Nickel (Ni) – Eigenschaften, Vorkommen und Verwendung
Nickel ist eines der vielseitigsten Metalle unserer modernen Welt. Es steckt in rostfreiem Edelstahl, hochwertigen Turbinenlegierungen, wiederaufladbaren Batterien und zahlreichen Alltagsgegenständen. Obwohl das silbrig glänzende Metall vielen Menschen vor allem durch Münzen oder Nickelallergien bekannt ist, reicht seine Bedeutung weit darüber hinaus: Nickel stabilisiert bestimmte Kristallstrukturen in Stahl, wirkt als Katalysator chemischer Reaktionen und ist Bestandteil wichtiger Enzyme verschiedener Lebewesen.
Das chemische Element Nickel (Ni) besitzt die Ordnungszahl 28 und gehört zur zehnten Gruppe des Periodensystems. Es steht zwischen Kobalt und Kupfer und zählt zu den Übergangsmetallen. Gemeinsam mit Eisen und Kobalt gehört Nickel zu den wenigen reinen Metallen, die bei Raumtemperatur ferromagnetisch sind.
Besonders bemerkenswert ist die Verbindung seiner Eigenschaften: Nickel ist relativ korrosionsbeständig, gut verformbar, magnetisch und in zahlreichen Legierungen einsetzbar. Gleichzeitig können bestimmte Nickelverbindungen gesundheitsschädlich sein, und Nickelionen gehören zu den häufigen Auslösern von Kontaktallergien.
Nickel im Periodensystem – die wichtigsten Daten
Eigenschaft | Wert |
|---|---|
Elementname | Nickel |
Elementsymbol | Ni |
Ordnungszahl | 28 |
Relative Atommasse | 58,6934 |
Elementgruppe | Gruppe 10, Übergangsmetalle |
Periode | 4 |
Elektronenkonfiguration | [Ar] 3d⁸ 4s² |
Elektronenverteilung auf die Schalen | 2, 8, 16, 2 |
Aggregatzustand bei 20 °C | fest |
Aussehen | silbrig weißes, metallisch glänzendes Metall |
Dichte bei Raumtemperatur | ca. 8,90 g/cm³ |
Schmelzpunkt | ca. 1.455 °C |
Siedepunkt | ca. 2.913 °C |
Elektronegativität nach Pauling | 1,91 |
Häufige Oxidationsstufen | +2, seltener +3 und andere |
Magnetische Eigenschaft | ferromagnetisch bei Raumtemperatur |
Natürlich vorkommende stabile Isotope | ⁵⁸Ni, ⁶⁰Ni, ⁶¹Ni, ⁶²Ni und ⁶⁴Ni |
Im blume Online-Periodensystem lässt sich Nickel in der vierten Periode zwischen Kobalt (Co) und Kupfer einordnen. Besonders interessant ist auch der Vergleich mit Eisen (Fe), da alle drei Metalle bei Raumtemperatur ferromagnetische Eigenschaften besitzen.
Was ist Nickel?
Nickel ist ein silbrig weißes, zähes und gut verformbares Metall. Es besitzt eine hohe Schmelztemperatur und ist gegenüber vielen Umwelteinflüssen vergleichsweise beständig. An der Oberfläche können sich schützende Oxid- und Hydroxidschichten bilden, die die weitere Reaktion mit der Umgebung verlangsamen.
Anders als manche spröden Übergangsmetalle lässt sich Nickel gut walzen, ziehen und mechanisch bearbeiten. Dadurch eignet es sich sowohl für metallische Beschichtungen als auch für die Herstellung komplexer Legierungen.
Nickel besitzt bei Raumtemperatur eine kubisch flächenzentrierte Kristallstruktur. Diese Struktur trägt zu seiner guten Verformbarkeit bei und spielt auch bei nickelhaltigen Stählen eine wichtige Rolle.
Eine weitere Besonderheit ist der Ferromagnetismus. Nickel kann magnetisiert werden und gehört damit zusammen mit Eisen und Kobalt zu den bekanntesten ferromagnetischen Metallen.
