فلز نیکل، عنصری با رنگ سفید نقره‌ای و با نماد Ni و عدد اتمی 28 است. نیکل پنجمین عنصر شایع در پوسته زمین است و از شاخص‌ترین ویژگی‌های آن می‌توان به قابلیت چکش‌خواری و براقیت بالی آن اشاره کرد. مقاومت بالا در برابر خوردگی، رسانایی الکتریکی و حرارتی خوب و قابلیت شکل‌پذیری، این ماده را به یکی از فلزات حیاتی و استراتژیک در صنعت تبدیل نموده است. نیکل در تولید فولاد ضد زنگ، صنایع الکترونیکی، خودروسازی و هوافضا نقش بسیار مهمی ایفا می‌کند و از منابع اصلی آن می‌توان به سنگ‌های معدنی مانند پنتلاندیت و گارنیریت اشاره کرد. نیکل به دلیل کاربردهای گسترده و خواص فیزیکی و شیمیایی خاص خود، یکی از مواد اولیه کلیدی در تولید محصولات صنعتی محسوب می‌شود.
آنچه در این مقاله خواهید خواند
ویژگی‌های فیزیکی فلز نیکل
نیکل (Nickel) با نماد Ni و عدد اتمی 28، عنصری از فلزات انتقالی است که به‌دلیل ویژگی‌های فیزیکی خاص خود، در صنایع مختلف کاربردهای فراوانی دارد. رنگ فلز نیکل سفید مایل به نقره‌ای، درخشندگی فلزی، چگالی بالا (8.908 گرم بر سانتی‌متر مکعب) و نقطه ذوب و جوش بالا (1455 و 2913 درجه سانتیگراد)، نیکل را به فلزی مقاوم و ایده‌آل برای مصارف صنعتی تبدیل کرده است. مقاومت در برابر حرارت، از دیگر خصوصیات بارز نیکل است که آن را در برابر دماهای بالا، پایدار می‌کند.
بیشتر بخوانید:بررسی قیمت، بازار بورس و نکات کلیدی خرید و فروش نیکل
از نظر ویژگی‌های ذاتی، نیکل عنصری با خواص مغناطیسی و فعالیت شیمیایی مشابه آهن و کبالت بوده و در دمای اتاق خاصیتی فرومغناطیسی به خود می‌گیرد. اما با افزایش دما و عبور از 355 درجه سانتیگراد، این خاصیت را از دست می‌دهد.
هدایت الکتریکی و حرارتی بالا، نیکل را به گزینه‌ای ایده‌آل برای کاربردهای صنعتی مختلف، از جمله ساخت باتری‌ها و آلیاژها تبدیل کرده است.
خواص فیزیکی نیکل
- رنگ: سفید نقره‌ای براق
- جرم اتمی: 58.6934
- نقطه ذوب: 1455 درجه سانتیگراد
- نقطه‌جوش: 2732 درجه سانتیگراد
- چگالی: 8.908 گرم بر سانتی‌متر مکعب
- سختی: 4 در مقیاس موس
- رسانایی الکتریکی: بالا
- رسانایی گرمایی: بالا
- مقاومت به خوردگی: بالا
- قابلیت مغناطیسی: فرومغناطیس در دمای پایین
- قابلیت چکش‌خواری و شکل‌پذیری: بالا
ویژگی‌های شیمیای فلز نیکل
نیکل، براق و چکش‌خوار است که در گروه 10 جدول تناوبی قرار دارد. این فلز به‌دلیل خواص شیمیایی منحصربه‌فرد خود، کاربردهای گسترده‌ای در صنایع مختلف دارد.
خواص شیمیایی نیکل
- مقاومت در برابر خوردگی: نیکل به‌دلیل تشکیل یک لایه اکسید محافظ روی سطح خود، در برابر خوردگی و زنگ زدگی بسیار مقاوم است. این خاصیت، نیکل را به انتخابی ایده‌آل برای استفاده در محیط‌های خورنده و مرطوب تبدیل کرده است.
- قابلیت آلیاژسازی: نیکل به‌راحتی با فلزات دیگر مانند آهن، مس و کروم آلیاژ می‌شود. این آلیاژها خواص مکانیکی و شیمیاییِ بهتری نسبت به فلزات خالص دارند و در زمینه‌های مختلفی مانند ساخت فولاد ضد زنگ، سکه و باتری به کار برده می‌شوند.
- حالت‌های اکسیداسیون: نیکل می‌تواند در حالت‌های اکسیداسیون مختلفی مانند +2 و +3 وجود داشته باشد. این امر، تنوع شیمیایی و کاربردهای گسترده‌ای را برای این فلز فراهم می‌کند.
- واکنش‌پذیری: نیکل با اسیدها و بازها واکنش می‌دهد. به‌عنوان مثال، در اسید نیتریک حل می‌شود و با هیدروکسید سدیم واکنش داده و اکسید نیکل (II) و هیدروژن را تولید می‌کند.
