کاربرد نیکل ( خواص و بررسی تاثیرات )

کاربرد نیکل، تاریخچه نیکل، خواص نیکل و سایر نکات مهم و مرتبط با آن موضوع این نوشتار می باشد که شما را با آنها آشنا می کنیم.

آشنایی با عنصر نیکل

عنصر نیکل با نماد شیمیایی Ni و عدد اتمی ۲۸، یکی از شناخته شده ترین عنصر موجود در جدول تناوبی عناصر می باشد. این عنصر در گروه ۱۰ و دوره ۴ جدول قرار گرفته و جز عناصر بلوک p محسوب می گردد. عنصر نیکل امروزه به یکی از پرکاربردترین عناصر فلزی جهان تبدیل شده است که بعد از آلومینیوم، آهن و … در رتبه های بعدی قرار می گیرد.

این عنصر یکی از اصلی ترین اجزای تشکیل دهنده شهاب سنگ ها می باشد. به طوری که از شهاب سنگ هایی که در گذشته به زمین برخورد کرده اند، به عنوان منابع غنی از نیکل یاد می شود. برای مثال شهاب سنگ های سیدریت و آهن حاوی ۵ الی ۲۰ درصد وزنی عنصر نیکل بوده و یک منبع قابل توجه از این عنصر می باشند.

توجه داشته باشید که منابع این عنصر در کره زمین به شکلی یکنواخت پراکنده نشده اند. برای مثال شهر انتاریوی کانادا دارای معادنی می باشد که به تنهایی ۳۰ درصد عنصر نیکل مورد نیاز دنیا را تامین می کنند. در حالی که برخی کشور های دنیا فاقد منابع مناسب برای تامین نیکل مورد نیاز خود می باشند. در ادامه شما را با کاربرد نیکل، تاریخچه، خواص فیزیکی و شیمیایی فلز نیکل و سایر نکات مهم و مرتبط با آن آشنا می کنیم.

بررسی تاریخچه عنصر نیکل

عنصر نیکل دارای تاریخچه نسبتا غنی و حدود ۲۶۰ ساله می باشد. این عنصر برای اولین بار در سال ۱۷۵۱ میلادی توسط شیمیدان سوئدی به نام اکسل کرونستد شناسایی گردید. در سال های ابتدایی کشف این عنصر، از نیکل استفاده چندانی نمی شد. اما در قرن ۱۹ میلادی، از آلیاژ های تولید شده با کمک این عنصر در بخش های مختلف صنعتی استفاده کردند. به همین دلیل به مرور زمان میزان استفاده و کاربرد نیکل افزایش چشمگیری پیدا کرد.

در سال ۱۸۵۷ میلادی برای اولین بار از این عنصر برای تولید واحد پول کشور آمریکا استفاده شد. اما توجه داشته باشید که سکه های ساخته شده در آن سال ها از جنس نیکل خالص نبوده و از ترکیب مس با نیکل ساخته می شدند. اما بشر برای اولین بار و در سال ۱۸۸۱ میلادی موفق شد که سکه هایی از جنس نیکل خالص را تولید نماید. تولید فولاد های زنگ نزن در قرن ۲۰ میلادی، یکی دیگر از نقاط عطف موجود در تاریخچه عنصر نیکل می باشد. زیرا این عنصر در گرید های مختلف فولاد وجود داشته و تولید این آلیاژ، مهم ترین کاربرد نیکل می باشد.

نیکل چه کاربردهایی دارد

امروزه مهمترین کاربرد نیکل در تولید گرید های مختلف فولاد استفاده می شود. آلیاژ فولاد در حال حاضر پر کاربرد ترین و پر مصرف ترین آلیاژ دنیا می باشد که در صنایع مختلفی کاربرد دارد. عنصر نیکل می تواند بر روی خواص فیزیکی و شیمیایی فولاد تاثیر گذاشته و سختی و مقاومت آن نسبت به فشار و ضربات فیزیکی را افزایش دهد. اگر سرانه مصرف سالیانه این عنصر را بر اساس کاربرد نیکل تقسیم بندی کنید، متوجه می شوید که بیش از ۷۰ درصد نیکل تولید شده صرف ساخت فولاد زنگ نزن می شود.

حدود ده درصد دیگر از نیکل تولید شده نیز صرف تولید آلیاژ های غیر آهنی می گردد. به عنوان مثال از کاربد نیکل  در تولید انواع آمیژان های آلومینیومی، فرو آلیاژ ها و … استفاده می گردد. توجه داشته باشید که شما می توانید رد پای حضور این عنصر را در صنایع دیگری مثل تولید کالا های دیجیتال، تولید باتری، آبکاری، ساخت آلیاژ های گوناگون و … نیز مشاهده فرمایید.

کاربرد نیکل در صنایع

مهم ترین کاربرد نیکل در صنایع تولید آلیاژ های فلزی می باشد. به طوری که از این عنصر نه تنها برای ساخت آلیاژ های آهنی بلکه برای تولید سایر آلیاژ های فلزی دیگر نیز استفاده می شود. فولاد زنگ نزن جز مهم ترین فرآورده های تولید شده با کمک این عنصر می باشد که در گرید های مختلف تولید می شود.

توجه داشته باشید که فولاد های ساخته شده بدون این عنصر، از کیفیت و کارایی بسیار پایینی برخوردار می باشند. تولید فولاد مهم ترین دلیلی می باشد که امروزه سبب شده است تا اکثر کشور های دنیا به عنصر نیکل نیاز داشته باشند.