Allerdings ist Nickel nicht unter allen Bedingungen magnetisch. Oberhalb seiner Curie-Temperatur von etwa 358 °C verliert es seine spontane ferromagnetische Ordnung und verhält sich paramagnetisch.
Warum heißt Nickel eigentlich Nickel?
Die Bezeichnung Nickel stammt aus dem historischen Bergbau.
Bergleute fanden früher rötlich glänzende Erze, die Kupfererzen ähnelten. Sie versuchten deshalb, daraus Kupfer zu gewinnen. Die Verhüttung führte jedoch nicht zum erhofften Ergebnis.
Solche Erze wurden als „Kupfernickel“ bezeichnet. Der Name spielte auf den Berggeist Nickel an, dem man die vermeintlich wertlosen oder irreführenden Erze zuschrieb.
Heute weiß man, dass das historisch als Kupfernickel bezeichnete Mineral vor allem Nickelarsenid (NiAs) ist. Es wird auch Nickelin genannt.
Die Herkunft des Namens erinnert an die Entstehungsgeschichte vieler chemischer Elemente: Lange bevor ihre Zusammensetzung verstanden wurde, waren ihre Erze bereits im Bergbau bekannt.
Die Entdeckung des Nickels – Axel Fredrik Cronstedt im Jahr 1751
Die wissenschaftliche Entdeckung des Nickels wird dem schwedischen Mineralogen und Chemiker Axel Fredrik Cronstedt (1722–1765) zugeschrieben.
Im Jahr 1751 untersuchte Cronstedt ein Mineral, aus dem Bergleute zuvor vergeblich Kupfer gewinnen wollten. Bei seinen Versuchen gelang es ihm, ein bis dahin nicht als eigenständiges Element erkanntes Metall zu isolieren.
Er erkannte, dass es sich nicht um Kupfer handelte, sondern um einen anderen metallischen Stoff. Diesen bezeichnete er als Nickel.
Die Entdeckung war zunächst nicht unumstritten, weil die Unterscheidung zwischen einem neuen Element und einer Mischung bekannter Metalle mit den damaligen analytischen Möglichkeiten schwierig war.
Erst weitere Untersuchungen bestätigten Nickel als eigenständiges chemisches Element.
Cronstedts Arbeit gehört zu den wichtigen Entdeckungen des 18. Jahrhunderts und zeigt, wie systematische chemische Analysen traditionelle bergmännische Vorstellungen zunehmend ablösten.
Nickel in der Natur – Vorkommen und wichtige Erze
Nickel ist in der Erdkruste relativ weit verbreitet, kommt dort jedoch überwiegend chemisch gebunden vor. Besonders häufig ist es mit Eisen, Schwefel und anderen Metallen vergesellschaftet.
Zu den wirtschaftlich wichtigsten Nickellagerstätten gehören zwei große Typen:
Sulfidische Nickelerze
In sulfidischen Lagerstätten kommt Nickel häufig gemeinsam mit Kupfer und Kobalt vor. Ein wichtiges Mineral ist Pentlandit, vereinfacht mit der Zusammensetzung (Fe,Ni)₉S₈ beschrieben.
Solche Lagerstätten sind für die Gewinnung von Nickel und verschiedenen Nebenmetallen von großer Bedeutung.
Lateritische Nickelerze
Lateritische Lagerstätten entstehen durch intensive chemische Verwitterung nickelhaltiger Gesteine, insbesondere unter tropischen und subtropischen Klimabedingungen.
Nickel reichert sich dabei in bestimmten Verwitterungszonen an. Es kann unter anderem an Eisenoxide gebunden oder in nickelhaltigen Silikatmineralen enthalten sein.
Die Verarbeitung lateritischer Erze ist technisch anspruchsvoll und hängt stark von ihrer mineralogischen Zusammensetzung ab.
Nickel in Meteoriten
Nickel besitzt außerdem eine besondere Bedeutung in der Meteoritenkunde.
Viele Eisenmeteoriten bestehen überwiegend aus Eisen-Nickel-Legierungen. Ihre charakteristischen Kristallstrukturen können unter geeigneten Bedingungen als sogenannte Widmanstätten-Strukturen sichtbar gemacht werden.
Solche Strukturen entstehen durch extrem langsame Abkühlung metallischer Phasen im Inneren größerer Himmelskörper.
