నికెల్

నికెల్, ₀₀Ni
నికెల్
Appearance	lustrous, metallic, and silver with a gold tinge
Standard atomic weight Ar°(Ni)
	58.6934±0.0004; 58.693±0.001 (abridged);
నికెల్ in the periodic table
	కోబాల్ట్ ← నికెల్ → రాగి
Group	మూస:Infobox element/symbol-to-group/format
Period	period 4
Block	d-block
Electron configuration	[Ar] 3d8 4s2 or [Ar] 3d9 4s1
Electrons per shell	2, 8, 16, 2 or 2, 8, 17, 1
Physical properties
Phase at STP	solid
Melting point	1728 K (1455 °C, 2651 °F)
Boiling point	3186 K (2913 °C, 5275 °F)
Density (near r.t.)	8.908 g/cm3
when liquid (at m.p.)	7.81 g/cm3
Heat of fusion	17.48 kJ/mol
Heat of vaporization	377.5 kJ/mol
Molar heat capacity	26.07 J/(mol·K)
Atomic properties
Oxidation states	−2, −1, 0, +1, +2, +3, +4 (a mildly basic oxide)
Electronegativity	Pauling scale: 1.91
Ionization energies	(more);
Atomic radius	empirical: 124 pm
Covalent radius	124±4 pm
Van der Waals radius	163 pm
	Spectral lines of నికెల్
Other properties
Natural occurrence	primordial
Crystal structure	face-centered cubic (fcc)
Speed of sound thin rod	4900 m/s (at r.t.)
Thermal expansion	13.4 µm/(m⋅K) (at 25 °C)
Thermal conductivity	90.9 W/(m⋅K)
Electrical resistivity	69.3 n Ω⋅m (at 20 °C)
Magnetic ordering	ferromagnetic
Young's modulus	200 GPa
Shear modulus	76 GPa
Bulk modulus	180 GPa
Poisson ratio	0.31
Mohs hardness	4.0
Vickers hardness	638 MPa
Brinell hardness	700 MPa
CAS Number	7440-02-0
History
Discovery	Axel Fredrik Cronstedt (1751)
First isolation	Axel Fredrik Cronstedt (1751)
Isotopes of నికెల్ v; e;
	Template:infobox నికెల్ isotopes does not exist
	Category: నికెల్; view; talk; edit; \| references

మౌలిక సమాచారం

నికెల్ఒక రసాయనిక మూలకం. మూలకాల ఆవర్తన పట్టికలో సమూహం (group )10, D బ్లాకు,4 వ పెరియడునకు చెందిన లోహం.దీనియొక్క పరమాణు సంఖ్య28. కొద్దిగా బంగారుపు ఛాయకలిగిన వెండి లా తెల్లగా మెరిసే మూలక లోహం. నికెల్ ఒక పరివర్తన మూలకం. ఇది దృఢమైనది, పలకలు, తీగలుగా సాగే స్వభావమున్నది.నికెల్ లోహం పెద్ద ముక్కలుగా, ముద్దగా ఉన్నప్పటి కన్న పుడిగా, ఎక్కువ ఉపరితల వైశాల్యం కలిగినప్పుడు ఎక్కువ చార్యాశీలత కనపరచును.

చరిత్ర

క్రీ.పూ.3500 సంవత్సరాల నాటికే ఉల్కాపాత జనితమైన సహజ నికెల్-ఇనుము మిశ్రమఖనిజాన్ని వాడినట్లు తెలుస్తున్నది. ఆనాటి, ప్రస్తుతం సిరియాగా పిలవబడే ప్రాంతంలో దొరికిన కంచు వస్తువులలో 2% వరకు నికెల్ లోహం ఉన్నది^[7]. చైనాలోని లిఖిత వ్రాతప్రతులలో వ్రాసినదాని ప్రకారం తెల్లరాగి (రాగి-నికెల్ మిశ్రమ ధాతువు, చైనాలో బై టోంగ్, baitong అంటారు ) ని క్రీ.పూ .1700-1400 మధ్య కాలంలో వాడినట్లు తెలుస్తున్నది. 17 వ శతాబ్దిలో ఈ తెల్లరాగిని బ్రిటన్‌కు ఎగుమతి చేసినట్లు తెలుస్తున్నది. అయితే 1822 వరకు ఇది ఒక ప్రత్యేక లోహమని తెలియరాలేదు^[8].

