Nickel – Steckbrief
- Symbol
- Ni
- Ordnungszahl
- 28
- Atommasse
- 58,693 u
- Periode
- 4
- Gruppe
- 10
- Kategorie
- Übergangsmetall
- Elektronenkonfiguration
- [Ar] 3d⁸ 4s²
- Elektronegativität
- 1,91
- Atomradius
- 149 pm
- Valenzelektronen
- 10
- Aggregatzustand (Standardbedingungen)
- fest
- Schmelzpunkt
- 1455 °C
- Siedepunkt
- 2913 °C
- Dichte
- 8,912 g/cm³
- Entdeckt
- 1751
Nickel ist ein silberweißes, glänzendes Metall mit der Ordnungszahl 28. Es steckt in Edelstahl, in Münzen und in wiederaufladbaren Batterien. Viele Menschen kennen es vor allem von der Nickelallergie, die bei Modeschmuck, Gürtelschnallen und Uhrarmbändern auftritt. Sein Name ist ein Überbleibsel aus der Bergmannssprache und erinnert an einen Streich, den das Erz den Bergleuten spielte.
Stellung im Periodensystem
Vorkommen und Gewinnung
Nickel ist in der Erdkruste weniger häufig als Eisen, aber im Erdkern reichlich vorhanden, denn der Kern besteht überwiegend aus einer Eisen-Nickel-Legierung. Auch Eisenmeteoriten enthalten oft mehrere Prozent Nickel. Gediegen findet man es auf der Erdoberfläche kaum. Es gibt zwei Haupttypen von Lagerstätten. In Sulfiderzen wie dem Pentlandit, etwa im kanadischen Sudbury, ist Nickel an Schwefel gebunden. In Laterit-Erzen, die bei der tropischen Verwitterung entstehen, liegt es in oxidischen und silikatischen Mineralen vor. Aus solchen Erzen kommt heute ein großer Teil des Nickels, vor allem aus Indonesien und von den Philippinen.
Die Bergleute im Erzgebirge fanden ein rotbraunes Erz, das wie Kupfererz aussah, aber beim Schmelzen kein Kupfer lieferte. Sie gaben dem Berggeist Nickel die Schuld und nannten das Mineral Kupfernickel. Der schwedische Chemiker Axel Fredrik Cronstedt untersuchte es und fand 1751 ein neues Metall, dem er den Namen Nickel gab.
Zur Gewinnung röstet man sulfidische Erze und schmilzt sie zu einem Nickelstein, den man weiter reinigt, zuletzt meist durch Elektrolyse. Beim Mond-Verfahren wird das Metall über das sehr giftige Nickeltetracarbonyl gereinigt, ein Verfahren für die Industrie, nicht für das Labor in der Schule.
Eigenschaften und Reaktionen
Nickel steht in Periode 4 und Gruppe 10 und hat die Elektronenkonfiguration [Ar] 3d⁸ 4s². Die Elektronegativität beträgt 1,91. Das Metall hat eine Dichte von 8,912 g/cm³, schmilzt bei 1455 °C und siedet bei 2913 °C. Es ist hart, zäh und gut polierbar, mit einem leicht goldenen Schimmer. Wie Eisen und Cobalt ist Nickel ferromagnetisch.
Chemisch ist Nickel recht beständig. An der Luft überzieht es sich mit einer dünnen, dichten Oxidschicht, die es vor weiterer Korrosion schützt. In verdünnten Säuren löst es sich langsam, in Laugen gar nicht. In fast allen Verbindungen liegt es als Nickel(II) vor. Lösungen von Nickel(II)-Salzen sind grün, weil sich Komplexe mit sechs Wassermolekülen bilden. Fein verteiltes Nickel ist ein ausgezeichneter Katalysator für Hydrierungen, also für das Anlagern von Wasserstoff an Kohlenstoffverbindungen.
Nickel und seine Verbindungen sind nicht harmlos. Viele Nickelverbindungen, etwa lösliche Nickelsalze, gelten beim Einatmen als krebserzeugend, Nickelmetallstaub als krebsverdächtig. Mit Nickelsalzen soll man deshalb nicht selbst experimentieren. Außerdem löst Nickel häufiger als jedes andere Metall eine Kontaktallergie aus.
Verwendung in Alltag und Technik
Etwa zwei Drittel des Nickels gehen in die Edelstahlherstellung. Gewöhnlicher rostfreier Stahl enthält Chrom und Nickel. Das Nickel macht ihn zäh, gut verformbar und beständig gegen viele Säuren; daraus bestehen Spülen, Besteck und Behälter in der Lebensmittelindustrie. Nickel-Basislegierungen halten hohe Temperaturen aus und stecken in Turbinen und Triebwerken. Die Legierung Invar, aus Eisen und Nickel, dehnt sich bei Wärme kaum aus und wird für Messgeräte verwendet.
Münzen bestehen häufig aus Nickel oder Kupfer-Nickel-Legierungen, weil sie hart, korrosionsbeständig und schwer zu fälschen sind. Auch die Ein- und Zwei-Euro-Münzen bestehen aus Kupfer-Nickel und Nickel-Messing. Dünne Nickelschichten dienen als Überzug für Armaturen, Werkzeuge und Schlüssel und werden durch Galvanisieren aufgebracht.
Wichtig sind außerdem Batterien. In Nickel-Metallhydrid-Akkus, wie sie in vielen wiederaufladbaren Mignonzellen stecken, reagiert Nickelhydroxid an einer Elektrode. Auch viele Lithium-Ionen-Akkus für Elektroautos enthalten Nickel in der Kathode, denn es erhöht die Energiedichte. Bei der Fetthärtung wird ein Nickelkatalysator genutzt, um flüssige Pflanzenöle zu festen Fetten zu hydrieren.
Die Nickelallergie ist eine Überempfindlichkeit der Haut. Schweiß löst aus nickelhaltigen Gegenständen kleine Mengen Nickel-Ionen, die Juckreiz und Ausschlag verursachen können. In der EU ist deshalb begrenzt, wie viel Nickel Schmuck und Piercings an die Haut abgeben dürfen. Wer betroffen ist, sollte auf Titan, nickelfreien Edelstahl, Kunststoff oder Gold ohne Nickelzusatz ausweichen; Weißgold enthält oft Nickel.
Moleküle mit diesem Element
- Nickel(II)-oxid NiO
- Nickel(II)-hydroxid Ni(OH)2
- Nickel(II)-sulfat NiSO4
Kurz gefragt
Welche Ordnungszahl hat Nickel (Ni)?
Häufige Fragen
Warum löst Nickel Allergien aus?
Aus Schmuck, Knöpfen oder Gürtelschnallen lösen sich im Schweiß Nickel-Ionen. Das Immunsystem mancher Menschen erkennt sie als fremd und reagiert mit einer Entzündung der Haut, also mit Rötung, Juckreiz und Ausschlag. Die Allergie bleibt meist ein Leben lang bestehen.
Ist Nickel magnetisch?
Ja. Nickel gehört wie Eisen und Cobalt zu den ferromagnetischen Metallen und wird von Magneten angezogen. Bei Münzen und Edelstahl hängt es von der Legierung ab: Nickelhaltiger Edelstahl ist oft nur schwach oder gar nicht magnetisch.
Woher hat Nickel seinen Namen?
Von den Bergleuten im Erzgebirge. Sie fanden ein Erz, das wie Kupfererz aussah, aber kein Kupfer lieferte, und gaben dem Berggeist Nickel die Schuld, einem Kobold. Das Erz nannten sie Kupfernickel. Daraus leitete der Chemiker Cronstedt später den Namen des Metalls ab.