mineral Names; September 2017 (PDF 1,67 MB; Nickel siehe S. 133)
    


24. 
    ↑ IMA/CNMNC List of Mineral Names 2009 (englisch, PDF 1,8 MB, Nickel S. 202)
    


25. 
    ↑ Webmineral – Minerals Arranged by the New Dana Classification. 01.01.11 Iron-Nickel group
    


26. 
    ↑ Nickel. In: John W. Anthony, Richard A. Bideaux, Kenneth W. Bladh, Monte C. Nichols (Hrsg.): Handbook of Mineralogy, Mineralogical Society of America. 2001 (http://www.handbookofmineralogy.org/pdfs/.pdf@1@2Vorlage:Toter Link/www.handbookofmineralogy.org (Seite nicht mehr abrufbar, Suche in Webarchiven)  Info: Der Link wurde automatisch als defekt markiert. Bitte prüfe den Link gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis. [abgerufen am 28. Januar 2018]). Fehler in Vorlage:Literatur – *** Ungültig: 'Online' mit Wikisyntax
    


27. 
    ↑ T. P. Whaley: Nickel powder. In: Therald Moeller (Hrsg.): Inorganic Syntheses. Band 5. McGraw-Hill, Inc., 1957, S. 195–197 (englisch). 
    


28. 
    ↑ ^ab Ying Zhu, Ping Yu, Xiaofeng Jin, Ding-sheng Wang: Curie temperature of body-centered-tetragonal Ni. In: Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2007, 310, 2, S. e301-e303, doi:10.1016/j.jmmm.2006.10.240.
    


29. 
    ↑ K. Schubert: Ein Modell für die Kristallstrukturen der chemischen Elemente. In: Acta Crystallographica. 1974, B30, S. 193-204, doi:10.1107/S0567740874002469.
    


30. 
    ↑ N. B. Brookes, A. Clarke, P. D. Johnson: Electronic and magnetic structure of bcc nickel. In: Phys. Rev. B. 1992, 46, S. 237–241, doi:10.1103/PhysRevB.46.237.
    


31. 
    ↑ M. P. Fewell: The atomic nuclide with the highest mean binding energy. In: American Journal of Physics. 63, Nr. 7, 1995, S. 653–658. bibcode:1995AmJPh..63..653F. doi:10.1119/1.17828.
    


32. 
    ↑ Suchergebnis UniProt Nickel/Mensch.
    


33. 
    ↑ UniProt Q9BV57
    


34. 
    ↑ UniProt Q92989
    


35. 
    ↑ A. Schnuch, W. Uter, J. Geier, O. Gefeller: Epidemiology of contact allergy. An estimation of morbidity employing the clinical epidemiology and drug-utilization research (CE-DUR) approach. In: Contact Dermatitis 47(1), 2002, S. 32–39; PMID 12225411.
    


36. 
    ↑ BfR: Kontaktallergene in Spielzeug: Gesundheitliche Bewertung von Nickel und Duftstoffen (PDF; 178 kB), Aktualisierte Stellungnahme Nr. 010/2012 des BfR vom 11. April 2012.
    


37. 
    ↑ Jürgen Strutz, Olaf Arndt, Wolfgang Mann: "Praxis der HNO-heilkunde, Kopf- und Halschirurgie", Thieme, 2001, ISBN 3-13-116971-0, S. 386.
    


38. 
    ↑ Prevalence of nickel sensitization and urinary nickel content of children are increased by nickel in ambient air; PMID 21168833.
    


39. 
    ↑ Allergenes Potenzial: Nickel im Trinkwasser.
    


40. 
    ↑ Eintrag 27 im Anhang XVII der EU-Verordnung Nr. 1907/2006 (REACH-Verordnung) (PDF) (PDF)
    


41. 
    ↑ Anlage 5a zur BedGgstV
    


42. 
    ↑ Bayerisches Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit: Nickel in Bedarfsgegenständen (Memento vom 31. März 2016 im Internet Archive)
    


43. 
    ↑ Handelsblatt: Nickelpreis bricht Rekorde. 10. April 2007. (Memento des Originals vom 31. März 2016 im Internet Archive)  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe den Link gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.handelsblatt.com
    


44. 
    ↑ Rohstoff-Welt.de » Analysen » LME-Nickel markiert neues Jahrestief, Volatilität kräftig gestiegen.
    


45. 
    ↑ *E. Schweda: Jander/Blasius: Anorganische Chemie II - Quantitative Analyse & Präparate. 16. Auflage. Hirzel, 2012, ISBN 978-3-7776-2133-3, S. 87. 
    


46. 
    ↑ Wolfgang Glöckner: Die Komplexverbindungen, Aulis Verlag Köln 1962, S. 103–107.