ప్రస్తుతం నికెలైన్, లేదా నికోలైట్ అనబడు ఎర్రని ముడిఖనిజాన్ని మధ్య జర్మనీ లోని Erzgebirge ప్రాంతంలో గుర్తిం చినప్పుడు, దానిని రాగి ఖనిజంగా భావించారు.దానినుండి 1751 లో బారోన్ ఆక్సిల్ ఫ్రెడ్రిక్ క్రాంస్ట్ద్ ( Axel Fredrik Cronstedt) ఈ ముడి ఖనిజం నుండి రాగిని ఉత్పత్తి చెయ్యటానికి ప్రయత్నించగా, తెల్లటి లోహం ఉత్పత్తి అయ్యినది. అనుకున్నదానికి భిన్నంగా వేరే లోహం ఉత్పన్నం కావటంతో దానికి జర్మనీపురాణ దయ్యం పేరు కాప్రోనికెల్ అనేపేరు ఈ కొత్త లోహనికి పెట్టాడు.^[9] కావున Axel Fredrik Cronstedtనే నికెల్ ను కనుగొన్న రసాయన శాస్త్రవేత్తగా భావించాలి.

భౌతిక ధర్మాలు

ఇనుము, కోబాల్ట్, గాడోలీనియం తరువాత అయస్కాంత ప్రభావిత ధర్మాలుకలిగిన నాలుగవ మూలకం ఇది.ఈ లోహం యొక్క క్యూరీ (curie) యొక్క ఉష్ణోగ్రత 355^౦C, అనగా ఈ ఉష్ణోగ్రత దాటినతరువాత నికెల్ అయస్కాంత ప్రభావితం కాదు.^[10] పరమాణువు యొక్క పరమాణు వ్యాసార్థం 0.124 nm.అణు అమరిక ముఖ కేంద్రీయ ఘనాకృతిలో ఏర్పది, దీని అల్లికఅభీష్టపరిమాణం (lattice parameter) 0.352 nm లు ఉండును. నికెల్ పరావర్తక మూలకాల వర్గానికి చెందిన దృఢమైన, రేకులుగా సాగే గుణమున్న లోహం.గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద, నికెల్ నెమ్మదిగా ఆక్సీకరణ చెందు స్వభావం కలిగి యున్నది. పెద్ద ముక్కలుగా ముద్దగా ఉన్నప్పుడు ఉపరితలంపై ఆక్సైడ్ పూత కప్పి ఉండటం వలన ఆక్సిజన్‌తో చర్య నెమ్మదిగా జరుగును. ఆక్సైడ్ పూత కలిగియున్నప్పటికి, ఈలోహం ఆక్సిజన్‌తో రసాయనిక చర్యలో కాస్త చురుకుగానే పాల్గోనును.

మూలకం యొక్కమూల ధర్మాలు

లక్షణం	విలువ
భౌతిక స్థితి	ఘనస్థితి
సంకేత అక్షరం	Ni
పరమాణుసంఖ్య	28
పరమాణు ద్రవ్యరాశి	58.6934 amu
ద్రవీభవన స్థానము	1453.0 °C
మరుగుస్థానం	2732.0 °C
ప్రోటానులు/ఎలక్ట్రానుల సంఖ్య	28
న్యూట్రానుల సంఖ్య	31
వర్గికరణ	పరివర్తక లోహం
సాంద్ర్తత,20°Cవద్ద	8.902 గ్రాం/సెం.మీ³
రంగు	తెలుపు
స్పటీకనిర్మాణం	ఘనాకృతి

విద్యుత్కణం(electron)విన్యాసం

నికెల్ పరమాణువు రెండు ఎలెక్ట్రాన్ విన్యాసాలను[Ar] 3d⁸ 4s², [Ar] 3d⁹ 4s¹ కలిగి యున్నది.ఈ రెండు కూడా సమాన శక్తిస్థాయి కలిగిఉన్నవి.[Ar]అను సంకేతం ఆర్గాన్ వంటి నిర్మాణము కలిగి ఉండటాన్ని సూచిస్తున్నది.రసాయన శాస్త్ర పాఠ్యాంశాలలో నికెల్ పరమాణు ఎలక్ట్రాన్ విన్యాసాన్ని [Ar]4S² 3d⁸ లేదా Ar] 3d⁸4s²గా చూపించడం జరుగుతున్నది^[11].