Der Nickelgehalt von Meteoriten liefert damit wertvolle Informationen über die Entstehung und Entwicklung unseres Sonnensystems.
Wie wird Nickel gewonnen?
Die industrielle Nickelgewinnung erfolgt je nach Erztyp durch unterschiedliche Verfahren.
Bei sulfidischen Erzen werden die wertvollen Mineralbestandteile häufig zunächst durch Flotation angereichert. Anschließend folgen metallurgische Prozesse, bei denen Nickel von Eisen, Schwefel und weiteren Bestandteilen getrennt wird.
Bei lateritischen Erzen kommen unter anderem pyrometallurgische Verfahren sowie hydrometallurgische Prozesse zum Einsatz.
Ein wichtiges hydrometallurgisches Verfahren ist die Hochdruck-Säurelaugung, international als High Pressure Acid Leaching (HPAL) bezeichnet. Dabei werden geeignete nickelhaltige Rohstoffe unter erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur chemisch aufgeschlossen.
Die weitere Aufbereitung kann zu Nickelmetall, Ferronickel oder geeigneten Nickelverbindungen führen.
Welche Produkte hergestellt werden, hängt vom späteren Einsatzgebiet ab. Für die Edelstahlproduktion werden andere Ausgangsmaterialien benötigt als für hochreine Batterierohstoffe.
Nickel und Edelstahl – warum das Metall so wichtig ist
Eine der bedeutendsten Anwendungen von Nickel liegt in der Herstellung nichtrostender Stähle.
Während Chrom (Cr) vor allem die Bildung einer schützenden Passivschicht ermöglicht, beeinflusst Nickel die Kristallstruktur und die mechanischen Eigenschaften vieler Edelstähle.
Was bedeutet austenitischer Edelstahl?
Bei Raumtemperatur besitzt reines Eisen normalerweise eine kubisch raumzentrierte Kristallstruktur. Unter bestimmten Bedingungen kann Eisen jedoch auch eine kubisch flächenzentrierte Struktur ausbilden, die als Austenit bezeichnet wird.
Nickel ist ein Austenitbildner. Es stabilisiert die kubisch flächenzentrierte Struktur in bestimmten Eisenlegierungen auch bei Raumtemperatur.
Dadurch entstehen Stähle, die sich häufig durch gute Verformbarkeit, Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit auszeichnen.
Ein bekanntes Beispiel ist der Edelstahltyp 18/8, der ungefähr 18 % Chrom und 8 % Nickel enthält. Solche Legierungen gehören zur Gruppe der austenitischen nichtrostenden Stähle.
Sie werden unter anderem für Küchengeräte, Lebensmittelanlagen, Rohrleitungen, chemische Apparate und zahlreiche technische Bauteile verwendet.
Ist jeder Edelstahl magnetisch?
Nein. Die magnetischen Eigenschaften hängen von der Gefügestruktur ab.
Ferritische und martensitische Edelstähle sind häufig magnetisch. Austenitische Edelstähle sind im lösungsgeglühten Zustand dagegen normalerweise nicht oder nur schwach magnetisch.
Durch starke Kaltverformung kann sich ihre magnetische Reaktion jedoch verändern, beispielsweise wenn verformungsinduzierter Martensit entsteht.
Die verbreitete Annahme, dass hochwertiger Edelstahl grundsätzlich nicht magnetisch sein dürfe, ist deshalb wissenschaftlich falsch.
Nickel in Hochtemperaturlegierungen – Werkstoffe für extreme Bedingungen
Nickelbasierte Superlegierungen gehören zu den leistungsfähigsten metallischen Werkstoffen für hohe Temperaturen.
Sie werden beispielsweise in Flugzeugtriebwerken, Gasturbinen und industriellen Hochtemperaturanlagen eingesetzt.
Viele dieser Legierungen enthalten neben Nickel weitere Elemente wie Chrom, Kobalt, Aluminium, Titan oder Molybdän.
Besonders wichtig ist bei zahlreichen nickelbasierten Superlegierungen die Bildung fein verteilter Ausscheidungen, die als γ′-Phase bezeichnet werden. Diese besitzen häufig eine Zusammensetzung nahe Ni₃(Al,Ti).
