Nickel

Iso	JAHR	Zeitraum	MD	Ed	PD
Iso	JAHR	Zeitraum	MD	MeV	PD
56 Nor	{syn.}	6.077 d	ε	2.136	56 Co
58 Ni	68,0769 %	stabil mit 30 Neutronen
59 Nor	{syn.} Spur	76.000 ein	ε	1.072	59 Co
60 Ni	26,10 %	stabil mit 32 Neutronen
61 Weder	1,13 %	stabil mit 33 Neutronen
62 Ni	3,59 %	stabil mit 34 Neutronen
63 Nor	{syn.}	100,1 a	β-	2.137	63 Cu
64 Ni	0,91 %	stabil mit 36 Neutronen

Einfache physikalische Eigenschaften des Körpers

Normalzustand

fest ( ferromagnetisch )

Volumenmasse

8,902 g · cm -3 ( 25 ° C )

Kristallsystem

Flächenzentriert kubisch

Härte

Farbe

Silbrigweiß, graue Reflektion

1.455 °C

2.913 °C

17,47 kJ · mol -1

370,4 kJ · mol -1

6,59 × 10 -6 m 3 · mol -1

Dampfdruck

0,545 Pa
bei 1.456,85 ° C

Schallgeschwindigkeit

4970 m · s -1 bis 20 ° C

Massenhitze

440 J · kg -1 · K -1 bis 20 ° C

Elektrische Leitfähigkeit

14,3 x 10 6 S · m -1

Wärmeleitfähigkeit

90,7 W · m -1 · K -1

Löslichkeit

Boden. in HNO 3 ,

HCl + Pt (IV) -Ionen ,
HCl + H 2 O 2

Verschieden

7440-02-0

231-111-4

Vorsichtsmaßnahmen

SGH

Warnung H317 , H351 , H372 , P280 und P314 H317 : Kann allergische Hautreaktionen verursachen
H351 : Kann vermutlich Krebs erzeugen (Expositionsweg angeben, wenn schlüssig belegt ist, dass die gleiche Gefahr bei keinem anderen Expositionsweg besteht)
H372 : nachgewiesenes Risiko ernster Wirkungen auf die Organe (alle betroffenen Organe angeben, falls bekannt) nach wiederholter oder längerer Exposition ( Expositionsweg angeben, wenn schlüssig belegt ist, dass kein anderer Expositionsweg zu derselben Gefahr führt)
P280 : Schutzhandschuhe / Schutzkleidung / Augenschutz / Gesichtsschutz tragen.
P314 : Bei Unwohlsein ärztlichen Rat einholen .

WHMIS

D2A, D2B, D2A : Sehr giftiges Material mit anderen toxischen Wirkungen
Karzinogenität: IARC Gruppe 2B
D2B : Giftiges Material mit anderen toxischen Wirkungen
Sensibilisierung der menschlichen Haut

0,1% Offenlegung gemäß Inhaltsstoffliste

NFPA 704

4 2 1

Einheiten von SI & STP, sofern nicht anders angegeben.

Das Nickel ist das chemische Element der Ordnungszahl 28, das Symbol Ni. Der einfache Nickelkörper ist ein Metall .

Atomare Eigenschaften

Nickel ist ein D-Block-Übergangsmetallelement , das leichteste in Gruppe 10 .

Das Nickelatom hat zwei elektronische Konfigurationen , [Ar] 3d 8 4s 2 und [Ar] 3d 9 4s 1 , die energetisch sehr ähnlich sind - das Symbol [Ar] bezeichnet die Kernelektronen, die die Konfiguration des Argonatoms haben . Es besteht Uneinigkeit darüber, welche Konfiguration als energieärmer angesehen werden sollte. In Lehrbüchern der Chemie wird die Elektronenkonfiguration von Nickel als [Ar] 4s 2 3d 8 oder äquivalent als [Ar] 3d 8 4s 2 angegeben . Diese Wahl entspricht der Regel von Klechkowski , die vorsieht, dass die 4s-Unterschicht vor der 3d gefüllt wird. Es wird auch durch die experimentelle Tatsache gestützt, dass der niedrigste Energiezustand des Nickelatoms ein Niveau der 3d 8 4s 2 -Konfiguration ist , nämlich das 3d 8 ( 3 F) 4s 2 3 F-Niveau, J = 4.

Jede dieser beiden Konfigurationen entspricht jedoch einem Satz von Quantenzuständen unterschiedlicher Energien. Die beiden Energiesätze überlappen, und die durchschnittliche Energie der Zustände der Konfiguration [Ar] 3d 9 4s 1 ist tatsächlich geringer als die durchschnittliche Energie der Zustände der Konfiguration [Ar] 3d 8 4s 2 .

Aus diesem Grund betrachten Forschungspublikationen zu Atomstrukturrechnungen die fundamentale Elektronenkonfiguration von Nickel als [Ar] 3d 9 4s 1 .

Das Nickelatom ist paramagnetisch .

Allgemeines, Entdeckung des einfachen Körpers und des Elements

Nickel wird in Bergbauvorkommen häufig mit Kobalt in Verbindung gebracht, es wird besonders wegen seiner Legierungen geschätzt. Lange mit Silber oder Kupfer verwechselt , wird Nickel heute zur Herstellung von Münzen und Legierungen in der Industrie verwendet.

Der einfache Körper, ein dichtes silberweißes Metall, härter und zäher als Eisen, wurde isoliert 1751 aus Nickel Arsen-, bezeichnete allgemein als Kupfernickel in Deutsch, kopparnickel auf Schwedisch oder „Nickelin“ auf Französisch, von dem schwedischen Chemiker, Baron Axel Frederik von Cronstedt . Der Betreiber, ein ehemaliger Schüler von Georg Brandt , einem Meister-Arsenid-Spezialisten und Entdecker des Elements Kobalt, untersucht grüne Rückstände aus einem Kobalt-Erzbergwerk in Helsingland. Ist dies ein letzter Versuch , zu Beginn zu extrahieren Kupfer aus dieser grünlich Erz, das „Kupfernickel“ früher eine Art „Teufels Kupfer“ betrachtet , da sie die grünliche Aussehen hat und von erfahrenen Bergleuten abgelehnt? Sie entdeckt sie vor dem Ofen Stufe ? Er erhielt zunächst durch Erhitzen in Gegenwart von Schwefel und Kaliumcarbonat von Nickeloxid, bevor er es zu Nickeloxid-Tiegel Brasque mit Aktivkohle reduzierte , um ein Pulver zu erhalten, das, wenn es verdichtet und lamelliert wurde, ein Exemplar aus glänzendem weißem Metall ergibt, das er trivial " Nickel", um zu signalisieren, dass es sich seiner Meinung nach in keiner Weise um Kupfer oder zumindest um "falsches Kupfer" handelte. Indem er die unterschiedliche Chemie dieses einfachen Körpers beobachtet, entdeckt er, dass es sich um ein chemisches Element handelt.

Der deutsche Kupfernickel bezieht sich auch auf die vermeintliche Wirkung von Zwergen, Genies oder bösen Gnomen von Minen, den "Kupfernickeln", auf die Adern von Kupfer oder Kupfererzen, sowie auf andere interessante, zum Beispiel edelmetallreiche Mineraladern. Den Autoren zufolge versteckten, stahlen oder machten die Zwerge das offenbar gesuchte gute Material unsichtbar, da sie böswillig Erschütterungen, störende Geräusche oder Resonanzen verursachten, perverse Verwerfungen, in die Wasser eindrang, die die Galerien überschwemmten oder mephitische Dämpfe freisetzten. Der Name der Zwerge stammt von ihrem mittelalterlichen Schutzpatron oder Fürsprecher Sankt Nikolaus oder sankt Nickelaas, im kirchlichen Latein Sanctus Nicolaus . Im XII th Jahrhundert , der Schutzpatron der Seefahrer, der Garant für das Gleichgewicht und die Stabilität der natürlichen Welt und Ausrüstung der menschlichen artifice, durch seinen Einsatz und Verewigung unter der Schirmherrschaft der alten ritualisierte Praktiken sächsisch Bergleute oder germanische, die Ruhe gesichert und Sicherheit der Bergbauumgebung, wie die Ruhe des Meeres oder der Flusswellen.

Diese Namen rühren teilweise von der Unfähigkeit her, Kupfer aus etwas zu gewinnen, von dem man damals glaubte, dass es sich um Kupfererz handelte; man glaubte, dass das "Kupfererz" ein Schicksal kleiner Dämonen erlitten hatte. Tatsächlich ist der rationale Fehler, dass naive Wissenschaftler Kupfererze mit Nickelerzen verwechselten, einem chemischen Element, das ziemlich unbekannt war und sich von Kupfer unterscheidet.

Der Begriff Nickel wird im Französischen um 1765 bezeugt. Das Adjektiv nickelhaltig , bereits 1818 bezeugt, aber um 1900 viel häufiger, bezeichnet ein nickelhaltiges Material oder einen Körper. Die Vernickelung Bezeichnet vor der Mitte des XIX E Jahrhundert die Aktion des Verbs nickeler , das für die Abdeckung mit einer dünnen Schicht aus Nickel zu sagen ist, sowie die metallische Beschichtung aus Schutz Nickel, das ist das Ergebnis des sagen Verb Nickeler in der Galvanik . Das Adjektiv vernickelt bezeichnet ein mit einer Nickelschicht überzogenes Metall oder eine Legierung. Im Jahr 1857 bezeichnet das Nickelid eine besondere, noch zu spezifizierende Technik, mit der Metalle vernickelt werden können, und allgemein die Kunst des Vernickelns und der Vernickelung. Der Chemiker Adolphe Wurtz machte 1873 das Adjektiv Nickel populär , um bestimmte Nickelverbindungen zu qualifizieren. Die NiCr- oder Nickelchrom-Legierung wird 1932 in der Grand Larousse Encyclopédique erwähnt .