ఐసోటోపులు

స్వాభావికంగా లభ్యమయ్యే నికెల్ మూలకం 5 స్థిరమైన ఐసోటోపులను కలిగియున్నది.అవి ; ⁵⁸Ni, ⁶⁰Ni, ⁶¹Ni, ⁶²Ni and ⁶⁴Ni .ఇందులో ⁵⁸Ni అనునదిసమృద్దిగా లభిస్తున్నది (68.07% ). ⁶²Ni ఐసోటోపు ⁵⁶Fe, ⁵⁸Fe ల కన్న ఎక్కువ పరమాణుకేంద్రీయ బంధశక్తి కలిగియున్నది.18 రకాల రేడియో ఐసోటోపుల గుర్తింపు కూడాజరిగింది. వీటిలో ⁵⁹Ni యొక్క అర్ధజీవితం 76,000 సంవత్సరాలు, ⁶³Ni యొక్క అర్ధజీవితం 100.1 సంవత్సరాలు, ⁵⁶Ni యొక్క అర్ధజీవితం 6.077 రోజులు.

నికెల్ లోహం యొక్క స్థిర ఐసోటోపుల పట్టిక^[12]

నామమాత్ర ద్రవ్యరాశి	కచ్చితమైన ద్రవ్యరాశి	ప్రకృతి సిద్ధమైన లభ్యత%	రసాయనిక స్థితి	సత్తువ
⁵⁴Ni			ఆక్సైడ్	95+
⁵⁸Ni	57.9353462 (16)	68.0769	లోహం, ఆక్సైడ్, సల్ఫైడ్	99+
⁶⁰Ni	59.9307884 (16)	26.2231	లోహం, ఆక్సైడ్	95 - 99+
⁶¹Ni	60.9310579 (16)	1.1399	లోహం, ఆక్సైడ్, సల్ఫైడ్	89 - 94+
⁶²Ni	61.9283461 (16)	3.6345	లోహం	96 - 98+
⁶⁴Ni	63.9279679 (17)	0.9256	లోహం, ఆక్సైడ్	84 - 98+

రేడియో ఐసోటోపులు

18 రకాల రేడియో ఐసోటోపుల గుర్తింపు కూడాజరిగింది.క్రింద కొన్ని రెడియో ధార్మికత కలిగిన ఐసోటోపుల వివరాల పట్టిక పొందుపరచబడినది^[13]

రెడియో ఐసోటోపు	ద్రవ్యరాశి	అర్ధజీవితం	క్షయ విధానం	కేంద్రక వడి
⁵⁶Ni	55.94214	6.08 రోజులు	EC to 5⁶Co	0
⁵⁷Ni	56.939800	35.6 గంటలు	EC to ⁵⁷Co	3/2
⁵⁹Ni	58.934351	76,000 సంవత్సరాలు	EC to ⁵⁹Co	3/2
⁶³Ni	62.929673	100సంవత్సరాలు	β^- to ⁶³Cu	1/2
⁶⁵Ni	64.930088	2.517 గంటలు	β^- to ⁶⁵Cu	5/2
⁶⁶Ni	65.92912	54.6 గంటలు	β^- to ⁶⁶Cu	0

లభ్యత

భూమి పై సల్ఫరు మరియుఇనుముతో కలసి పెంటా లామ్డైట్ (pentlandite) లోను, సల్ఫరుతో కలిసి మిల్లెరైట్ (millerite, ఆర్సెనిక్తో కలిసి నికేలిన్ (nickeline) ఖనిజాలలో లభిస్తుంది.అలాగే ఆర్సెనిక్, సల్ఫరులతో కలిసి గాలేనా (galena) అను ఖనిజంలోను లభిస్తుంది^[14]. నికెల్ ఇనుప ఉల్కపాతంలో కామసైట్ (kamacite, టేనైట్ (taenite) మిశ్రమ దాతువుగా ఉంటుంది.