Solche Ausscheidungen behindern die Bewegung von Versetzungen und tragen dazu bei, dass die Legierung auch bei hohen Temperaturen mechanisch belastbar bleibt.
Damit zeigt sich erneut die Bedeutung der chemischen Zusammensetzung und Mikrostruktur eines Werkstoffs.
Der Vergleich mit Kobalt (Co) und Titan (Ti) verdeutlicht, wie verschiedene Übergangsmetalle gezielt kombiniert werden, um besondere Werkstoffeigenschaften zu erreichen.
Nickelbeschichtungen – Schutz und metallischer Glanz
Nickel wird häufig zur Oberflächenbeschichtung anderer Werkstoffe verwendet.
Beim galvanischen Vernickeln wird mithilfe elektrischer Energie eine Nickelschicht auf einem geeigneten Werkstück abgeschieden.
Solche Beschichtungen können verschiedene Aufgaben übernehmen:
Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit
Erhöhung der Verschleißbeständigkeit
Erzeugung dekorativer metallischer Oberflächen
Herstellung geeigneter Zwischenschichten für weitere Beschichtungen
Nickel wird beispielsweise bei Armaturen, technischen Bauteilen, Werkzeugen und verschiedenen Gebrauchsgegenständen eingesetzt.
Häufig dient eine Nickelschicht auch als Grundlage für eine dünne Chrombeschichtung. Die Kombination ermöglicht sowohl einen dekorativen Glanz als auch eine verbesserte Beständigkeit gegenüber bestimmten Umwelteinflüssen.
Dabei muss berücksichtigt werden, dass Nickelionen bei empfindlichen Menschen Kontaktallergien auslösen können. Deshalb unterliegt die Nickelabgabe bestimmter Produkte mit längerem Hautkontakt in der Europäischen Union gesetzlichen Beschränkungen.
Nickel in Batterien – von NiCd bis zu modernen Lithium-Ionen-Akkus
Nickel spielt seit vielen Jahrzehnten eine wichtige Rolle in der Batterietechnik.
Nickel-Cadmium-Akkumulatoren
Nickel-Cadmium-Akkumulatoren (NiCd) gehören zu den älteren wiederaufladbaren Batteriesystemen.
Sie verwenden eine positive Elektrode auf Basis von Nickeloxidhydroxid und eine negative Elektrode auf Cadmiumbasis.
NiCd-Akkus zeichnen sich unter anderem durch ihre Robustheit und hohe Strombelastbarkeit aus. Aufgrund der Giftigkeit von Cadmium ist ihre Verwendung in vielen Anwendungen jedoch stark eingeschränkt.
Nickel-Metallhydrid-Akkumulatoren
Nickel-Metallhydrid-Akkus (NiMH) verwenden ebenfalls eine positive Elektrode auf Nickelbasis. An der negativen Elektrode wird Wasserstoff reversibel in einer geeigneten Metalllegierung gespeichert.
Diese Batterietechnologie wurde unter anderem für wiederaufladbare Haushaltsbatterien, elektrische Geräte und Hybridfahrzeuge eingesetzt.
NiMH-Akkus enthalten kein Cadmium als aktives Elektrodenmaterial und können gegenüber älteren NiCd-Systemen eine höhere Energiedichte erreichen.
Nickel in Lithium-Ionen-Akkus
Auch moderne Lithium-Ionen-Akkumulatoren können Nickel enthalten.
Besonders wichtig sind nickelhaltige Kathodenmaterialien wie Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt-Oxide (NMC) und Lithium-Nickel-Kobalt-Aluminium-Oxide (NCA).
Ein höherer Nickelanteil kann bei geeigneter Materialentwicklung zur Erhöhung der Energiedichte beitragen. Gleichzeitig können Anforderungen an Stabilität, Herstellung und Sicherheit steigen.
Nicht alle Lithium-Ionen-Akkus enthalten Nickel. Lithium-Eisenphosphat-Akkus (LFP) kommen beispielsweise ohne Nickel im aktiven Kathodenmaterial aus.