Nickel hat 31 Isotope mit einer Massenzahl von 48 bis 78 sowie sieben Kernisomere . Es kommt in der Natur als fünf stabile oder nahezu stabile Isotope vor : 58 Ni, 60 Ni, 61 Ni, 62 Ni und 64 Ni, wobei 58 Ni am häufigsten vorkommt ( natürliche Häufigkeit von 68,077%). Ihm wird eine Standardatommasse von 58,6934 (2) u zugewiesen . 26 Radioisotope wurden charakterisiert, wobei 59 Ni mit einer Halbwertszeit von 76.000 Jahren am stabilsten war , gefolgt von 63 Ni (100,1 Jahre) und 56 Ni (6.077 Tage). Alle anderen Radioisotope haben eine Halbwertszeit von weniger als 60 Stunden und die meisten von weniger als 30 Sekunden.

Vorkommen des Elements, Abbau und Reinigung

Nickel ist die 5 - te häufigste Element in der Erde (2,4%), aber hinter dem ersten vier ( Eisen : 35%, Sauerstoff : 30%, Silizium : 15%, Magnesium : 13%). Dies ist die 24 - ten in der Erdkruste mit einer Clarke 75 bis 80 g / t (75-80 ppm ) wird geschätzt , und 9 e in dem Mantel mit 1860 ppm . Dies ist jedoch ein Hauptbestandteil des Kerns , der 2 e (nach Eisen) im inneren Kern (ca. 20%) und 2 e oder 3 e im äußeren Kern (ca. 5%).

Metallisches Nickel kommt natürlich vor, es ist natives Nickel , das oft verschiedene andere Metalle als Verunreinigungen enthält. Das Meteoriten Metall, sagt Meteor Eisen , sind aus einer Eisen-Nickel - Legierung hergestellt (wie beispielsweise den Erdkern, und dies ist auch der Fall von asteroids des Typ M . Die polymetallischen Knollen von Meerestiefen basiert auf Mn , Ni, Co , Fe , Cr , usw.

Nickel ersetzt leicht Eisen oder Magnesium in verschiedenen Silikaten der Kruste und des Mantels, insbesondere denen von alkalischen oder basischen magmatischen Gesteinen oder sogar ultrabasischen wie Peridots und Pyroxenen . Die Peridotiten können mehr als 3,1 kg pro Tonne enthalten. Somit Nickel erscheint in der Form von Silikaten oder Hydrosilikate, wie die Sorten von Serpentinen wie Garnierit oder nouméite, ein komplexen Silikat von Nickel und Magnesium mit der vereinfachten Formel (Ni, Mg) 3 [Si 2 O 5 ] (OH) 4 )die auch als Bestandteil von Trümmergesteinen oder Lateriten angesehen werden können. Da diese letzteren Garnierit-Ansammlungen saprolithische Erze genannt werden, qualifiziert das Adjektiv Laterit oft die stärker veränderten Formationen, basierend auf nickelhaltigen Limoniten (Fe, Ni) O (OH). n H 2 O.

Es kommt in kombinierter Form mit Schwefel in Millerit NiS . vor, Polydymit Ni 3 S 4, Pyrrolith (Fe, Ni) S, Pentlandit (Ni, Fe) 9 S 8sehr oft in eine Gesteinsmatrix auf Basis von Pyrrhotit eingefügt . Es ist CuFeS 2 Chalkopyrit oder nickelhaltiger Pyrrhotit von den alten Autoren.

In Kombination mit Arsen oder in Form von Arseniden oder Arsenaten ist es in Nickelin oder Niccolit NiAs . enthaltenrot, Chloantit NiAs 3, Smaltit , Annabergit oder "Nickelocker" Ni 3 (AsO 4 ) 2 . 8 H 2 O, aerugit ...

Es kommt auch in Form von Oxiden, Sulfaten, Carbonaten, Phosphaten, Antimoniden ( Breithauptit oder NiSb-Legierung) vor), Phosphide , Sulfoarsenide ( Gersdorffit NiAsS oder disomose) ... Alle diese Mineralien sind mit Ablagerungen verbunden, die mit magmatischen Gesteinen verbunden sind und manchmal exzentrische Adern gebildet haben.

Erze und Bergbau

Die Erze von Nickel wurden in bekannten Frankreich im XIX - ten Jahrhundert in den Pyrenäen , den Alpen oder in Algerien . Die Gewinnung von Nickel wird durch häufige Verbindungen mit Fe, Cu, Co usw. erschwert . Vorher oxidierte oder geröstete Schwefelerze wurden durch Wasserdampf reduziert. Um das Nickel effektiv zu reinigen, braucht es das Mond-Verfahren , das die Ausbildung zwischen 60 ° C und 80 ° C von Nickeltetracarbonyl Ni (CO) 4 . verwendetflüchtig und Pyrolyse dieses instabilen Körpers bei etwa 180 ° C , was eine Ablagerung von Nickelmetall hinterlässt.

Nickel ist häufig in den Rückständen der Schmalzherstellung enthalten , basierend auf Nickelsulfoarseniden, die manchmal als Speiss bezeichnet werden . Das Rösten des Speiss ermöglicht es, unreines Nickel zu erhalten, das nach einigen wiederholten Raffinationsstufen gereinigt werden kann.

Nickel bzw. das zuvor beschriebene Silikat aus Magnesia und Nickel war lange Zeit der Hauptreichtum Neukaledoniens , entdeckt von dem Ingenieur Jules Garnier im Jahr 1864 . Das Erz wurde in den 1990er Jahren mit einem Gehalt von mehr als 0,5 Masse- % gefördert.Dieses autonome Gebiet verfügt über etwa 30% der Weltreserven, die damals auf mehr als 174 Millionen Tonnen geschätzt wurden.

In den 1990er Jahren waren die anderen Produktionsländer Russland, Kanada, Australien und Kuba, die Vereinigten Staaten. In Russland , in der Region Norilsk, werden noch immer bedeutende Vorkommen abgebaut . 27 % der weltweiten Nickelproduktion stammen aus Minen, die sich vor 1,8 Milliarden Jahren im Einschlagskrater eines massiven Sudbury- Meteoriten befanden .

Zu Beginn des XXI ten Jahrhundert wird Nickel aus zwei Arten von Erz extrahiert: die Laterit und Sulfid - Nickel, sie in vielen Lagerstätten der Welt betrieben wird , in Verbindung mit mafischen und ultramafischen Gesteinen. Zwei geologische Hauptzusammenhänge wurden erkannt: (1) gebettete magmatische Komplexe , riesige magmatische Sets, die aus dem Mantel resultieren, die insbesondere im Ural ( Norilsk ), dem kanadischen Schild ( Sudbury ) und der Provinz Gansu in China (Jinchuan) ausgebeutet werden. . (2) der an Magnesium reiche primitive Mantelvulkanismus des Archäischen, oder Komatiit , der beispielsweise in Australien ( Kambalda ), in Quebec ( Raglan ) oder in Brasilien Ablagerungen bildet . Alle diese Lagerstätten kombinieren Nickel mit Kupfer, oft Kobalt und Elementen der Platingruppe. Einige Lagerstätten sind mit Schwarzschieferniveaus verbunden, insbesondere bei Sotkamo in Finnland.

Aber obwohl 70% der Nickelreserven Die lateritischen Erze sind hauptsächlich für die Herstellung von Ferronickel bestimmt , während die schwefelhaltigen Erze über Steine im Allgemeinen für die Herstellung von hochreinem Nickel bestimmt sind. Die Sulfidröstung erfolgt mindestens zwischen 500 °C und 700 °C . Anschließend durchlaufen die Schmelzen konventionelle hydrometallurgische Verfahren .

Ob lateritische oder schwefelhaltige Nickelerze werden abgebaut, sobald ihr Gehalt 1,3% Nickel überschreitet. Dieser geringe Gehalt erklärt die Komplexität und Vielfalt der Prozesse, die durch die Art der Gangart des Erzes sowie durch die Qualität des gewünschten Nickels am Ende der Gewinnung bestimmt wird.

Physikalische und chemische Eigenschaften des einzelnen Metallkörpers, der Zubereitung und der Legierungen

Nickel ist ein silbrig-weißes Metall, manchmal leicht gräulich, mit einer Dichte von 8,9. Es gibt zwei allotrope Sorten , Ni αinstabil hexagonal und Ni β kubisch flächenzentrierte, stabilste Sorte.

Dieser kubische Maschen-Kristallkörper ist oft schon glänzend, er hat durch Polieren einen schönen glänzenden Glanz. Es gehört zur Gruppe der Nichteisenmetalle. Nickel wird als Übergangsmetall eingestuft , es ist ein ziemlich harter Festkörper, das härteste der Metalle nach Chrom , zäh, duktil , formbar , insbesondere formbarer als Kobalt. Für den Metallurgen sind die mechanischen Eigenschaften von Nickel denen von Eisen ähnlich. Es kann zu ziemlich feinen Fäden gerollt und gedehnt werden.

