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Nickel

 

[schwedisch, gekürzt aus kopparnickel »Kupfernickel«] das, -s, chemisches Symbol Ni, ein chemisches Element aus der achten Nebengruppe des Periodensystems. Nickel ist ein silberweißes, zähes, stark glänzendes, ferromagnetisches Schwermetall, das sich schmieden, zu Drähten ausziehen, schweißen und polieren lässt. Das reine, kompakte Metall ist sehr resistent gegen Sauerstoff, Wasser und nicht oxidierende Säuren; es löst sich dagegen in verdünnten oxidierenden Mineralsäuren unter Bildung meist grünlich gefärbter Salze auf. Durch konzentrierte Salpetersäure wird Nickel passiviert. Gegen schmelzende Alkalihydroxide ist es bis fast 400 ºC beständig (Nickeltiegel im chemischen Laboratorium). Fein verteiltes Nickel absorbiert bei höheren Temperaturen beträchtliche Mengen Wasserstoff (Verwendung als Hydrierungskatalysator).

 

Vorkommen:

 

Nickel kommt (außer in Meteoriten) nie gediegen, sondern nur in Form von Verbindungen vor (v. a. als Silikat, Sulfid und Arsenid). Die wichtigsten Nickelminerale sind Garnierit und Pentlandit; weitere Nickelminerale wie Millerit, Rotnickelkies und Chloanthit haben geringere Bedeutung. Wegen seiner Verwandtschaft zu Eisen kommt Nickel auch in größeren Mengen als Begleiter von Eisenerzen vor (Nickelmagnetkies); zu etwa 1 % ist Nickel in den Manganknollen enthalten. Die reichsten Vorkommen an sulfidischen Nickelerzen finden sich in Kanada (Sudbury); weitere sind u. a. in Russland, Südafrika, Norwegen und Australien bekannt; silikatische Nickelerze kommen v. a. in Neukaledonien, in den USA (Oregon), in Russland, Brasilien und Venezuela vor.

 

Gewinnung:

 

Nickelerze sind meist sehr arm an Nickel (0,4-2 %) und müssen deshalb zunächst durch mechanische Aufbereitung (Flotation, Magnetscheidung u. a.) angereichert werden. Die weiteren Verfahren zur Gewinnung von Nickel hängen von der Art der Erze ab. Die sulfidischen Nickelerze sind meist mit großen Mengen an Eisen- und Kupfererzen vermischt und enthalten auch Kobalt und Edelmetalle; ihre Verarbeitung ist v. a. deshalb schwierig, weil sich das Nickel nur schlecht von Kupfer (und Kobalt) trennen lässt. Durch mehrere Anreicherungs- und Umschmelzschritte wird aus ihnen Nickelsulfid, NiS, gewonnen, aus dem man durch Abrösten (Umwandlung in Nickeloxid, NiO) und Reduktion mit Kohle Rohnickel erhält. Die silikatischen Nickelerze sind kupferfrei, sie enthalten jedoch große Mengen Eisen, Magnesium, Calcium und Aluminium (als lohnendes Nebenmetall nur Kobalt). Sie werden meist zunächst mit Schwefel (oder Gips und Kohle) verschmolzen, wobei das Nickel in Nickelsulfid übergeht, aus dem man (nach Abtrennung von Eisen) durch Abrösten und Reduktion Rohnickel gewinnt. Das Rohnickel wird durch elektrolytische Raffination in Reinnickel (Elektrolytnickel mit 99 % Nickel) überführt. Besonders reines Nickel wird nach dem Mond-Verfahren durch Umsetzen mit Kohlenmonoxid gewonnen; dabei entsteht flüchtiges Nickeltetracarbonyl, Ni(CO)₄, das sich beim Erwärmen wieder zersetzt (Carbonylnickel mit 99,99 % Nickel).

 

Verwendung

 

findet Nickel v. a. als Legierungsmetall für rostfreie Stähle und zur Herstellung von Nickellegierungen, daneben auch in geringem Umfang als Reinmetall zum Bau von Apparaturen für die chemische Industrie sowie in der elektrotechnischen Industrie. Da Nickel für viele Verwendungszwecke zu teuer ist, beschränkt man sich häufig darauf, es durch mechanische (Plattieren) oder elektrolytische Verfahren (galvanische Vernickelung) auf andere Werkstoffe aufzubringen. Außerdem wird Nickel u. a. zur Herstellung von Nickel-Cadmium-Akkumulatoren sowie als Katalysator verwendet.

 

Umweltwirkung:

 

Nickel reichert sich in Gewässern in Schwebstoffen, Sedimenten und Wasserorganismen an. Bei Algen ist eine Konzentration von 0,5-10 mg/kg wachstumshemmend. Bei Fischen differiert die Letalkonzentration (LC) sehr: Bei Regenbogenforellen liegt sie zwischen 0,05 und 35 mg/l Wasser. In weichem Wasser ist die Toxizität für Wasserorganismen generell höher als in hartem Wasser. - Nickel stellt für manche Pflanzen ein essenzielles Spurenelement dar. Erhöhte Konzentrationen wirken allerdings schädigend. Für normale Pflanzensamen gilt eine Konzentration von 0,5 bis 2 mg/l in der Nährlösung als toxisch. Kalkung immobilisiert das im Boden vorhandene Nickel und mindert so die Toxizität, während die Zugabe von Phosphat die Mobilität von Nickel im Boden erhöht. Manche Pflanzen reichern besonders hohe Konzentrationen von Nickel an, sie werden als Hyperakkumulatoren bezeichnet. - Für das Aufbringen von Klärschlamm gilt ein Grenzwert von 200 mg/kg Schlamm- beziehungsweise 50 mg/kg Bodentrockenmasse. Für Trinkwasser beträgt der Maximalwert gemäß EU-Richtlinie 0,05 mg/l. - In Deutschland wird infolge der Karzinogenität von Nickel für Arbeitsplätze kein MAK-Wert festgelegt. Für Nickel und Nickelverbindungen gilt ein TRK-Wert von 0,5 mg/m³ beziehungsweise für Nickelverbindungen in atembaren Tröpfchen von 0,05 mg/m³ Luft.

 

Erkrankungen

 

durch Nickel und seine Verbindungen treten v. a. als Hautentzündungen und allergische Reaktionen auf; Kontaktallergien werden oft durch nickelhaltigen Schmuck oder Brillengestelle bewirkt. Nickel und einige seiner Verbindungen sind ferner Krebs erregend, wenn sie mit der Atemluft in Form von Stäuben oder Aerosolen aufgenommen werden. Die gefährlichste Nickelverbindung ist das Nickeltetracarbonyl, das nach Einatmen ein toxisches Lungenödem auslöst.

 

Geschichte:

 

Als Legierungsbestandteil war Nickel wahrscheinlich schon früh in China bekannt. Um 200 v. Chr. wurde es in Baktrien in Form von Kupferlegierungen für Münzzwecke verwendet. 1751 gelang A. F. von Cronstedt erstmals die Reindarstellung von Nickel. Die Stahl veredelnden Eigenschaften des Nickels wurden 1870 entdeckt.