- خواص کاتالیزوری: نیکل در بسیاری از واکنش‌های شیمیایی به‌عنوان کاتالیزور عمل می‌کند. به‌عنوان مثال، در فرایند هیدروژنه کردن چربی‌ها و روغن‌ها برای تولید مارگارین و روغن نباتی استفاده می‌شود.
کاربرد نیکل در صنایع
1. فولاد ضد زنگ
همان طور که اشاره کردید، نیکل عنصری کلیدی در تولید فولاد ضد زنگ است. این فلز به‌طور متوسط حدود 8 تا 10 درصد فولاد ضد زنگ را تشکیل می‌دهد و نقش مهمی در افزایش استحکام، مقاومت در برابر خوردگی، چقرمگی و شکل‌پذیری آن ایفا می‌کند. فولاد ضد زنگ در ساخت تجهیزات پزشکی، ظروف آشپزخانه، مصالح ساختمانی، قطعات خودرو و بسیاری موارد دیگر کاربرد دارد.
2. سکه
سکه‌های نیکل در بسیاری از کشورهای جهان، از جمله ایالات متحده، کانادا و استرالیا رایج هستند. این فلز نقره‌ای‌رنگ و براق، ترکیبی عالی از دوام و زیبایی را برای سکه‌ها فراهم می‌کند. در ایالات متحده، سکه‌های 5 سنتی معروف به “نیکل” از سال 1866 ضرب و عرضه می‌شوند. این سکه‌ها در حال حاضر از آلیاژی شامل 75% مس و 25% نیکل ساخته می‌شوند. در کانادا، سکه‌های 5 سنتی تا سال 1981 از نیکل خالص ساخته می‌شدند اما پس از آن به دلیل افزایش قیمت نیکل از آلیاژی با پایه فولاد استفاده شد.
استفاده از نیکل در سکه‌ها مزایای متعددی دارد. این فلز علاوه بر مقاومت در برابر خوردگی، وزن مناسبی دارد و به راحتی قابل ضرب است. همچنین، رنگ نقره‌ای آن به سکه‌ها ظاهری جذاب می‌بخشد. با این حال، در سال‌های اخیر، برخی کشورها به دلیل نوسانات قیمت نیکل، به دنبال جایگزین‌های ارزان‌تر برای استفاده در سکه‌های خود هستند.
3. باتری
نیکل در ساخت انواع مختلف باتری، از جمله باتری‌های نیکل-کادمیم، نیکل-هیدرید و لیتیوم-یون کاربرد دارد. این باتری‌ها در طیف وسیعی از دستگاه‌ها مانند تلفن‌های همراه، لپ‌تاپ‌ها، خودروهای برقی و ابزارهای پزشکی استفاده می‌شوند.
4. آبکاری
نیکل برای آبکاری فلزات دیگر به‌منظور افزایش مقاومت در برابر خوردگی، زیبایی ظاهری و بهبود هدایت الکتریکی استفاده می‌شود. از جمله فلزات که با نیکل آبکاری می‌شوند می‌توان به آهن، مس، برنج و فولاد اشاره کرد.
جهت مشاهده آگهیهای خرید و فروش معادن فلزی در باریتکو کلیک کنید!
سایر کاربردهای نیکل
نیکل در صنایع مختلفی مانند هوافضا، شیمیایی، پزشکی و الکترونیک نیز کاربرد دارد. برخی از این کاربردها عبارتند از:
- ساخت آلیاژهای خاص: نیکل در ساخت آلیاژهای با استحکام بالا مانند Inconel و Monel که در موتورهای جت، توربین‌ها و تجهیزات دریایی استفاده می‌شوند، کاربرد دارد.
- کاتالیزور: نیکل در بسیاری از واکنش‌های شیمیایی به‌عنوان کاتالیزور عمل می‌کند. به‌عنوان مثال، در فرایند هیدروژنه کردن چربی‌ها و روغن‌ها برای تولید مارگارین و روغن نباتی استفاده می‌شود.
- رنگ دانه: ترکیبات نیکل مانند اکسید نیکل و هیدروکسید نیکل در تولید رنگدانه‌های سبز و آبی استفاده می‌شوند.
- پزشکی: نیکل در ساخت برخی از ایمپلنت‌های پزشکی مانند ایمپلنت‌های دندانی و مفصل ران استفاده می‌شود.
نکاتی در مورد کاربردهای نیکل
- نیکل به‌دلیل بازیافت‌پذیری بالا، عنصری پایدار و دوستدار محیط زیست است.
- تقاضا برای نیکل به‌دلیل رشد صنایع مختلف، به‌طور پیوسته در حال افزایش است.
- اکتشاف و استخراج نیکل می‌تواند به‌دلیل خطرات زیست‌محیطی، چالش‌برانگیز باشد.