Nickel ist ein guter Wärme- und Stromleiter. Es ist ferromagnetisch .

Physikalische Eigenschaften

Das Gitter aus Nickel β ist kubisch flächenzentriert mit einem Kristallparameter von 0,352 nm , was einem Atomradius von 0,124 nm entspricht . Diese Kristallstruktur ist bis zu Drücken von mindestens 70 GPa stabil .

Nickel ist wie Kobalt zäher als Eisen. Sein Bruch ist faserig. Metall ist weniger schmelzbar als Eisen, aber schmelzbarer als Chrom, es ist leicht zu bearbeiten. Seine Rohdichte kann nach der Kaltverfestigung variieren, wobei die Teile eine Rohdichte von 8,3 bis 8,8 aufweisen.

Der einfache Körper ist durch Wärme dehnbar. Die elektrische Leitfähigkeit beträgt 24% IACS, also weniger als ein Viertel der von reinem Kupfer . Es ist über 1452 °C schmelzbar und sehr rein, siedet bei ca. 2730 °C .

Paramagnetisches Nickel ist bei normalen Temperaturen ferromagnetisch . Nur drei weitere Elemente haben diese Eigenschaft: Eisen , Kobalt und Gadolinium . Seine Curie-Temperatur beträgt 355 °C , was bedeutet, dass festes Nickel oberhalb dieser Temperatur nicht magnetisch ist. In der Praxis nimmt das Magnetfeld ab 250 °C ab .

Chemische Eigenschaften, Oberflächenstabilität Metall und Vernickelung

Nickel ist in Luft und Wasser stabil. Nickel oxidiert in feuchter Luft nicht leicht. Nickel oxidiert nicht in kalter Luft, Oxidation existiert in sehr heißer Luft und das umso wichtiger mit steigender Temperatur. Ein feiner, erhitzter Nickeldraht verbrennt in reinem Sauerstoffgas. Nickelschaum, ein stark zerteilter Pulverkörper mit einer hohen spezifischen Oberfläche, kann sich an der Luft entzünden, wenn er einem heißen Fleck oder Funken ausgesetzt ist. Das Raney-Nickel ist ein pyrophorer Körper .

Pulverförmiges Nickelmetall ist ein Superadsorptionsmittel für Gasmoleküle wie Wasserstoff oder Kohlenmonoxid . Es kann problemlos mehr als 8 Liter Kohlenmonoxid aufnehmen und abgeben. Die in den 1980er Jahren entwickelten „Nickelschäume“ revolutionierten die Katalyse, insbesondere in der Hydrierung, sowie die Elektrochemie.

Festes Nickel wird von nichtoxidierenden Säuren langsam angegriffen. Nickel löst sich leicht in Schwefelsäure und Salzsäure unter Entwicklung von Wasserstoffgas. Die Auflösungsreaktion kann in diesen Säuren verdünnt oder mit Wasser verdünnt durchgeführt werden.

Oderfest + 2 H 3 O +aq Hydroniumionen in einem nicht oxidierenden Medium + 4 H 2 OWasser → [Ni (H 2 O) 6 ] 2+hydratisiertes Nickelkation grün + H 2Gas

Bei Kontakt mit konzentrierter Salpetersäure wird die Oberfläche des Metalls passiv , ebenso wie die Passivität von Eisen. In der Praxis ist das Metall Ni, wenn es von verdünnter Salpetersäure schnell angegriffen wird, in konzentrierten oxidierenden Säuren unlöslich. Im Allgemeinen ist der Angriff unter oxidierenden Bedingungen langsam.

Nickel ist im Ammoniaklösungsmittel unlöslich .

Somit ist die Metallplatte oder Nickelbeschichtung zum Schutz oxidierbarer Metalle beständig gegen Korrosion und dauerhafte Einwirkung von feuchter Luft und bildet eine passivierende oder schützende Oxidschicht NiO. Es nimmt oft einen grau-weißen Farbton an.

Nickel bleibt meistens in neutraler oder alkalischer Lösung, in Gegenwart von Meerwasser oder milden atmosphärischen Bedingungen intakt.

Nickel ist beständig gegen die Einwirkung von Basen, auch in heißem Zustand. Reduzierende Bedingungen verzögern im Allgemeinen den Angriff. Daher wird Nickel für die Handhabung oder den Transport von konzentrierten Alkalien verwendet .

Dank seiner Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit wird es in Münzen, zum Plattieren von Eisen , Kupfer , Messing , in bestimmten chemischen Kombinationen und in einer Vielzahl von Legierungen verwendet .

Einfache Körpervorbereitung, Herstellung

Nickeloxid wurde aus Nickelarseniden oder Sulfoarseniden nach den Techniken des Labors von Georg Brandt durch Erhitzen mit Schwefel S . hergestelltund Kaliumcarbonat K 2 CO 3, das durch Erhitzen Ätzkali ergibt.

Auch die Rückgewinnung von Nickelsulfid war möglich. Die Erze werden mit Kaliumpentasulfid K 5 S 5 . behandelt, wobei der letztere Körper in Wasser löslich ist, während das Nickelsulfid unlöslich ist.

Nickelsulfid, das auch ein konzentriertes Sulfiderz sein kann, wurde dann geröstet und dann nach einem alten Verfahren, das im Labor von Friedrich Wöhler entwickelt wurde, mit Schwefelsäure behandelt . der Schwefel geht als Schwefelwasserstoff aus . Die anschließende Behandlung mit Kali ergab "Nickeloxidhydrat" oder Ni (OH) 2 apfelgrün, unlöslich.

Im Labor wurde das Nickeloxid dann bei niedriger Temperatur in einem Glasrohr unter einer Wasserstoffgasspülung reduziert .

Festes NiO + H 2Gas → NiPulvermetall + H 2 ODampf oder verdampfte Flüssigkeit

Die Chemiker erhielten ein pulverförmiges Pulver, das reaktiv und "pyrophor" war, da es sich an der Luft entzündete, wenn es mit dem Sauerstoffgas in Kontakt gebracht wurde, das eine untergeordnete Komponente der Luft ist . Die Industrie ging durch eine kostengünstigere Reduktion mit Kohle in einem feuerfesten Tiegel vor, um unreines Nickel zu erhalten, das handelsübliche Metallpulver, das die einfachen Körper Kobalt, Kupfer und Eisen enthält.

Um ein gereinigtes Nickel zu erhalten, wurde das Nickeloxid mit Oxalsäure und das Nickeloxalat 2NiO behandelt. C 4 O 6erhalten in einem Schmiedefeuer im Vakuum erhitzt in einfache Körper Ni und Kohlendioxid zerlegt . Das Nickel wurde in einem geeigneten geschlossenen Tiegel reduziert, wobei das Metall am Boden platziert wurde.

Das technische Hauptproblem war die Abtrennung von Nickel von Kobalt. Die konzentrierten Salzlösungen, hergestellt mit einem Mischoxid von Kobalt und Nickel, wurden mit Kali neutralisiert. Zu der Mischung wurde eine Lösung von Kaliumnitrit im Überschuss zugegeben , bevor sie einen Tag lang in einem sauren Medium, beispielsweise in einem essigsauren Medium , stehengelassen wurde. Doppelnitrit von Kalium und Kobalt CoK (NO 2 ) 3langsam ausgefällt, und der Niederschlag wurde durch Filtration der Lösung gesammelt, nachdem er gründlich mit einer wßrigen Kaliumchloridlösung gewaschen worden war . Aus diesem wiedergewonnenen Festkörper wurde Kobaltgelb für die Aquarellmalerei hergestellt . Die filtrierte Flüssigkeit, die das Nickelion enthielt, wurde mit Kaliumhydroxid behandelt, um ein "hydratisiertes Nickeloxid" oder Nickelhydroxid auszufällen .

Alle gegenwärtigen Extraktionsverfahren kombinieren noch hydrometallurgische und pyrometallurgische Techniken , deren Optimierung stark von der Art des behandelten Erzes abhängt. Die Aktivität ist eminent Kapital intensiv : eine Anlage zur Produktion von 60.000 Tonnen pro Jahr von Eisen - Nickel aus Laterit kostet rund 4 Milliarden Dollar (Koniambo, Neukaledonien ) oder einer Investition von 70.000 Dollar pro Tonne Nickel jährlich produziert. Im Jahr 2010 wurde jedoch eine Tonne Nickel, die in Form von Ferronickel verkauft wurde, mit 26.000 Dollar notiert. Gleichzeitig lagen die Kosten für die Umwandlung von Erz in Ferronickel für eine Hochleistungsanlage zwischen 4.000 und 6.000 US-Dollar: Die Kapitalabschreibung erklärt den Unterschied zwischen Verkaufspreis und Produktionskosten.

Nickel kann gemahlen, geschmolzen, durch Gießen geformt werden. Zudem ist es leicht bearbeitbar und schweißbar. Nickel schweißt gut mit Eisen. Früher wurden durch Walzen von Blechen, die aus einer Anordnung aus einer zwischen zwei Nickelplatten gefangenen Stahlklinge resultierten, beidseitig mit Nickel beschichtete Bleche erhalten.

Nickelbasislegierungen

Nickel kann grundsätzlich mit allen Metallen außer Blei , Silber , Thorium und Alkalimetallen legieren .

Die gebräuchlichsten Ni-Legierungen sind mit den Metallen Fe, Mn, Cr, Co, Cu, Zn, Al ... und Nichtmetallen wie Si. Insbesondere Nickel verstärkt die Bruch- und Chemikalienbeständigkeit des Stahls.