Nickel bleibt dennoch ein wichtiger Rohstoff für zahlreiche Batteriesysteme.
Nickel als Katalysator – warum es chemische Reaktionen beschleunigt
Nickel wird in der chemischen Industrie häufig als Katalysator verwendet.
Besonders bekannt ist der Einsatz bei Hydrierungsreaktionen. Dabei wird Wasserstoff an andere chemische Verbindungen angelagert.
Ein Beispiel ist die Hydrierung von Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen.
Nickel kann die Reaktion unterstützen, indem Wasserstoff und die zu hydrierenden Moleküle an der Metalloberfläche adsorbiert werden. Dadurch werden chemische Bindungen aktiviert und Reaktionen erleichtert.
Was ist Raney-Nickel?
Raney-Nickel ist ein poröser, hochoberflächiger Nickelkatalysator.
Er wird aus geeigneten Nickel-Aluminium-Legierungen hergestellt, indem ein großer Teil des Aluminiums chemisch entfernt wird.
Dadurch entsteht eine sehr große katalytisch aktive Oberfläche.
Raney-Nickel wird unter anderem in der organischen Synthese und bei industriellen Hydrierungsprozessen verwendet.
Aufgrund seiner hohen Reaktivität kann trockenes Raney-Nickel selbstentzündlich sein. Deshalb wird es unter kontrollierten Bedingungen gehandhabt und häufig feucht gelagert.
Nickel und Magnetismus – Gemeinsamkeiten mit Eisen und Kobalt
Nickel gehört neben Eisen (Fe) und Kobalt (Co) zu den wenigen reinen Metallen, die bei Raumtemperatur ferromagnetisch sind.
Ferromagnetismus entsteht durch das Zusammenwirken der magnetischen Momente vieler Elektronen. Unter geeigneten Bedingungen richten sich diese innerhalb bestimmter Bereiche des Materials gemeinsam aus.
Diese Bereiche werden als magnetische Domänen bezeichnet.
Bei Nickel liegt die Curie-Temperatur bei etwa 358 °C. Oberhalb dieser Temperatur verschwindet die spontane ferromagnetische Ordnung.
Zum Vergleich: Die Curie-Temperatur von Eisen liegt bei etwa 770 °C, die von Kobalt bei ungefähr 1.115 °C.
Diese Unterschiede zeigen, dass sich die magnetischen Eigenschaften benachbarter Übergangsmetalle trotz ähnlicher Elektronenstrukturen deutlich unterscheiden können.
Nickelallergie – warum manche Menschen auf Nickel reagieren
Nickel gehört zu den häufigsten Auslösern allergischer Kontaktdermatitis.
Die Beschwerden entstehen nicht dadurch, dass metallisches Nickel als solches eine sofortige allgemeine Giftwirkung entfaltet. Entscheidend ist vielmehr, dass unter geeigneten Bedingungen Nickelionen aus nickelhaltigen Gegenständen freigesetzt werden können.
Diese Ionen können mit körpereigenen Proteinen wechselwirken und bei sensibilisierten Personen eine immunologische Reaktion auslösen.
Typische Symptome sind Hautrötungen, Juckreiz, Ekzeme und entzündliche Hautveränderungen.
Besonders relevant sind Gegenstände mit längerem Hautkontakt, beispielsweise Schmuck, Uhren, Verschlüsse oder bestimmte Metallteile an Kleidung.
In der Europäischen Union bestehen deshalb Grenzwerte für die Nickelabgabe aus bestimmten Verbraucherprodukten. Entscheidend ist dabei nicht allein der gesamte Nickelgehalt eines Gegenstands, sondern die unter festgelegten Prüfbedingungen freigesetzte Nickelmenge.
Auch Edelstahl kann Nickel enthalten, ohne zwangsläufig hohe Nickelabgaben aufzuweisen. Die tatsächliche Freisetzung hängt von der Legierung, der Oberflächenbeschaffenheit und den Einsatzbedingungen ab.
Ist Nickel giftig?
Die gesundheitliche Bewertung von Nickel muss zwischen metallischem Nickel, löslichen Nickelsalzen, schwer löslichen Nickelverbindungen und unterschiedlichen Expositionswegen unterscheiden.