سوالات متداول درباره فلز نیکل
- آیا فلز نیکل سمی است؟
برخلاف تصور رایج، نیکل در حالت خالص سمی نیست. در صورت بلع یا تماس مستقیم با پوست در حالت خالص، خطری برای سلامتی ایجاد نمی‌کند.
- چرا نیکل مغناطیسی است؟
وجود الکترون‌های جفت نشده در ساختار اتمی نیکل، دلیل اصلی خاصیت مغناطیسی آن است. این الکترون‌ها با چرخش خود، میدان مغناطیسی ضعیفی ایجاد می‌کنند. در حالت خالص، جهت چرخش این الکترون‌ها در یک جهت همسو می‌شود و میدان مغناطیسی قوی ایجاد می‌کند.
بیشتر بخوانید:بزرگترین معادن نیکل جهان
کاربردهای مغناطیسی فلز نیکل
- ساخت انواع آهنربا، از جمله آهنرباهای الکتریکی و دائمی
- استفاده در موتورهای الکتریکی، ژنراتورها و بلندگوها
- کاربرد در صنایع مختلف، مانند پزشکی، الکترونیک و خودروسازی
- چگالی نیکل چقدر است؟
چگالی نیکل 8.9 گرم بر سانتی‌متر مکعب است. این چگالی تقریباً دو برابر چگالی آهن است. به‌عبارت دیگر، نیکل فلزی متراکم است که در حجم کم، جرم زیادی دارد.
کاربردهای چگالی بالای فلز نیکل
- صنایع هوافضا: چگالی بالا و مقاومت نیکل در برابر خوردگی، آن را به ماده‌ای مناسب برای ساخت قطعات هواپیما و فضاپیما تبدیل می‌کند.
- ابزارآلات: چگالی بالای نیکل به ابزارها استحکام و مقاومت بالایی می‌بخشد.
- هدایت الکتریکی و حرارتی بالا: نیکل رسانای خوب الکتریسیته و گرما است.
- نقطه ذوب نیکل چند درجه است؟
نقطه ذوب نیکل 1453 درجه سانتیگراد معادل 2647 درجه فارنهایت می‌باشد.
- آیا نیکل در طبیعت به صورت خالص یافت می‌شود؟
نیکل به ندرت در طبیعت به صورت خالص یافت می‌شود. معمولاً در سنگ معدن‌های حاوی ترکیبات نیکل مانند پنتلاندیت و گارنیریت وجود دارد. استخراج و خالص‌سازی نیکل از این سنگ معدن‌ها نیازمند فرآیندهای پیچیده متالورژی است.
بیشتر بخوانید:روشهای استخراج نیکل و کاربردهای آن
- نیکل چند ظرفیتی است؟
نیکل عنصری با چندین حالت اکسیداسیون است که معمولاً در حالت‌های +2 و +3 یافت می‌شود. بیشترین کاربردهای نیکل در حالت اکسیداسیون +2 است که در این حالت، یون‌های نیکل (II) در بسیاری از ترکیبات و آلیاژها مشاهده می‌شوند.
- چگونه نیکل را براق کنیم؟
برای براق کردن نیکل، می‌توان از روشهای مختلفی مانند پرداخت الکترولیتی، پرداخت مکانیکی و استفاده از محلول‌های شیمیایی مخصوص استفاده کرد. در پرداخت الکترولیتی، یک جریان الکتریکی از طریق محلول الکترولیت عبور داده می‌شود که باعث تشکیل لایه‌ای براق و مقاوم بر روی سطح نیکل می‌شود.
- نیکل شهاب سنگ چیست؟
نیکل شهاب سنگ به نیکلی اشاره دارد که در شهاب‌سنگ‌ها یافت می‌شود. شهاب‌سنگ‌ها حاوی مقادیر قابل توجهی نیکل و آهن هستند و نیکل موجود در آنها می‌تواند به عنوان شواهدی از منشأ فرازمینی آنها مورد استفاده قرار گیرد. این نوع نیکل به دلیل ترکیب خاص و شرایط تشکیل، از نیکل زمینی متمایز است.
بیشتر بخوانید:بزرگترین معادن نیکل ایران
- سنگ نیکلین چیست؟
سنگ نیکلین، نوعی سنگ معدنی است که حاوی نیکل به مقدار قابل توجهی است. این سنگ‌ها معمولاً در معادن نیکل استخراج می‌شوند و پس از فرآوری، نیکل از آنها جدا می‌شود. سنگ نیکلین به عنوان منبع اصلی استخراج نیکل در جهان شناخته می‌شود.
- آیا نیکل قابل بازیافت است؟
بله، نیکل یکی از فلزات قابل بازیافت است و بازیافت آن نقش مهمی در کاهش مصرف منابع طبیعی و حفاظت از محیط زیست دارد. نیکل بازیافتی می‌تواند در تولید محصولات جدید بدون کاهش کیفیت مورد استفاده قرار گیرد.