Die mechanischen und thermischen Eigenschaften der hergestellten Legierungen sind bemerkenswert, insbesondere die Verschleißfestigkeit über weite Temperaturbereiche, Tieftemperaturen teilweise über 1000 °C . Dies sind Materialien, die nicht oder nur sehr wenig verformbar sind, oft praktisch keine Ausdehnung zeigen, Beständigkeit gegen chemische Reagenzien und atmosphärische Korrosion , sehr geringer Verschleiß, physikalische Eigenschaften wie elektrischer Widerstand , die vom Temperaturparameter wenig beeinflusst werden. ...

Nickel kommt in einer Vielzahl von Legierungen vor, von rostfreien und feuerfesten Stählen mit hohem Chrom- und Nickelgehalt bis hin zu Nickelschmelzen wie Ni-Resist , magnetisch abschirmenden Legierungen wie Eisen-Nickel-Legierung oder Ferro-Nickel sehr hart, sinimax Ni 0,43 Fe 0,54 Si 0,03und Permalloy mit Alnico- Permanentmagneten , korrosionsbeständige Legierungen vom Typ Hastelloy (zum Beispiel korrosionsbeständiges Hastelloy C oder hochfestes Hastelloy D Ni 0,84 Cu 0,03 Fe 0,02 Si 0,075 Mn 0,02 Co 0,015, manchmal Molybdän) oder Nickel-Chrom oder Chrom-Nickel auf Monel-Legierung mit hoher Beständigkeit gegen chemischen Angriff, hauptsächlich auf Basis von Ni und Cu, zum Beispiel Ni 0,65 Cu 0,27 Fe 0,02 Si 0,03 Mn 0,03oder diverse Kupfer-Nickel , zum Beispiel für Münzen oder auch Nigusil ...

Nickel ist für den metallurgischen Physiker ein gammagogenes Element , das die kubisch-flächenzentrierte Phase stabilisiert und plötzlich die Erzielung einer martensitischen Struktur an Teilen mit großen Querschnitten fördert , wodurch das Ergebnis des Abschreckens verbessert wird .

Bei niedriglegierten Stählen, beispielsweise auf der Basis von Eisen, verbunden mit 1,85% Ni, 0,8% Cr, 0,7% Mn, 0,4% C, 0,25% Mo ..., erhöht Nickel die mechanische Festigkeit, verbessert unbestreitbar die Tieftemperatureigenschaften und die Korrosionsbeständigkeit. Bei einem klassischen Edelstahl wie 18/8 (Fe mit 18% Cr und 8% Ni) oder 18/10 sind sich Metallurgen einig über die Eigenschaft der „rostfreien Oberfläche“ durch Chrom und Beständigkeit Nickel. An den Oberflächen bildet sich ein Schutzfilm aus Oxiden, der die günstigen Oxidationsbedingungen weitgehend aufheben kann. Umgekehrt kann die Zerstörung der Oxidschicht unter reduzierenden Bedingungen und beispielsweise bei der Verbreitung des Chloridions, das für Lochfraß und Spalten verantwortlich ist, unter verschiedenen Bedingungen sehr schnell erfolgen, wodurch die Möglichkeiten für tiefere Angriffe frei werden.

Das Gefüge von Edelstählen und Superlegierungen, teilweise erkennbar an den Unterkörnern und Körnern , ist abhängig von der Warmverformung des Stahls bzw. der Legierung.

Es findet sich in „Nickelbronzen“ auf Basis von 45 % bis 67 % Cu, 19 % bis 41 % Zn und 10 % bis 26 % Ni, mit Pb-Chouïas zwischen 0 % und 2,5 % und 0,5 % Mn und 0,5 % Fe , "Nickel-Bronze-Aluminium"-Legierungen auf Basis von Ni, Cu, Zn und Al, packfong Cu 0,5 Ni 0,25 Zn 0,25oder Neusilber , basierend auf Cu, Zn und Ni, die mehr oder weniger Silbermetall ähneln, aber auch Argentan, Argenton , Ruolz ... Silber. Nickel-Molybdän-Legierung Ni 0,80 Mo 0,20wird in Pulverform verkauft, diese Legierungen aus Ni 0,5 Mo 0,5Ni bis 0,875 Mo 0,125waren frühe Modelle zur Untersuchung der Oxidation bis 800 ° C .

Die thermischen und elektrischen Eigenschaften rechtfertigen die genannten Legierungen: Invar bei 64 % Fe und 36 % Ni, Konstantan (Präzisionswiderstand der Formel Cu 0,54 Ni 0,44 Mn 0,01 Fe 0,005 Zn ε Sn έ), Kovar , Platinit, Alumel , Nimonium NiCrTiCoAlbei ca. 75 % Ni, Cunife , Inconel oder Incoloy DS, NiCrSiam Ursprung intermetallischer Legierungen ... Der Wärmeausdehnungskoeffizient der Legierung Fe 0,53 Ni 0,29 Co 0,28 ist dem von mundgeblasenem Glas ähnlich, es wurde als Leiter in Glühbirnen verwendet.

Magnetische Eigenschaften sind gefragt, zum Beispiel Mu-Metall, das seinen Namen von seiner magnetischen Permeabilität ableitet , Alnico von Permanentmagneten ...

Das Nickel-Chrom ist eine Legierung mit Korrosionsschutz und hohem elektrischem Widerstand. Die Karma-Legierung Ni 0,74 Cr 0,20 Cu 0,03 Fe 0,03ist eine spezielle DMS- Legierung .

Elektrochemische Techniken haben uns mit anderen Ni-Legierungen, wie z. B. legiertem Zink, zurückgelassen . Thermische Verdampfungsprozesse (auf dünne Schichten beschränkte Ablagerungen) oder Pulvermetallurgie (in kompakterer Masse) ermöglichen die Herstellung von WNi-Legierungen, die als Sputtertargets für elektrochrome Beschichtungen dienen. NiTi-Legierungengehören wie die Nitinollegierung zu den ersten mit Formgedächtnis . Nickel-Phosphor-NiP-Legierungkann ein dreidimensionales ultraleichtes Netzwerkmaterial aus Hohlrohren mit einer Dichte von annähernd 0,9 mg/cm 3 bilden .

Nickelchemie, Ni-basierte Verbindungen und Komplexe

Nickel ist weniger reaktiv als Eisen und Kobalt , insbesondere gegenüber Säuren und Sauerstoff.

Beachten Sie die Wertigkeit 0 des Komplexes K 4 [Ni (CN) 4 ]und die flüchtige Verbindung Ni-Tetracarbonyl Ni (CO) 4.

Seine häufigste Oxidationszahl ist II, es zeugt von einem ionischen Charakter.

Es gibt noch die Oxidationsgrade -II, -I, I, III, IV. Der Oxidationsgrad III, gekennzeichnet durch zahlreiche Komplexe mit Donorliganden für die σ-Bindung, wie die Familien der Thiole und Phosphine , ist in der Minderheit, ebenso wie der Grad I, der in Legierungen mit Natrium vorhanden ist, die tetraedrischen Komplexe gut stabilisiert sind, und Enzyme mit Hydrierungsfunktion (Hydrogenasen) und IV, die von Elektrochemikern, die sich auf Kathoden spezialisiert haben, insbesondere in Oxidform hergestellt werden. Noch seltener sind die Oxidationsgrade -II, -I.

Nickelsalze sind oft isomorph zu denen von Eisen. Es gibt eine breite Palette von Doppelsalzen, die unterschiedlich hydratisiert sind, mit den Alkalimetallen und dem Ammoniumkation . Somit NiSO 4 . (NH 4 ) 2 SO 4 . 6 H 2 O... Sie sind sehr oft isomorph von Doppelsalzen, bei denen Nickel (II) durch Eisenionen, Kobalt, Magnesium ... zweiwertige Metallionen ersetzt wird.

Viele zweiwertige Nickelsalze haben, wenn sie in Wasser gelöst sind, die apfelgrüne Farbe des hydratisierten Ions [Ni (H 2 O) 6 ] 2+, genau wie die hydratisierten Kristalle verschiedener Nickelsalze. Wasserfrei, eher gelb oder mit einem schwächeren Grünton. Die Farbe hängt jedoch vom Anion ab, sowohl von seiner Elektronegativität als auch seiner Polarisierbarkeit, also NiBr 2ist gelb, während NiI 2ist schwarz. In Ammoniak gelöst färbt sich die Lösung blau oder violett, dank der komplexen Ionen des ammoniakalischen Nickels [Ni (NH 3 ) n ] 2+.

Die Chemie des Nickels ist durch die farbigen Komplexe von Ni (II) mit elektronischen Konfigurationen nach der Ligandentheorie oder dem Koordinationsfeld gekennzeichnet. Ihre Strukturen können je nach Hybridisierung sein:

dsp 2 im quadratischen Grundriss, mit diamagnetischem Verhalten und am häufigsten rot, braun, gelb, zum Beispiel [Ni (CN) 4 ] 2-
sp 3 tetraedrisch, paramagnetisch, meistens blau oder grün, zum Beispiel [Ni (Cl) 4 ] 2-
sp 3 d 2 oktaedrisch, zum Beispiel [Ni (H 2 O) 6 ] 2+oder [Ni (NH 3 ) 6 ] 2+

Ni(II)-Komplexe sind im Gegensatz zu Kobalt- und Eisenionen und -komplexen schwer zu Ni(III)-Komplexen zu oxidieren. Ni (II)-Komplexe können jedoch leicht zu Ni (I) oder sogar zu Ni (0) reduziert werden. Der Cyanidkomplex [Ni (CN) 4 ] 2-reduzierbar auf [Ni (CN) 3 ] 2-, oder sogar in [Ni (CN) 4 ] 4-.