Bestimmte Nickelverbindungen können bei beruflicher Exposition die Atemwege schädigen und allergische Reaktionen verursachen.
Die Internationale Agentur für Krebsforschung (IARC) stuft Nickelverbindungen als krebserzeugend für den Menschen (Gruppe 1) ein. Metallisches Nickel wird gesondert bewertet.
Diese Unterscheidung ist wichtig, da die Gefährlichkeit nicht allein aus dem Namen des Elements abgeleitet werden kann.
Besonders bei Tätigkeiten mit nickelhaltigen Stäuben, Aerosolen oder chemischen Verbindungen müssen geeignete Schutzmaßnahmen und die jeweils geltenden Gefahrstoffvorschriften beachtet werden.
Ist Nickel ein lebensnotwendiges Spurenelement?
Nickel besitzt für verschiedene Lebewesen eine biologische Bedeutung.
Bestimmte Bakterien, Archaeen und Pflanzen benötigen Nickel für spezielle Enzyme. Besonders bekannt ist das Enzym Urease, das Harnstoff in Ammoniak und Kohlendioxid umsetzt und Nickelionen im aktiven Zentrum enthält.
Auch einige andere Enzyme von Mikroorganismen sind nickelabhängig.
Für den Menschen ist eine essenzielle Funktion von Nickel dagegen bislang nicht überzeugend nachgewiesen.
Nickel kann zwar in sehr geringen Mengen über Nahrung und Trinkwasser aufgenommen werden. Daraus folgt jedoch nicht, dass eine zusätzliche Nickelzufuhr notwendig oder gesundheitsförderlich wäre.
Die biologische Bedeutung von Nickel ist somit je nach Organismus unterschiedlich.
Die natürlichen Isotope des Nickels
Natürliches Nickel besteht aus fünf stabilen Isotopen:
Isotop | Natürlicher Anteil, ungefähr |
|---|---|
Nickel-58 | 68,1 % |
Nickel-60 | 26,2 % |
Nickel-61 | 1,1 % |
Nickel-62 | 3,6 % |
Nickel-64 | 0,9 % |
Die Isotope besitzen jeweils 28 Protonen, unterscheiden sich jedoch in ihrer Neutronenzahl.
Neben den stabilen Isotopen sind zahlreiche radioaktive Nickelisotope bekannt, die in der Kernphysik und in speziellen wissenschaftlichen Anwendungen untersucht werden.
Nickel-62 ist außerdem aus kernphysikalischer Sicht bemerkenswert, weil es zu den Atomkernen mit besonders hoher Bindungsenergie pro Nukleon gehört.
Fünf interessante Fakten über Nickel
1. Nickel wurde nach einem Berggeist benannt. Die historische Bezeichnung „Kupfernickel“ entstand, weil Bergleute aus bestimmten kupferähnlichen Erzen kein Kupfer gewinnen konnten.
2. Nickel macht viele Edelstähle besonders gut verformbar. Es stabilisiert in geeigneten Legierungen die austenitische Kristallstruktur.
3. Nickel ist bei Raumtemperatur ferromagnetisch. Gemeinsam mit Eisen und Kobalt gehört es zu den bekanntesten reinen ferromagnetischen Metallen.
4. Nickel steckt in verschiedenen Batterietechnologien. Von Nickel-Metallhydrid-Akkus bis zu nickelhaltigen Lithium-Ionen-Batterien spielt es eine wichtige Rolle.
5. Nickel kommt auch in Meteoriten vor. Eisen-Nickel-Legierungen sind charakteristische Bestandteile zahlreicher Eisenmeteoriten.
Nickel im Vergleich mit anderen Übergangsmetallen
Nickel steht im Periodensystem zwischen Kobalt und Kupfer. Seine Eigenschaften lassen sich besonders gut im Vergleich mit anderen bereits behandelten Übergangsmetallen verstehen.
Eisen (Fe) bildet die Grundlage der Stahlindustrie und ist wie Nickel ferromagnetisch.
Kobalt (Co) besitzt ebenfalls ferromagnetische Eigenschaften und wird in hochwertigen Legierungen sowie bestimmten Batteriematerialien verwendet.
