ニッケル

出典: Wikipedio


コバルト - ニッケル -
Ni
Pd
 
 
ファイル:Ni-TableImage.png
一般特性
名称, 記号, 番号 ニッケル, Ni, 28
分類 遷移金属
, 周期, ブロック 10 (VIII), 4 , d
密度, 硬度 8908 kg/m3, 4.0
光沢ある金属色
画像:Ni,28.jpg
原子特性
原子量 58.6934 u
原子半径 (計測値) 135 (149) pm
共有結合半径 121 pm
VDW半径 163 pm
電子配置 [Ar]3d84s2
電子殻 2, 8, 16, 2
酸化数酸化物 2,3(弱塩基性酸化物
結晶構造 面心立方格子
物理特性
固体(強磁性
融点 1728 K (1455 )
沸点 3186 K (2913 ℃)
モル体積 6.59 ×10-6 m3/mol
気化熱 370.4 kJ/mol
融解熱 17.47 kJ/mol
蒸気圧 237 Pa (1726 K)
音の伝わる速さ 4970 m/s (293.15 K)
その他
クラーク数 0.01 %
電気陰性度 1.91 (ポーリング)
比熱容量 440 J/(kg*K)
導電率 14.3 106/m Ω
熱伝導率 90.7 W/(m*K)
第1イオン化エネルギー 737.1 kJ/mol
第2イオン化エネルギー 1753 kJ/mol
第3イオン化エネルギー 3395 kJ/mol
第4イオン化エネルギー 5300 kJ/mol
(比較的)安定同位体
同位体 NA 半減期 DM DE MeV DP
56Ni {syn.} 6.077 日 ε 2.136 56Co
58Ni 68.077% 中性子30個で安定
59Ni {syn.} 76000 年 ε 1.072 59Co
60Ni 26.233% 中性子32個で安定
61Ni 1.14% 中性子33個で安定
62Ni 3.634% 中性子34個で安定
63Ni {syn.} 100.1 年 β- 2.137 63Cu
64Ni 0.926% 中性子36個で安定
Template:Small2

ニッケル (Niccolum Nickel) は、原子番号28の金属元素である。元素記号Ni

地殻中の存在比は約105ppmと推定されそれほど多いわけではないが、鉄隕石中には数%含まれ、特に62Niは核子の質量当たりの結合エネルギーが全原子中で最大であるなど、結合エネルギーの点から、と共に最も安定な元素であり、岩石惑星を構成する元素としては比較的多量に存在し、地球中心部のにも数%含まれると推定されている。

目次

性質

銀白色の金属で鉄族に分類される。原子量は約58.69である。常温で安定な結晶格子は、面心立方構造(FCC)であり、また、よりは弱いが強磁性体キュリー点は350℃であり鉄族元素としては最も低い。

銀白色の光沢ある金属であり乾燥した空気中ではさびにくいが、微粒子状のものは空気中で自然発火することもあり、細いニッケル線は酸素中で火花を出して燃焼する。水素よりイオン化傾向がやや大きく、塩酸および希硫酸に徐々に溶解し緑色の水和ニッケルイオンを生成するがその反応は極めて遅い。酸化作用を持つ希硝酸には速やかに溶解し濃硝酸では不動態を形成する。アルカリに対しては比較的強い耐食性を示す。

Ni + 2 H+(aq) → Ni2+(aq) + H2
3 Ni + 8 HNO3 → 3 Ni(NO3)2 + 2 NO + 4 H2O

微粒子状の金属粉末は水素および窒素ガスなどを吸蔵し水素付加反応を活性化させる作用をもち、融解状態でもこれらの気体を吸収し、凝固時にその大部分を放出するため表面が巣穴になりやすい。また鉄と同様に融解状態では炭素を6.25%まで溶解し、凝固するとグラファイトを析出する。

50~60℃で微粉末状のニッケルに一酸化炭素を反応させるとニッケルカルボニルを生成し、これを200℃に加熱する分解してニッケルを生じるためこの反応はモンド法と称してニッケルの精製に用いられる。

Ni + 4 CO <math> \rightleftarrows\ </math> Ni(CO)4

用途

耐食性が高いためめっきに用いられ、ステンレス鋼硬貨などの原料としても使用される。日本において現在発行されている50円硬貨100円硬貨とニッケルの合金である白銅貨である。アメリカ合衆国5セント硬貨も白銅貨であるが、「ニッケル」という通称で呼ばれている。純ニッケルも硬貨の材料として用いられたことがある。これはニッケルが特殊鋼薬莢の材料の白銅の原料として重要であるため国家が備蓄し硬貨として通用させていたという理由があるとされる(戦争の直前に通貨と引き換えて集める等)。日本でも第二次世界大戦直前の1933年(昭和8年)から1937年(昭和12年)にかけて、5銭と10銭のニッケル硬貨が発行されている。ただし、戦後もニッケル硬貨は発行されていて、1955年(昭和30年)から1966年(昭和41年)まで発行されていた50円硬貨がニッケル硬貨である。