Nickelcyanid, das in einem Ammoniak-Benzol-Gemisch kristallisiert, hinterlässt ein Ammoniumbenzol-Nickelcyanid. Alles geschieht so, als ob die Benzolmoleküle, ohne verbunden zu sein, in den Maschen des gebildeten kristallinen Netzwerks gefangen wären. Diese Komplexe werden Clathrate genannt.

Das Nickel-Ion findet sich ebenso wie das Vanadium-Ion auch in supramolekularen Strukturen vom Porphyrin- Typ gefangen , beispielsweise in den schweren Fraktionen von Rohöl .

Es ist möglich, "Nickelgusseisen" oder "aufgekohltes Metall" herzustellen.

Ni- Kristallfeststoff + C- Holzkohle nach dem Erhitzen → Ni 1-x C x„Nickelguss“ mit x-Anteil von mehreren Prozent

Das Nickeloxid wurde direkt in einem mit einem Schmiedefeuer gelöteten Tiegel reduziert.

NiO- Festkristall + C- Kohle nach dem Erhitzen → NiVS"geschmolzenes aufgekohltes Nickelmetall" + CO- Gas

Nickel reagiert heiß mit oxidierenden Körpern wie Sauerstoffgas oder Halogenen wie Chlor .

Nickel ist chalkophil und arsenophil. Es reagiert leicht mit Schwefel und Arsen .

Hauptverbindungen

Einige der wichtigsten Verbindungen sind:

Nickeloxide und Mischoxide

Nickelprotoxid oder -monoxid II NiO Nickelsesquioxid Ni 2 O 3 nicht basisch und instabil gegen Hitze magnetisches Oxid Ni 3 O 4 Nickeldioxid NiO 2 Nickel Ferriten Ni 1-x Zn x Fe 2 O 4

Nickeloxyhydroxide

Nickeloxyhydroxid NiOOH Anderes Ni(III)-Oxyhydroxid Ni 2 O 3 . n H 2 O Andere Ni(IV)Ni-OxyhydroxideO 2 . n H 2 O Edisons Schlagzeug

Nickelhydroxide

Nickelhydroxid Ni(OH) 2 hydratisiertes Nickelhydroxid Ni(OH) 2 . 1/4 H 2 O Nickel III Hydroxid Ni(OH) 3

Nickelfluoride

Nickelfluorid NiF 2 Kaliumhexafluoronickelat (IV) K 2 [Ni F 6 ] instabil

Nickelchloride

Zweiwertiges Nickelchlorid NiKl 2 Gelb Ni-Nickelchlorid-HexahydratCl 2 . 6 H 2 O mit grün-smaragdgrünen Kristallen Hexa-Ammonium-Nickelchlorid NiCl 2 . 6 NH 3 Nickel-Ammoniumchlorid NiCl 2 . NH 4 Cl. 6 H 2 O

Nickelbromide

OderBr 2, zerfließender gelbbrauner Körper OderBr 2 . 3 H 2 O OderBr 2 . 6 NH 3lila Pulver Nickelbromplatinat NiPtBr 6 . 6 H 2 O

Nickeljodide

Nickeljodid Niich 2 Schwarz

Nickelantimonide

NiSb

Nickelsulfide

Nickelsulfid NiS Schwarz Nickelsubsulfid Ni 3 S 2 Eisen-Nickel-Sulfid

Nickelarsenide

NiAsoder Nickelin Nickel-Skutterudit , Kristall mit der chemischen Formel (Ni, Co) As 2 bis 3,

Ni-Sulfo-Antimonide
Ni-Sulfo-Arsenide
Nickelsulfate

Nickelsulfat hydratisiertes Nickelsulfat Nickel-Ammonium-Doppelsulfat-Hexahydrat NiSO 4 (NH 4 ) 2 SO 4 . 6 H 2 O Nickelboussingaultit , Mineral mit der chemischen Formel (NH4) 2 (Ni, Mg) (SO 4 ) 2 , 6 H 2 O.

Nickeluranosulfate

Nickel-Zippeit , Mineral mit chemischer Formel Ni 2 (UO 2 ) 6 (SO 4 ) 3 (OH) 10 , 16 H 2 O

Nickelcarbonate

OderCO 3 Hydroxycarbonat x NiCO3 • y Ni (OH) 2 • z H 2 O

Nickelnitrate
Nickelphosphate

Nickelborate

Nickel (II) Borat Ni (BO 2 ) 2

Nickelsulfat
Nickelchlorate
Nickelbromate
Nickelarsenate
Nickelhydride

Nickelhydrid

Nickelphosphide
Nickelcyanide

Nickel (II) Cyanid Ni (CN) 2 Komplex von Ni (I) K 2 [Ni (CN) 3 ] am häufigsten dimerisiert Ni (O) K 4 [Ni (CN) 4 ] -Komplex Ammoniumbenzol-Nickelcyanid, " Clathrat- Komplex "

Glyoxime

Nickel-bis-dimethylglyoxim NiC 8 H 14 O 4 N 4, scharlachrote Kristalle, wasserunlöslicher "Chelatkomplex" Nickeldiacetylglyoxim

Nickel-Carbonyl oder Nickel-Tetracarbonyl Ni (CO) 4
Nickel-Nitroso-Carbonyl Ni (CO) 2 (NO) 2

Es gibt auch besser stabilisierte Organo-Nickel-Verbindungen.

Bis(cyclopentadienyl)nickel (II)) oder Nickelocen
Bis(1,5-cyclooctadien)nickel

Analysieren

Nickel färbt die Boraxperle bei Kälte blassgelb, bei Hitze orangerot.

Die quantitative Analyse kann Dimethylglyoxim (en) oder „ Chugayevs Reagens “ verwenden: Das zweiwertige Nickelkation reagiert mit Dimethylglyoxim, um eine elektrisch neutrale Verbindung zu ergeben, rotes oder scharlachrotes Chelat , Nickelbis (Dimethylglyoxim). Dieser für die qualitative und quantitative Analyse von Nickel wichtige Komplex fällt in leicht ammoniakalischen Lösungen aus.

Verwendet

Aus dem gewonnenen Nickel werden rostfreie Stähle (bis 68 % der Tonnage), NE-Legierungen (10 %), elektrolytische Vernickelung (9 %), Stahllegierungen (7 %), in Gießereien (3%) und schließlich für andere Verwendungen einschließlich Akkumulatoren (4%)

Legierungen

Nickel geht in die Zusammensetzung mehrerer Familien von Metalllegierungen ein . Abgesehen von nichtrostenden Stählen (die nicht zur Familie der Nickellegierungen, sondern zur Familie der Stähle gehören) lassen sich Nickellegierungen in drei Kategorien einteilen:

Eisen- Nickel- Legierungen : Sie werden wegen ihrer manchmal überraschenden physikalischen Eigenschaften verwendet. Zum Beispiel ist Invar , eine Eisen-Nickel-Legierung mit 36% Nickel (FeNi36) unter 200 °C praktisch nicht dehnbar . Es wird dort in der Kryotechnik (Tank von LNG-Trägern), in der Laserphysik (Strukturelemente) oder in Kathodenstrahl-Fernsehbildschirmen ( Schattenmaske ) verwendet. Die physikalischen Eigenschaften der verwendeten Eisen-Nickel-Legierungen sind die magnetischen Eigenschaften ( Mu-Metall , Legierungen mit hoher magnetischer Permeabilität , Legierungen mit niedrigem Curie-Punkt , magnetostriktive Legierungen ), elastisch (Legierungen mit sehr niedrigem thermoelastischen Koeffizienten), sowie ihre außergewöhnlichen Expansionseigenschaften (nicht erweiterbare oder kontrollierte Expansion Legierungen)
Kupfer- Nickel- Legierungen (Kupronnickel): Sie haben eine sehr gute Korrosionsbeständigkeit in saurer oder mariner Umgebung sowie eine gute Umform- und Schweißbarkeit.
Die Superlegierungen : so genannt eine Familie von komplexen Zusammensetzungen von Legierungen auf Basis von Nickel (oder Kobalt ), wie Nichrom , mit ausgezeichneter Beständigkeit gegen Trockenkorrosion bei hohen Temperaturen und sehr guten mechanischen Eigenschaften (hohe Elastizitätsgrenze, Kriechbeständigkeit). Dies sind die Materialien der Wahl für Turbojets ( Luftfahrt ) und bestimmte Kessel. Die Entwicklung dieser Legierungen hat , dass von Flugzeugmotoren begleitet seit Mitte des XX - ten Jahrhunderts. Die gegen hohe Drücke und hohe Temperaturen resistente Nimonic- Serie wird insbesondere zur Herstellung von Gasturbinen und Reaktoren verwendet.

Nickel ist häufig in Sonderstählen enthalten. Ni- und Cr-Stähle werden zur Herstellung von Panzerplatten, Tresoren und Panzertüren, Tanks ... verwendet Nickel-Chrom wird als Wärmewiderstand verwendet Ni 60 bis 80% Cr 10 bis 25% Fe ε Mn έ, aber auch insbesondere zur Zahnpflege und als Schweißmaterial.

