NICKEL

Symbol: Ni
Kategorie: Übergangsmetalle
Ordnungszahl: 28

Relative Atommasse: 58,6934
Schmelzpunkt: 1726 K
Siedepunkt: 3005 K
Dichte: 8,91 g cm-3
Elektronegativität: 1,8
Ionisierungsenergie: 7,635 eV
Konfiguration: [Ar] 3d8 4s²
Oxidationszahlen: 4, 3, 2, 1, 0, -1
Atomradius: 124,6 pm
Ionenradius: 78 pm (+2), 62 pm (+3)

Der nachfolgende Artikel ist dem Lexikon der Chemie entnommen.

Nickel, Symbol Ni, chem. Element aus der VIII. Nebengruppe des Periodensystems, der Eisengruppe zugehöriges Schwermetall; Z 28, Massenzahlen der natürlichen Isotope 58 (68,27 %), 60 (26,10 %), 62 (3,59 %), 61 (1,13 %), 64 (0,91 %), Atommasse 58,70, Wertigkeit vorherrschend +II, seltener III, IV, I, 0, Härte nach Mohs 3,8, D. 8,908 g cm-3, F. 1452 °C, Kp. 2730 °C, elektrische Leitfähigkeit 14,5 Sm/mm2, Standardelektrodenpotential (Ni/Ni2+) -0,250 V.

Analytisches
N. fällt im klassischen Trennungsgang innerhalb der (NH4)2S-Gruppe als grauschwarzes Nickel(II)-sulfid NiS aus, dieses wird infolge Oxidation über Ni(OH)S zu Ni2S3 in kalter verd. Salzsäure unlöslich. Der spezifische Nachweis erfolgt mit alkoholischer Dimethylglyoximlösung (Tschugaeffs Reagens) unter Bildung des scharlachroten, auch zur gravimetrischen Nickelbestimmung geeigneten Nickeldimethylglyoximkomplexes. Zur quantitativen Bestimmung wird ferner die Komplexometrie eingesetzt.

Vorkommen
N. ist am Aufbau der Erdkruste mit 1,5·10-2 % beteiligt. Elementares N. findet sich mit Eisen legiert in Meteoriten; man nimmt an, daß die Erde einen Eisen-Nickel-Kern aufweist. Für die Nickelgewinnung sind vor allem nickelhaltige Magnetkiese, die N. als Pentlandit (Eisennickelkies) (Fe, Ni)9S8 enthalten, sowie silicatische bzw. oxidische Erze, die N. als Garnierit (Numeait) (Mg,Ni)3Si2O5(OH)4 enthalten, von Bedeutung. Weitere wichtige Nickelerze sind Mitterit (Gelbnickelkies, Haarkies) NiS, Nickelin (Rotnickelkies) NiAs, Chloanthit (Weißnickelkies) NiAs2-3, Gersdorffit (Arsennickelkies) NiAsS und Breithauptit (Antimonnickel) NiSb. Als Spurenelement ist N. in Böden mit etwa 40 ppm, in Pflanzen mit etwa 0,5 ppm enthalten.

Gewinnung
Die Verfahren sind kompliziert, da die Nickelgehalte in den schwer aufbereitbaren Erzen niedrig sind und verwandte Elemente (Eisen, Kupfer, Cobalt) die chem.-metallurgische Konzentrierung und Raffination erschweren. Etwa 70 % der Erze sind sulfidischer Natur (1 bis 5 % Ni, 1,5 bis 4,5 % Cu), die meist physikalisch zu Konzentraten mit 5 bis 15 % Ni aufbereitet werden. Die oxidischen Erze mit 1 bis 2 % Ni enthalten kein Cu (10 % Fe) und lassen sich nur chemisch aufbereiten. Folgende chem.- metallurgische Konzentrierungsverfahren werden angewandt: die Nickelkonzentrierung in einer Sulfidschmelze (Ni-Cu-Fe-Stein), die Nickelauslaugung mit Schwefelsäure oder Ammoniaklösung, die Nickelkonzentrierung in Ferronickel, die Nickelkonzentrierung in einer Arsenidschmelze (Speise). Die Zwischenprodukte der Nickelgewinnung (Nickelstein, Nickellauge, Nickelspeise) werden zu Reinnickel verarbeitet; Ferronickel wird direkt der Stahlherstellung zugeführt. Aus den sulfidischen Nickelkonzentraten wird nach partiellem Abrösten ein Rohstein erschmolzen, aus dem durch Verblasen und Abtrennung eines Kupfersteins (≈ 30 % Cu) ein Nickelfeinstein entsteht (40 bis 70 % Ni, ≈ 10 % Cu, 1 % Fe, 20 % S), der einerseits mittels Elektrolyse (Nickelsteinanoden), andererseits durch Rösten, reduzierendes Schmelzen (Rohnickel mit 15 % Cu) und Raffinationselektrolyse (Röstreduktionsverfahren) in Elektrolytnickel umgewandelt wird. Weiterhin kann durch Verblasen des Nickelfeinsteins eine Ni-Cu-Fe-Legierung erhalten werden, die unter einem Druck von 20 MPa bei 200 bis 250 °C carbonyliert wird (Druckcarbonylverfahren). Das Fe-Ni-Carbonyl wird destillativ getrennt und das Nickeltetracarbonyl thermisch zu Nickelpulver und Kohlenmonoxid zersetzt.
Die oxidischen Erze lassen sich in Drehrohröfen reduzieren. Aus dem Sinterprodukt werden durch Magnetscheiden Ni-Fe-Luppen mit 6 bis 8 % Ni erhalten, die nach Verblasen ein Ferronickel mit 40 bis 60 % Ni ergeben (Krupp-Renn-Verfahren). Die Drucklaugung der Erze mit Schwefelsäure führt zu einer NiSO4-Lösung, aus der NiS gefällt und unter Druck in Schwefelsäure gelöst wird. Durch Elektrolyse entsteht reines Elektrolytnickel. Für die Ammoniaklaugung müssen die feinzerkleinerten oxidischen Erze reduziert werden. Aus dem Laugungsprozeß mit Ammoniak- bzw. Ammoniumcarbonatlösung wird eine [Ni(NH3)6]2+-Lösung gewonnen, aus der durch thermische Zersetzung Nickelcarbonat entsteht, das zum Nickel(II)-oxid calciniert wird und sich über Löse- und Elektrolyseprozesse bzw. Reduktion zum Reinnickel weiterverarbeiten läßt.

Verwendung
Die Hauptmenge des N. wird zur Erzeugung zäher und fester Edelstähle und eisenfreier Nickellegierungen verwendet. N. dient als Korrosionsschutzschicht bei der Vergütung unedler Metalle (Vernickeln) und als Zwischenschicht bei der Direktemaillierung (Email). Aus reinem N. werden Laborgeräte gefertigt, und es ist Legierungskomponente in Temperaturmeßfühlern. N. ist auf oxidischem Trägermaterial (SiO2·Al2O3) eine für zahlreiche Prozesse der organisch-technischen Chemie wichtige Komponente in Hydrierkatalysatoren. In Hartmetallen fungiert N. als duktiles Bindemittel.

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