భారిస్థాయిలో గనులలో లభించు ముడిఖనిజం రెండురకాల నిల్వలు మొదటిది లాటేరైట్స్ ఇవి నికేలి ఫేర్రాస్ ముడి ఖనిజాలైన లిమోనైట్ (limonite: (Fe, Ni) O (OH), గార్నిరైట్ garnierite (a hydrous nickel silicate) : (Ni, Mg)3Si₂O₅ (OH). రెండవ రకం సల్ఫైడ్ నిల్వలు.ఈ రకంలో ప్రధానమైన ముడిఖనిజం పెంట్లనడితే పెంటలామ్డైట్ (pentlandite: (Ni, Fe) ₉S₈)

ఆర్థిక పరంగా నికెల్ ను అధిక ప్రమాణంలో కలిగిన ఇనుప ఖనిజం లిమోనైట్ (limonite) ఈ ఖనిజ అధిక పరిమాణంలో కెనడా (సుడ్బురి ప్రాంతం, ఉల్కాపాత కారణంగా ఏర్పడినదనిభావన, ఫసిపిక్లోని న్యూ కేలడోనియా, రష్యా లోని నోర్సిల్క్ ఉన్నాయి. భూమిలోపల ఇనుముతో కుడి లభిస్తుంది.నికెల్ లోహము సూపర్ నోవాలలో కేంద్రకాల సంయోగసమయంలో విశ్వంలో ఆవిర్భవించాయి.

ఉత్పత్తి

నికెల్ లోహాన్ని కనుగొన్న పిమ్మట, మొదట నికెల్‌ను అరుదుగా లభించే కుప్రోనికెల్ (Kupfernickel) నుండి తయారు చేసేవారు.1824 నుండి కోబాల్ట్ బ్లూ నుండి ఉప ఉత్పత్తిగా తయారు చెయ్యడం మొదలైనది. మొదటగానార్వే, నికెల్ లోహాన్ని అధికమొత్తంలో కలిగిన పైర్హో టైట్ (pyrrhotite ) ఖనిజంనుండి 1848 లో ఉత్పత్తి చెయ్యడం ప్రారంభించినది .

వినియోగం

ప్రస్తుతం ప్రపంచంలో ఉత్పత్తి అగుచున్న నికెల్ లోహంలో 46 %ను నికెల్ ఉక్కు తయారుచేయుటకు,34 %ను ఇనుమేతర మిశ్రమ ధాతువులను, సూపర్ మిశ్రమ ధాతువులను తయారు చేయుటలో, 14%ను ఎలక్టో ప్లేటింగు పరిశ్రమలలో,6%ను ఇతర రంగాలలో వినియోగిస్తున్నారు.నికెల్‌ను పలురకాల పరిశ్రమలలో పలురకాల వస్తువుల, పరికరాల ఉత్పత్తిలో విరివిగా వినియోగిస్తున్నారు.స్టైయిన్‌లెస్ స్టీలు, అల్నికో అయస్కాంతాలు, నాణేలు, రిచార్జబుల్ బ్యాటరీలలో, ఎలక్ట్రికల్ గిటారు తీగెలు, మైక్రోపోను కాప్సుల్స్, ప్రత్యేకమైన మిశ్రమ ధాతువులు చెయ్యుటకు ఉపయోగిస్తారు. గాజుకు పచ్చరంగు చాయను ఇవ్వటానికి కలుపుతారు.నికెల్‌ను ఇంకా రాగి, క్రోమియం, అల్యూమినియం, సీసం, కోబాల్ట్, వెండి, బంగారం వంటి లోహాలలో కుడా మిశ్రమం చేయుదురు.