Im Schmuck wird Nickel mit Gold assoziiert , um eine bessere mechanische Beständigkeit sowie ursprüngliche Farben zu erhalten. So ergeben Kupfer , Nickel und Gold Gelb- oder Roségold. Gold und Nickel ergeben Weißgold. Die "Nickelbronzen" finden sich in architektonischen Profilen oder Dekorationselementen und im Besteck von Tafelservices, in kleinem Schmuck mit Alpacca-Legierungen, aber auch in Industriedesign-Instrumenten (Kompass, Trockenbier...), Uhrwerksmechanismen wie Federn, Präzisionsteile der wissenschaftlichen und technischen Instrumentierung, verschiedene Komponenten der Feinmechanik und Optik,.

Andere Verwendungen

Vernickeln ist meistens eine Korrosionsschutzbeschichtung, die durch elektrolytisches Plattieren mit wasserlöslichen Salzen erhalten wird. Es ist sehr nützlich bei Eisen, einem Metall, das empfindlicher gegen Korrosion ist.

Ein "historischer" Absatzmarkt für Nickel sind Münzen, bei denen die Eigenschaften der Formbarkeit und Widerstandsfähigkeit des Produkts bei geringem Verschleiß besonders geschätzt werden. Nickel findet sich beispielsweise in amerikanischen und kanadischen Münzen sowie in Ein- und Zwei- Euro-Münzen . Reinnickel oder nickelbeschichtete Münzen sind weiß, Kupfer-Nickel-Münzen sind gelb.

Nickel wird verwendet, um Magnete, magnetische Bildschirme herzustellen. Es wird verwendet, um elektrische Schütze und Elektroden, Zündkerzen für Verbrennungsmotoren herzustellen. Es wird dank seines sehr niedrigen Wärmeleitkoeffizienten als Heizwiderstand (Toaster, Heizkörper oder sogar Fön) oder als Beschichtung auf F1-Helmen für Feuerwehrleute verwendet .

Nickel wird zur Herstellung von Spateln, Tiegeln und verschiedenen Analyseinstrumenten verwendet. Nickeltanks werden für den Transport von Natronlauge, konzentrierter oder hochreiner Soda auf Schiffen verwendet. Es wird zum Raffinieren und Lagern von chlorierten Lösungsmitteln oder verschiedenen Verbindungen wie beispielsweise Phenol verwendet . Seine saubere Oberfläche verhindert zudem jegliche Verschmutzung oder Verfärbung dieser Materialien. Für bestimmte Arten von E-Gitarrensaiten wird reines Nickel verwendet.

Akkus

Nickel wird auch in verschiedenen alkalischen Akkumulatoren verwendet, wie z. B. Eisen-Nickel, Nickel-Cadmium ... oder andere. Er bildet beispielsweise die Kathode von Nickel- Mangandioxid- Alkalibatterien , von Nickel- Cadmium- , Nickel- Metallhydrid- und Nickel- Zink- Alkali- Akkumulatoren .

Neben seiner Rolle als Legierungselement und Bestandteil von Akkumulatoren wird Nickel auch als Hydrierungskatalysator verwendet . Katalysatoren auf Ni-Basis werden verwendet, um ungesättigte Fettstoffe zu hydrieren , um beispielsweise Margarine oder bestimmte Seifen herzustellen .

Die Raney-Nickel- oder Nickel-Sabatier-Senderens katalysieren die Hydrierung . Der "Nickelschaum" spielt diese Rolle.

Bestimmte Ni(II)-Komplexe, wie Alkyl-Amino-Thiophenolate, spielen eine stabilisierende Rolle gegenüber Licht, sie werden im wissenschaftlichen Englisch Desaktivatoren oder „ Quencher “ genannt. Eingefügt in die chromophoren Teile eines Polymers spielen diese Zentren eine Rolle bei der Speicherung von Energie, die dann durch Wärme , Fluoreszenz und/oder Phosphoreszenz freigesetzt werden kann .

In Radikalchemie Komplexe Ni (II), wie dialkylthiocarbamates, Thiobisphenolate und andere Phosphite sind wirksam hydroxy-Peroxid - Deaktivatoren und Radikalfängern. Sie können eine radikale Reaktion stoppen, die langsam genug ist.

Ni ist ein aktives Ion in einigen Enzymen, die Nickel als katalytisches Zentrum verwenden.

Die Salze des Nickels (Hydroxycarbonat, Chlorid, Sulfat, Hypophosphit ...) werden nur in der Katalyse verwendet, aber in verschiedenen Industrien wie der Elektronik , der Galvanik .

Biochemie

Nickel - Agarose - Beads werden als Matrix oder Harz zur Durchführung der Affinitätschromatographie von Proteinen oder zu deren Reinigung nach Markierung in der Biochemie verwendet .

Bemerkungen

Es sei darauf hingewiesen, dass Nickel für bestimmte Anwendungen durch andere Elemente ersetzt werden könnte, zum Beispiel: Platin und Palladium zur Hydrierung , Kobalt für magnetische oder rostfreie Legierungen. Nickel wird hauptsächlich wegen seiner geringen Gewinnungs- und Verarbeitungskosten im Vergleich zu anderen bisher technisch denkbaren Lösungen verwendet.

Derzeit werden in der Europäischen Union rund 80 % der nickelhaltigen Produkte am Ende ihrer Lebensdauer gesammelt und recycelt. Weltweit werden mehr als 50 % des Altnickels recycelt.

Nickelproduktion und Wirtschaft

Die Nickel Stock Exchange befindet sich in London. Doch die globale Produktion bleibt je nach Land und Unternehmen vielfältig.

Im Oktober 2018 (Oktober) wurde in einer Studie von McKinsey, CRU und BRGM die Verfügbarkeit von Nickel und rund fünfzig anderen Elementen neu bewertet (unter den aktuellen technischen und wirtschaftlichen Bedingungen und unter besserer Berücksichtigung des Bedarfs an Erz „Qualität“, die Zeit, die es braucht, um Erschöpfung bekannter Reserven, aber auch das geopolitische Risiko und die geringe Anzahl von Akteuren in der Lieferkette usw.) Diese im Rahmen des „ World Materials Forums “ durchgeführte Arbeit wollte anregen, über die „Auswirkungen der Ausbeutung von neue Rohstoffe vor der Entwicklung der Sektoren" statt nur "einziges Preis-/Leistungskriterium". Er kommt zu dem Schluss, dass bei mäßig seltenen strategischen Metallen ein Engpassrisiko besteht: Kobalt, Nickel, Wolfram (benötigt in der Luftfahrt, im Munitionssektor), Zinn und 3 seltene Erden, die für die Elektronik / IT notwendig oder nützlich sind (Dysprosium, Neodym und Praseodym), Energiewende (insbesondere für Energiespeicherung und Mobilität). Für Zinn ist dies die Kreuzfolge der Erschöpfung der einfach zu betreibenden Minen und eines Betriebsdefizits, da die Industrie die Nachfrage unterschätzt hat.

Nach Land

Laut einem Bericht von GlobalData ging die weltweite Nickelproduktion im Jahr 2020 von 2019 um 7,4 % auf 2.195.000 Tonnen im Jahr 2020 zurück.

Nach Angaben des United States Institute of Geological Studies betrug die weltweite Nickelproduktion im Bergbau 2.500 kt im Jahr 2020, ein Rückgang von 4 % gegenüber 2019 (2.610 kt ), wobei die fünf größten produzierenden Länder:

Indonesien : 760 kt ;
Philippinen : 320 kt ;
Russland : 280 kt ;
Frankreich ( Neukaledonien ): 200 kt ;
Australien : 170 kt .

Die wichtigsten Produktionsländer im Jahr 2014 sind:

	Land	Produktion (t)	% Welt
1	Philippinen	440.000	18.1
2	Russland	260.000	10.7
3	Indonesien	244.000	10
4	Kanada	233.000	9,6
5	Australien	220.000	9.1
6	Neukaledonien ( Frankreich )	165.000	6.8
7	Brasilien	126.000	5.2
8	China	100.000	4.1
9	Kolumbien	75.000	3.1
10	Kuba	66.000	2.7
11	Südafrika	54.700	2.3
12	Madagaskar	37.800	1,6
13	Mazedonien (1)	21.100	0,9
14	Botsuana (1)	19.600	0.8
fünfzehn	Griechenland (1)	19.400	0.8
Gesamte Welt		2.430.000	100

(1) 2013, minéralinfo.fr

Nach Unternehmen

Im Jahr 2010 sind die Hauptproduzenten:

Norilsk-Nickel : 283.000 Tonnen
Tal : 155.000 Tonnen
Jinchuan-Gruppe : 130.000 Tonnen
BHP Billiton : 93.000 Tonnen
Xstrata : 92.000 Tonnen
Sumitomo Metal Mining : 58.000 Tonnen
Eramet : 52.000 Tonnen
Pazifische Metalle : 40.000 Tonnen
Angloamerikanisch : 38.000 Tonnen
Sherritt International : 34.000 Tonnen

Handeln

Im Jahr 2014 war Frankreich laut französischem Zoll Nettoimporteur von Nickel. Der durchschnittliche Importpreis pro Tonne betrug 13.000 €.