Chrom (Cr) ist für die Passivierung vieler nichtrostender Stähle besonders wichtig.
Mangan (Mn) beeinflusst die Stahlherstellung und wird in verschiedenen Batteriematerialien eingesetzt.
Vanadium (V) verbessert die Eigenschaften bestimmter hochfester Stähle und wird in stationären Energiespeichern genutzt.
Titan (Ti) zeichnet sich durch seine hohe spezifische Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit aus.
Diese Vergleiche zeigen, warum die Übergangsmetalle für die moderne Werkstofftechnik so wichtig sind: Ihre unterschiedlichen Eigenschaften lassen sich durch gezielte Legierungsbildung miteinander kombinieren.
Im blume Online-Periodensystem lassen sich diese Elemente und ihre Stellung innerhalb der vierten Periode übersichtlich betrachten.
Fazit – Nickel verbindet Werkstofftechnik, Magnetismus und Elektrochemie
Nickel ist ein vielseitiges Übergangsmetall, dessen Bedeutung weit über Münzen und glänzende Oberflächen hinausgeht.
Es stabilisiert die Kristallstruktur zahlreicher nichtrostender Stähle, bildet die Grundlage leistungsfähiger Hochtemperaturlegierungen, wird als Katalysator eingesetzt und ist Bestandteil verschiedener Batterietechnologien.
Seine ferromagnetischen Eigenschaften verbinden Nickel mit Eisen und Kobalt. Gleichzeitig zeigt die Nickelallergie, dass auch technisch nützliche Metalle gesundheitliche Risiken verursachen können.
Besonders eindrucksvoll ist die Bedeutung der chemischen und physikalischen Struktur: Die Eigenschaften von Nickel verändern sich je nachdem, ob es als reines Metall, in einer Legierung, als Oberflächenbeschichtung oder in einer chemischen Verbindung vorliegt.
Nickel ist damit ein hervorragendes Beispiel dafür, wie die Stellung eines Elements im Periodensystem mit seinen vielfältigen Anwendungen in Technik, Industrie und Wissenschaft zusammenhängt.
Literatur und wissenschaftliche Quellen
Buchquellen
Gray, Theodore (2013): Die Elemente. Bausteine unserer Welt. Köln: Komet Verlag. ISBN 978-3-86941-000-5. Abschnitt „Nickel“, S. 74–75.
Quadbeck-Seeger, Hans-Jürgen (2006): Die Welt der Elemente – Die Elemente der Welt. 1. Auflage. Weinheim: Wiley-VCH. ISBN 978-3-527-31789-9. Abschnitt „Nickel“, S. 44.
Wissenschaftliche Referenzquellen
Royal Society of Chemistry (RSC): Nickel – Element information, properties and uses. Informationen zu Entdeckung, Eigenschaften, Vorkommen und technischen Anwendungen. https://periodic-table.rsc.org/element/28/nickel
Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights (CIAAW): Atomic Weight of Nickel. Angaben zum Standardatomgewicht und zur natürlichen Isotopenzusammensetzung. https://www.ciaaw.org/nickel.htm
National Institute of Standards and Technology (NIST): Atomic Data for Nickel. Informationen zur Elektronenkonfiguration und zu atomphysikalischen Eigenschaften. https://physics.nist.gov/PhysRefData/Handbook/Tables/nickeltable1.htm
United States Geological Survey (USGS): Nickel Statistics and Information. Angaben zu Rohstoffgewinnung, industrieller Verwendung und Versorgung. https://www.usgs.gov/centers/national-minerals-information-center/nickel-statistics-and-information
International Agency for Research on Cancer (IARC): Chromium, Nickel and Welding. IARC Monographs, Volume 49 (1990). Wissenschaftliche Bewertung krebserzeugender Wirkungen bestimmter Nickelverbindungen. https://publications.iarc.who.int/67
European Chemicals Agency (ECHA): Informationen zu Nickel, Nickelverbindungen und Beschränkungen der Nickelabgabe aus Verbraucherprodukten. https://echa.europa.eu/
National Institutes of Health (NIH): Wissenschaftliche Informationen zu Nickel und seiner biologischen Bedeutung. https://www.nih.gov/