ప్రపంచ ఉత్పత్తిలో 60%ను నికెల్ స్టీల్సు (తుప్పుపట్టిని ఉక్కు:stainless steel), తయారీలో వాడుచునారు.నూనెల పరిశ్రమలలో నూనెలను వనస్పతి లేదా హైడ్రోజనేసను చెయ్యుటకు నికెల్ ను ఉత్ప్రేరకంగా వాడెదరు.నికెల్ సమ్మెలన రూపంలో పారిశ్రామికంగా పలు ప్రయోజనాలు కలిగి యున్నది. గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద, నికెల్ నెమ్మదిగా ఆక్సీకరణ చెందు స్వభావం కలిగి యున్నందున, చరిత్రా పరంగా దీనిని ఇనుము, ఇత్తడి వంటి లోహాల ఆక్సికరణను నివారించుటకై వాటి ఉపరితలం పై నికెల్ లోహాన్ని పలుచని పొరగా పూతగా పూసే వారు. అలాగే కొన్ని లోహాలను తయారుచేయు నప్పుడు, ఉదాహరణకు సత్తు వెండి (German silver ) వాటికి వెండి వంటి నునుపైన ఉపరితలం రావటానికి మిశ్రమ దాతువుగా కలుపుతారు.ఇప్పటికి 6% నికెల్ లోహాన్ని లోహాల ఉపరితల క్షయికరణ నను నివారణకై నికెల్ ప్లెటింగుగా వాడుచున్నారు.

19 వ శతాబ్ది నుండి నికెల్ ను నాణేల తయారీలో మిశ్రమ దాతువుగా వాడటం ప్రారంభంఅయ్యినది.

ఇవికూడా చూడండి

చిత్రమాలిక

రెండు రకాలనికెలు-ఇనుము ఖనిజాలు- Kamacite, Taenite, ఉల్కాజనితాలు
నికెలు (III) ఆంటీమొనైడ్
నికెల్ సల్ఫేట్ స్పటికాలు (తేమకలిగిన)
డచ్‌ నాణెలు, శుద్ధనికెలుతో చేసినవి
విధుద్వీవిశ్లేషణ ద్వారా శుద్ధి చెయ్యబడిన నికెల్.

బయటి లంకెలు

Nickel at The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)
CDC – Nickel – NIOSH Workplace Safety and Health Topic
An occupational hygiene assessment of dermal nickel exposures in primary production industries by GW Hughson. Institute of Occupational Medicine Research Report TM/04/05
An occupational hygiene assessment of dermal nickel exposures in primary production and primary user industries. Phase 2 Report by GW Hughson. Institute of Occupational Medicine Research Report TM/05/06
Norilsk Nickel, Norilsk, Russia Archived 2013-06-03 at the Wayback Machine
Vale Nickel, Sudbury, Ontario, Canada (formerly known as INCO) Archived 2013-06-25 at the Wayback Machine
Xstrata Nickel, Sudbury Operations (formerly known as Falconbridge)

మూలాలు

↑ "Standard Atomic Weights: Nickel". CIAAW. 2007.
↑ Prohaska, Thomas; Irrgeher, Johanna; Benefield, Jacqueline; et al. (2022-05-04). "Standard atomic weights of the elements 2021 (IUPAC Technical Report)". Pure and Applied Chemistry (in ఇంగ్లీష్). doi:10.1515/pac-2019-0603. ISSN 1365-3075.
↑ Pfirrmann, Stefan; Limberg, Christian; Herwig, Christian; Stößer, Reinhard; Ziemer, Burkhard (2009). "A Dinuclear Nickel(I) Dinitrogen Complex and its Reduction in Single-Electron Steps". Angewandte Chemie International Edition. 48 (18): 3357–61. doi:10.1002/anie.200805862. PMID 19322853.
↑ Carnes, Matthew; Buccella, Daniela; Chen, Judy Y.-C.; Ramirez, Arthur P.; Turro, Nicholas J.; Nuckolls, Colin; Steigerwald, Michael (2009). "A Stable Tetraalkyl Complex of Nickel(IV)". Angewandte Chemie International Edition. 48 (2): 290–4. doi:10.1002/anie.200804435. PMID 19021174.
↑ M. Carnes; et al. (2009). "A Stable Tetraalkyl Complex of Nickel(IV)". Angewandte Chemie International Edition. 48: 3384. doi:10.1002/anie.200804435.
↑ S. Pfirrmann; et al. (2009). "A Dinuclear Nickel(I) Dinitrogen Complex and its Reduction in Single-Electron Steps". Angewandte Chemie International Edition. 48: 3357. doi:10.1002/anie.200805862.
↑ Rosenberg, Samuel J (1968). Nickel and Its Alloys. National Bureau of Standards.^{[permanent dead link]}
↑ McNeil, Ian (1990). "The Emergence of Nickel". An Encyclopaedia of the History of Technology. Taylor & Francis. pp. 96–100. ISBN 978-0-415-01306-2.
↑ Weeks, Mary Elvira (1932). "The discovery of the elements: III. Some eighteenth-century metals". Journal of Chemical Education. 9: 22. Bibcode:1932JChEd...9...22W. doi:10.1021/ed009p22.
↑ Kittel, Charles (1996). Introduction to Solid State Physics. Wiley. p. 449. ISBN 0-471-14286-7.
↑ G.L. Miessler and D.A. Tarr, "Inorganic Chemistry" (2nd ed., Prentice–Hall 1999) p.38
↑ "Nickel Isotopes". tracesciences.com. Retrieved 2015-04-04.
↑ "Nickel: isotope data". webelements.com. Retrieved 2015-04-04.
↑ National Pollutant Inventory – Nickel and compounds Fact Sheet. Npi.gov.au. Retrieved on April 4, 2015.