Geschichte

Die Verwendung von Nickel ist sehr alt, bezeugt bis 3500 v. AD Die in Syrien gefundenen Bronzen haben einen Nickelgehalt von bis zu 2%. Die ehemalige chinesische Manuskripte darauf hindeutet , dass „weißes Kupfer“ wurde verwendet , China zwischen dem XVIII - ten und der XV - ten Jahrhundert vor Christus. AD . Berücksichtigt man jedoch die Tatsache, dass Nickelerz oft mit Silber verwechselt wurde , werden sein Wissen und seine Verwendung erst viel später entwickelt.

Die ersten bekannten Münzen aus weißsilbernem Kupfernickel mit einem Nickelgehalt von etwa 20 % wurden in Baktrien (Kleinasien) während der Herrschaft von Euthydemus II., Agathokles und Pantaleon um 190 v. Chr. geprägt. J.-C.

Das Nikolit , Nickelerz, wurde wegen seiner Fähigkeit, das Glas grün zu färben, sehr geschätzt .

Das Nickel wurde 1834 vom englischen Chemiker Michael Faraday entwickelt . Die hohe Korrosionsbeständigkeit der Nickelschicht rechtfertigt den Einsatz dieser Technik.

In den Vereinigten Staaten bezog sich Nickel oder Nick in der Volkssprache zuerst auf den indischen Cent von Kupfernickel, der 1859 eingeführt wurde . In 1865 wurde die Bezeichnung auf die Münze drei Cent übertragen und im folgende Jahr auf die Münze fünf Cent bekannt als das Schild (Waffen). Die erste reine Nickelmünze ist schweizerisch und stammt aus dem Jahr 1881 .

In Schmuck wurde Nickel früher rein verwendet. So bot die Zeitung "L'Avenir des Colonies et de la Marine" vom 31. Dezember 1884 ihren Abonnenten die Möglichkeit, "ein vielfältiges Sortiment an reinem Nickelschmuck aus Neukaledonien vom besten Geschmack und vorbildlichsten Neuheiten" zu erwerben . .

Um 1880 waren die Münzen der Französischen Republik zu 5, 10 und 25 Rappen entweder reines Kupfer oder Kupfernickel Cu 75% Ni 25%. Cupronickel war eine deutsche Währungslegierung während der Belle poque . Cu-LegierungenNiZnsind belgische und chilenische Währungslegierungen. Benannt Neusilber in Frankreich oder „Neusilber“, werden sie verwendet , um glänzendes Tisch Besteck zu machen.

Metallurgen, die die mechanischen und physikalisch-chemischen Eigenschaften von Eisenprodukten verbessern möchten, stellen fest, dass Nickel Stahl und Eisen nicht nur leicht mit vielen Metallen legieren lässt, sondern auch Stahl und Eisen eine große Beständigkeit verleiht. Er integriert Nickel in ihre immer raffinierter werdenden Produktionen über verschiedene geduldig entwickelte Ferronickel . Stahl mit 3 Massen-% Nickel wird sehr schnell in den Rädern von Eisenbahnwaggons verwendet, da die minimale Zugabe von Ni die Belastung von 125 kg / m 2 auf 160 kg / m 2 erhöht . Die Nationalmarine verwendet Nickelstähle für die Panzerung von Schiffen. Niedriglegierte Stähle sind leicht gehärtet, mit 2 % Nickel und 1 % Nickel.

Ludwig Mond entdeckt Carbonylnickel , ein Zwischenprodukt des nach ihm benannten Ni-Reinigungsverfahrens , das 1890 entwickelt wurde. Die Ausbeutung der kanadischen Lagerstätte Sudbury, basierend auf „ nickelhaltigen Pyrrhotinen “, hat die Erschließung der Mond Nickel Company weitgehend ermöglicht ( in) , erstellt im September 1900 und autorisiert durch die Vertretung des ältesten Sohnes von Ludwig, Robert Mond in Ontario im folgenden Oktober. Die Firma Mond wurde 1929 in die International Nickel Company eingegliedert .

Während der Belle Époque entwickelte sich auch die elektrochemische Behandlung. Die Chemiker oder Metallurgen Becquerel, Roseleur, Adams und Pfannhauser entwickeln eine Behandlung auf Basis von Doppelnickel und Ammoniumsulfat. Dies sind die ersten vernickelten Teile, die heute in gängigen Geräten üblich sind. Die Vernickelung entwickelt sich zu einem modernen Galvanikverfahren. Die Scheide der Säbel und die sichtbaren Gegenstände der Sattlerei sind vernickelt. Bei der Nickelbeschichtung handelt es sich um leicht oxidierbare Messing- oder Eisengegenstände, um diese haltbarer zu verwenden. Dieser langanhaltende Effekt, kombiniert mit einer sauberen und glänzenden Oberfläche, ist bei chirurgischen Instrumenten ebenso gefragt wie bei Kupferdruck-Galvanos. Die Vernickelungsbäder verwenden beispielsweise 80 g Doppelnickel und Ammoniumsulfat für einen Liter Wasser, was die Abscheidung mit einer Stromdichte von 0,3 A/dm 2 bis 0,6 A/dm 2 erfordert .

Um 1916 wurde von Watts ein elektrochemisches Bad auf Basis von Nickelchlorid, Nickelsulfat und Borsäure unter Verwendung von Hilfsstoffen getestet.

In den 1920er Jahren war die Herstellung von Küchenutensilien unter Verwendung von Nickellegierungen und / oder Vernickelungsverfahren üblich.

Die Aufnahme von Nickel in die Stahlpanzerung während des Zweiten Weltkriegs führte dazu , dass die Kriegführenden die Verwendung in Münzen einschränkten. Aber die Nationen oder vorsorglichen Militärmächte hatten diese Erholung nach dem Horten guten Gewissens ins Auge gefasst.

Toxizität

In sehr geringen Mengen und in vom Körper assimilierbaren Formen gilt Nickel als Spurenelement für Tiere, das auch für das Pflanzenwachstum essentiell ist.

Wenn der einfache Nickel-Metall-Körper in kompakter und massiver Form grundsätzlich nicht toxisch ist , kann ein längerer Kontakt mit Haut und Schleimhäuten Juckreiz, Juckreiz und manchmal auch Allergien auslösen. Die Einnahme von in Wasser verdünnten löslichen Salzen verursacht Übelkeit, Erbrechen und Durchfall.

Bestimmte Nickelverbindungen sind gefährliche oder sehr giftige Substanzen, zum Beispiel Nickeltetracarbonyl, ein anerkanntes Karzinogen, das in Dämpfen oder Dämpfen vorhanden ist. Auch Nickelstaub oder die verschiedenen feinteiligen Nickelpulver, die in der Katalyse verwendet werden, gelten als anerkannt krebserregend, sie verursachen bei Kontakt und in chronischen niedrigen Dosen Dermatitis und Hautallergien.

Das daraus resultierende Vorhandensein von Nickel natürlichen Ursprungs ist giftig: Dies ist auf ultramafischen Böden der Fall. Stark nickelbelastete Böden werden unfruchtbar und die Vegetation selten, abgesehen von wenigen seltenen Pflanzenarten mit großer Resistenz. Es gibt also hyperakkumulierende Pflanzen wie Alyssum Mural, die 120 kg/ha aus verschmutztem Boden zurückgewinnen können .

Imprägnierung der menschlichen Bevölkerung

Sie ist in den Bergbauindustrieregionen, die jeweils von der Gewinnung und Verarbeitung dieses Metalls betroffen sind, a priori höher;

Im Jahr 2018 veröffentlichte die „ Perinatale Komponente “ des nationalen Biomonitoring- Programms in Frankreich eine Bewertung der Imprägnierung von Schwangeren einschließlich Nickel (und 12 anderen Metallen oder Halbmetallen sowie einigen organischen Schadstoffen).

Die Nickelbestimmung erfolgte im Urin von 990 Schwangeren bei ihrer Ankunft in der Geburtsklinik. Sie alle waren Teil der „ Elf Cohort “, einem Gremium, das nur Frauen umfasste, die 2011 in Frankreich ein Kind zur Welt gebracht haben ( ohne Korsika und TOM ).

Die Urindosis dieser 990 Frauen ergab einen geometrischen Mittelwert von 1,38 µg Nickel pro Liter Urin (1,89 µg/g Kreatinin ). Diese Raten sind ähnlich (oder sogar etwas niedriger) als die zuvor in Frankreich und im Ausland bei schwangeren Frauen oder bei erwachsenen Frauen beschriebenen. Hier nahm die Nickelimprägnierung „ mit Rauchen und Teekonsum “ zu . Ein Zusammenhang mit dem martialischen Gleichgewicht könnte diese Assoziation mit Tee möglicherweise erklären, aber mangels Daten " zum Eisenstatus schwangerer Frauen innerhalb der Elfenkohorte bleibt dies eine Hypothese " .

Toxizität für den Menschen

Der menschliche Körper soll weniger als 500 Mikrogramm (µg) Nickel enthalten. Dieses Spurenelement scheint sehr selektiv zu sein, es spielt eine Rolle in der Lunge. Aber seine übermäßige Präsenz ist schädlich.

Die Internationale Agentur für Krebsforschung stuft Nickel als mögliches Karzinogen für den Menschen ein. Chronische Nickelexposition ist ein Risikofaktor für Lungenkrebs , der als solcher in den Tabellen der Berufskrankheiten aufgeführt ist.