磁性材

ニッケルとモリブデンクロムを加えた合金パーマロイと呼ぶ。優れた軟磁性材料であることから、変圧器鉄心磁気ヘッドに用いられている。

耐熱材

ニッケル36%、鉄64%の合金を「インバー」、ニッケル36%、鉄52%、コバルト12%の合金を「エリンバー」と呼ぶ。インバー合金は熱膨張率が非常に小さく、エリンバー合金は温度による弾性率の変化が非常に小さいという特徴があり、機械式時計の発条などの精密機械に用いられている。ニッケルベースの合金である各種のインコネルは、その耐熱性からタービン用コンプレッサ材料等に用いられる。

形状記憶合金

チタンとニッケルの1:1の合金は最も一般的な形状記憶合金となる。

触媒

ニッケルは不飽和炭素結合に対する水素付加の不均一系触媒として工業的に用いられる。

電極材

水酸化ニッケルはニッケル・水素蓄電池ニッケル・カドミウム蓄電池等の二次電池の正極に使われる。

水素貯蔵合金

水素を取り込む性質を利用し、水素貯蔵合金のAB5型、Mg型。

歴史

アクセル・クロンステット(Axel Frederik Cronstedt)が1751年に単体分離。名称はドイツ語Kupfernickel (悪魔の)に由来する。これは、ニッケル鉱石である紅砒ニッケル鉱 (NiAs)が銅鉱石に似ていながら これから銅を遊離できなかったために、坑夫達がこう呼んだためと言われている。

日本のニッケル鉱山と産出

日本では第二次世界大戦中、京都府与謝郡大江山で開発されたニッケル鉱山で日本冶金工業が採鉱して、近くの製錬所でフェロニッケルに製錬し、さらに川崎市の同社工場でニッケル合金として軍用に提供していた。 Template:Main また山口県においても、山口県周南市~岩国市にかけて断続的に蛇紋岩帯があり、昭和15年~20年にかけて金峰鉱山などで採掘が行なわれた。

この金属は、日本国内において産業上重要性が高いものの、産出地に偏りがあり<ref>ロシア、カナダ、インドネシア、豪州、ニューカレドニアで約3分の2を占める</ref>供給構造が脆弱である。日本では国内で消費する鉱物資源の多くを他国からの輸入で支えている実情から、万一の国際情勢の急変に対する安全保障策として国内消費量の最低60分を国家備蓄すると定められている。

生物との関わり

ウレアーゼなどの酵素はその機能を発現するためにニッケルを取り込んでいる<ref>一島英治、『酵素の化学』 p.45</ref>。しかしながら、ニッケルは金属アレルギーを引き起こしやすい金属の一つであり、WHOの下部組織IARCはニッケル化合物を「Group1ヒトに対する発癌性が認められる化学物質としている<ref>ただし、IARCの報告は疫学的リスク評価であり、ニッケルおよびニッケル化合物に人に対して発癌するリスクが存在するという意味であり、どの位の量をどのくらい長期間接触したら発癌するといった量的評価ではない</ref>。〈記事 IARC発がん性リスク一覧に詳しい〉。

主な合金

ニッケルの化合物

化合物中の原子価は2価が最も安定であるが3価および4価のニッケル原子を含む錯体も存在し、−1、0、+1といった低原子価の錯体も存在する。強酸陰イオンよりなる類は一般的に水に可溶であるが、カルコゲンなどとの化合物は難溶または不溶である。

同位体

Template:Main

出典

<references />

関連項目

Template:Commons

外部リンク

Template:元素周期表af:Nikkel ar:نيكل az:Nikel be:Нікель be-x-old:Нікель bg:Никел bn:নিকেল bs:Nikl ca:Níquel co:Nichele cs:Nikl cv:Никĕль cy:Nicel da:Nikkel de:Nickel dv:ނިކަލް el:Νικέλιο en:Nickel eo:Nikelo es:Níquel et:Nikkel eu:Nikel fa:نیکل fi:Nikkeli fr:Nickel fur:Nichel ga:Nicil gl:Níquel gv:Nickyl hak:Ngiap (鎳) he:ניקל hi:निकल hr:Nikal ht:Nikèl hu:Nikkel hy:Նիկել id:Nikel io:Nikelo is:Nikkel it:Nichel jbo:nikle jv:Nikel ka:ნიკელი kn:ನಿಕಲ್ ko:니켈 ku:Nîkel la:Niccolum lb:Néckel lij:Nichel lt:Nikelis lv:Niķelis mi:Konukōreko mk:Никел ml:നിക്കൽ mr:निकेल ms:Nikel nah:Iztāctepoztli nds:Nickel (Metall) nl:Nikkel nn:Nikkel no:Nikkel oc:Niquèl pa:ਨਿਕਲ pl:Nikiel pnb:نکل pt:Níquel qu:Nikil ro:Nichel ru:Никель scn:Nichel sh:Nikl simple:Nickel sk:Nikel sl:Nikelj sr:Никл stq:Nikkel sv:Nickel sw:Nikeli ta:நிக்கல் tg:Никел th:นิกเกิล tr:Nikel ug:نىكېل uk:Нікель uz:Nikel vi:Niken war:Nickel xal:Никелион yi:ניקל yo:Nickel zh:镍 zh-yue:鎳

個人用ツール