[1] "Standard Atomic Weights: Nickel". CIAAW. 2007.

[CIAAW2021-2] Prohaska, Thomas; Irrgeher, Johanna; Benefield, Jacqueline; et al. (2022-05-04). "Standard atomic weights of the elements 2021 (IUPAC Technical Report)". Pure and Applied Chemistry (in ఇంగ్లీష్). doi:10.1515/pac-2019-0603. ISSN 1365-3075.

[3] Pfirrmann, Stefan; Limberg, Christian; Herwig, Christian; Stößer, Reinhard; Ziemer, Burkhard (2009). "A Dinuclear Nickel(I) Dinitrogen Complex and its Reduction in Single-Electron Steps". Angewandte Chemie International Edition. 48 (18): 3357–61. doi:10.1002/anie.200805862. PMID 19322853.

[4] Carnes, Matthew; Buccella, Daniela; Chen, Judy Y.-C.; Ramirez, Arthur P.; Turro, Nicholas J.; Nuckolls, Colin; Steigerwald, Michael (2009). "A Stable Tetraalkyl Complex of Nickel(IV)". Angewandte Chemie International Edition. 48 (2): 290–4. doi:10.1002/anie.200804435. PMID 19021174.

[5] M. Carnes; et al. (2009). "A Stable Tetraalkyl Complex of Nickel(IV)". Angewandte Chemie International Edition. 48: 3384. doi:10.1002/anie.200804435.

[6] S. Pfirrmann; et al. (2009). "A Dinuclear Nickel(I) Dinitrogen Complex and its Reduction in Single-Electron Steps". Angewandte Chemie International Edition. 48: 3357. doi:10.1002/anie.200805862.

[7] Rosenberg, Samuel J (1968). Nickel and Its Alloys. National Bureau of Standards.^{[permanent dead link]}

[McNeil-8] McNeil, Ian (1990). "The Emergence of Nickel". An Encyclopaedia of the History of Technology. Taylor & Francis. pp. 96–100. ISBN 978-0-415-01306-2.

[9] Weeks, Mary Elvira (1932). "The discovery of the elements: III. Some eighteenth-century metals". Journal of Chemical Education. 9: 22. Bibcode:1932JChEd...9...22W. doi:10.1021/ed009p22.

[10] Kittel, Charles (1996). Introduction to Solid State Physics. Wiley. p. 449. ISBN 0-471-14286-7.

[11] G.L. Miessler and D.A. Tarr, "Inorganic Chemistry" (2nd ed., Prentice–Hall 1999) p.38

[12] "Nickel Isotopes". tracesciences.com. Retrieved 2015-04-04.

[13] "Nickel: isotope data". webelements.com. Retrieved 2015-04-04.

[14] National Pollutant Inventory – Nickel and compounds Fact Sheet. Npi.gov.au. Retrieved on April 4, 2015.

[1]

[2]

[3]

[4]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]