Nickel ist das allergieauslösendste aller Metalle. Mehr als 12% der Bevölkerung sind allergisch darauf, die Mehrheit davon sind Frauen. Die häufigste Reaktion ist eine Kontaktdermatitis, die durch ein Uhrenarmband, Modeschmuck, Kleidungsaccessoires (Schnallen, Knöpfe, Reißverschlüsse usw.) verursacht wird.

Trotz dieser Toxizität ist Nickel ein wesentlicher Bestandteil der Konstruktion von Euro-Münzen geblieben.

Beispiel: in der Krone der 2 € Münze oder in der Mitte der 1 € Münze befindet sich Nickel, aber Kupfernickel (Legierung aus Kupfer und Nickel) und auch eine Legierung mit höheren Kupferanteilen für Münzen von 1, 2 und 5 Eurocent sowie Cuproaluminium (Legierung aus Kupfer und Aluminium).

Es gibt Kontroversen über die Verwendung von Nickel in unedlen Dentallegierungen .

Umweltverschmutzung

Weltweit: Die jährliche Freisetzung in die Atmosphäre würde 24.000 bis 87.000 Tonnen pro Jahr betragen (nach Schätzungen), dazu kommen die 26.000 Tonnen, die jährlich durch Vulkane oder durch Winderosion emittiert werden.

Der Nickelgehalt im Meer variiert von Ort zu Ort auf der ganzen Welt; von 0,12 bis 0,70 Mikrogramm pro Liter mit einem Durchschnitt von 0,4 g/L .

In Frankreich ; Die Luftemissionen wurden 2002 auf 218 Tonnen geschätzt (für Quellen aus der Verbrennung von Erdöl und Kohle und aus der metallurgischen Industrie (Nichteisenmetalle). Die Wasserbehörde Seine-Normandie schätzte, dass in ihrem Einzugsgebiet 100 Tonnen Nickel transportiert wurden zu den Flüssen, hauptsächlich aus landwirtschaftlichem Abfluss V.

Auf See ist die Rate in Küstennähe oft höher (4 µg⋅L -1 in der Seine und 1 µg⋅L -1 in der Rhône, in gelöster Phase, und 50 mg⋅kg -1 beispielsweise bei Schwebstoffen aus Gironde oder ca. 30 mg⋅kg -1 für Seine und Rhône).

In den Vereinigten Staaten gibt die Mussel Watch einen durchschnittlichen Miesmuschelgehalt von 1,9 mg⋅kg -1 (dw) mit einem Maximum von 3,5 mg⋅kg -1 (dw) an. Für Austern beträgt der Durchschnitt 1,8 mg⋅kg -1 (dw) mit einem Maximum von 3,4 mg⋅kg -1 (dw). Im Norden Australiens variiert der Nickelgehalt in leicht verschmutzten Gewässern von 0,36 bis 0,44 mg⋅kg -1 (dw) für Austern.

Ökotoxizität

Seine ökotoxischen Wirkungen wurden wenig untersucht, obwohl dieses Metall eine starke Affinität zu organischen Liganden mit einer Thiol-(SH-)-Funktion aufweist, was erklärt, warum seine Toxizität in Gegenwart von Liganden verringert wird. Es wird auch in Gegenwart von gelöstem organischem Kohlenstoff (DOC) und Schwebstoffen (SS) gefunden.

Ihre Ökotoxizität wird auch durch den pH - Wert des Mediums moduliert, die Anwesenheit anderer Metalle oder Schadstoffe (die nicht synergistische Wirkungen haben können oder nicht) , und nach der Art und dem Weg der Exposition (Nahrung, Wasser, Sediment), in einschließlich Wasser Mollusken die es biokonzentrieren (von 1 bis einige Dutzend mg⋅kg -1 ). Bei den Süßwasserschnecken Hyalella azteca und Lymnaea stagnalis ist Nickel für Tiere am wenigsten giftig, wenn es nur im Wasser vorhanden ist. Es ist für die Schnecke im Sediment giftiger und am giftigsten, wenn es als Kontaminant in beiden 3 Kompartimenten (Wasser, Sediment und Nahrung) vorhanden ist.

In der Auster ist Larvenentwicklung gestört 349 g / l von Nickelsulfat und 891 μg⋅L -1 in der Form , dass es weniger empfindlich zu sein scheint. Auch Süßwassermuscheln (zB Zebramuscheln ) können eine beträchtliche Menge in ihren Schalen ansammeln.

Hinweise und Referenzen

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Dieser einfache Körper enthält noch Verunreinigungen von Co, Cu, Fe ... Um mit einer Reinigung fortzufahren, musste in wässriger Lösung oder mit Oxalsäure vorgegangen werden.
Diese kleinen Wesen des nordischen Volksglaubens werden manchmal von verschiedenen bäuerlichen Traditionen Elfen genannt, die behaupteten, sie an der Oberfläche zu sehen, zum Beispiel mit Spuren von Recyclingpilzen oder anderen Phänomenen (Klima ...), die vom Boden ausgehen sollen. In diesem vagen Sinn stehen sie den Kobolden am Ursprung des Namens Kobalt sehr nahe . Der Jargon der germanischen Bergleute scheint jedoch "Nickel" und "Kobalt" nicht zu verwechseln, es sei denn, sie definieren sie kategorisch als "böse Geister oder böse kleine Genies, die die Minen heimsuchen und Erze verderben". Auch in der Folklore spielt jede Erzählung auf ein definiertes Wesen an, den "Kupfernickel" eines bestimmten Bergbauortes ...
Enzyklopädie- Artikel .
Es wird dann verwendet, um eine Einzahlung zu qualifizieren.
Dieses Verb wird wie das Verb rufen konjugiert, also je nickelle ...
Dieses Adjektiv ist im Universalwörterbuch von Louis-Nicolas Bescherelle von 1845 enthalten. Das Verb nickeler wird 1853 im Wörterbuch der Künste und Manufakturen zitiert, das unter der Autorität des Ingenieurs und Gründers Laboulaye von 1847 verfasst wurde.
Der Begriff Nickelure taucht 1875 im Amtsblatt auf. Später, während der Belle Époque, taucht das Verb „nickeliser“ und das Substantiv „nickelisage“ auf.
Das Adjektiv bezeichnet dann üblicherweise, was sich auf Nickel bezieht.
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Ein alter Gattungsname für diese natürlich vorkommenden hydratisierten Silikate von Ni, Mg und Ca ist Nickelgymnit oder nickelhaltiger Gymnit . In der Vergangenheit bezeichneten die Bezeichnungen Nouméite und Garnierite die Sorten, die reich oder arm an Ni waren.
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Dieser Vorgang erklärt die Freisetzung von Schwefeldioxid SO 2
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Es ist fast so magnetisch wie Eisen.
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Gleiche Bemerkung für Nickel mit Königswasser .
In den 1980er Jahren waren die wichtigsten Legierungen mit Stahl, Kupfer und Aluminium.
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HRL Laboratorien , die von dem Guinness - Rekord vergeben , nach den SCF Info Welt Nachrichten § 221 Online März N o 5
Trotz abnehmender Reaktivität sind Fe, Co und Ni chemisch recht ähnlich. Nickel, Palladium und Platin gehören zur „Nickelgruppe“, Pd und Pt sind deutlich weniger reaktiv als Nickel. Aber die drei Hauptgruppenmetalle sind wichtige Katalysatoren und bilden eine Vielzahl von Koordinationskomplexen.
Die reversible Reaktion, Dreh- und Angelpunkt des Mond-Prozesses , die es ermöglicht, Nickel zurückzugewinnen und / oder zu reinigen, ist wie folgt: Ni- Kristall-Feststoff + CO Kohlenmonoxid-Gas, reaktiv zwischen 60 ° C und 80 ° C → Ni (CO) 4Gas, das sich bei etwa 180 ° C zersetzt
Zweiwertiges Nickel ist weit verbreitet und stabil, was die Vielfalt der Ni(II)-Verbindungen erklärt. Kobalt Co 3+ Ionfree ist außer in einigen stabilen Komplexen stark oxidierend. Eisen(III)-Ionen z. B. 3+ ist ein übliches, moderateres Oxidationsmittel.
[Fe II (CN) 6 ] 4-lässt sich leicht zu [Fe III (CN) 6 ] 3-
Magnetisch abhängiger Widerstand (MDR)
1845 entdeckte Spezies, chemische Klasse der Sulfide ...
(chemische Klasse: Sulfate), 1976 entdeckte Spezies
1976 entdeckte Mineralart, chemische Klasse: Sulfate
Katalysator
Diese cyclische Verbindung ist ein Chelat. Chelatbildung, insbesondere durch Wasserstoffbrückenbindungen, stabilisiert die Komplexe.
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Literaturverzeichnis

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(Anmerkung BnF n o FRBNF37229023 )

Siehe auch

Externe Links

Bilder von Nickel in verschiedenen Formen
Nickel, von UDPPC
Nickel, vom SCF
Le Nickel von Henri Moissan und L. Ouvrard, 1896 oder dieselbe Studie in wikisource
(de) „ Technische Daten für Nickel “ (abgerufen am 12. August 2016 ) , mit den bekannten Daten für jedes Isotop in Unterseiten
Chemische Eigenschaften und Auswirkungen von Nickel auf Gesundheit und Umwelt
CEA-Minikonferenzen zum Ursprung der Materie, Roland Lehoucqs zweiter 20-minütiger Vortrag über Nickel nach Etienne Kleins
Verwendungen von Nickel durch die Eramet Group
(fr) Das vom Nickelinstitut vorgestellte Metall Ni

fünfzehn

Hey

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