کاربرد نیکل در صنعت به ساخت فولاد خلاصه نمی شود. افزودنی های صنعتی ساخته شده با کمک این عنصر نیز از اهمیت بسیار بالایی برخوردار می باشند. اغلب آمیژان ها و فرو آلیاژ های صنعتی ساخته شده از نیکل بر روی خواص فیزیکی آلیاژ ها تاثیر می گذارند. برای مثال این مواد می توانند قابلیت ماشین کاری، شکل پذیری، مقاومت، سختی و … آلیاژ های فلزی را تحت تاثیر قرار دهند.

خواص عنصر نیکل

خواص عنصر نیکل همانند خواص سایر عناصر موجود در طبیعت به دو دسته فیزیکی و شیمیایی تقسیم می گردد. در ادامه هر یک از موارد فوق را به طور جامع و کامل مورد بررسی قرار خواهیم داد.

１- خواص شیمیایی

نقاط ذوب و جوش عنصر نیکل که جز مهم ترین خواص شیمیایی این عنصر نیز هستند، به ترتیب برابر با ۱۷۲۸ و ۳۱۸۶ درجه کلوین می باشند. چگالی این عنصر برابر با ۸.۹ گرم بر سانتی متر مکعب بوده و آنتالپی تبخیر آن نیز حدود ۳۷۷ کیلو ژول بر مول می باشد. حرارت همجوشی عنصر نیکل برابر با ۱۷.۴۸ کیلو ژول بر مول می باشد. اعداد اکسایش این عنصر به ترتیب برابر با منفی ۲، منفی ۱، صفر، یک، دو ، سه و چهار می باشد. شعاع اتمی این عنصر فلزی نیز برابر با ۱۲۴ پیکومتر و شعاع کووالانسی آن برابر با حدود حدود ۱۲۴ پیکو متر است.

２- خواص مکانیکی

عنصر نیکل جز عناصر فلزی چکش خوار و براق می باشد. همچنین این عنصر در لیست فلزات مقاوم و شبیه به عنصر نقره قرار می گیرد. توجه داشته باشید که عنصر نیکل در رتبه پنجم فراوان ترین عناصر موجود در زمین قرار گرفته است. بخش عمده ای از این عنصر در پوسته و هسته زمین قرار دارد. این عنصر از نظر خواص مغناطیسی و برخی ویژگی های شیمیایی خود شبیه به آهن می باشد.

معادن بزرگ این عنصر در کشور هایی مثل کوبا، استرالیا، کانادا، اندونزی و … یافت می شود. خواص فیزیکی و شیمیایی این عنصر در کنار یکدیگر قرار گرفته اند تا عنصر نیکل به یکی از با ارزش ترین عناصر موجود در حوزه تولید آلیاژ های فلزی تبدیل شود.

 کاربرد نیکل : تاثیر نیکل بر روی صنعت کشاورزی

عنصر نیکل جز معدود عناصر طبیعی می باشد که به اشکال مختلفی یافت می شود. شما می توانید این عنصر را در محیط های آبی، خاکی و در ساختار گیاهان پیدا کنید. توجه داشته باشید که این عنصر جز عناصر سمی می شود که می تواند آسیب های قابل توجهی به انسان وارد کند. آلودگی های زیست محیطی امروزی سبب شده اند که عنصر نیکل به آرامی وارد چرخه غذایی شده و آسیب های نسبتا قابل توجهی را برای انسان ایجاد کند.

وجود مقدار اندک عنصر نیکل برای گیاهان ضروری می باشد اما افزایش غلظت آن می تواند ویژگی های بیوشیمیایی و ساختاری آن ها را تحت تاثیر قرار دهد. برای مثال می تواند اختلالات قابل توجهی را در ساختار پروتئین های موجود در گیاه ایجاد کرده و مقدار نیتروژن موجود در گیاه را کاهش دهد.

اختلال در ساختار پروتئین ها جز بزرگترین مشکلاتی می باشد که برای انسان ها، گیاهان و سایر جانداران به وجود می آید. در نتیجه اگر به کشاورزی و … مشغول هستید، همواره مراقب غلظت عنصر نیکل در خاک و در ساختار گیاهان باشید.

طرز تهیه عنصر نیکل

در حال حاضر معادن نیکل به دو شکل مختلف وجود داشته و فعالیت می کنند. نوع اول به صورت خاک های قرمز آجری می باشند که از اهمیت بیشتری نسبت به نوع دوم برخوردار می باشد. نوع دوم معادن نیکل نیز از سولفید موجود در ماگمای زمین تشکیل شده اند.

لازم به ذکر است که بیشترین نیکل کره زمین در هسته آن قرار دارد. به همین دلیل دسترسی به آن غیر ممکن بوده و نمی توان از آن ها استفاده کرد. اما با این حال شما می توانید معادن غنی از این عنصر را در کشور های مختلف پیدا کنید.

برای آشنایی کامل با کاربرد نیکل، باید اطلاعات مناسبی در زمینه طرز تهیه آن داشته باشید. کانی های این عنصر به طول کلی به دو نوع سولفید و اکسید تقسیم بندی می شوند. کانی های سولفیدی حدود دو سوم مصرف جهانی را به خود اختصاص داده و یک سوم باقی مانده از کانی های اکسیدی تهیه می گردد. کانی های سولفیدی با کمک روش ته نشین شدن و پالایش به عنصر نیکل خالص تبدیل می شوند.

 کاربرد نیکل : خطرات فلز نیکل برای انسان

بعد از بررسی کامل کاربرد نیکل، نوبت به آشنایی با خطرات این عنصر می رسد. نیکل جز عناصری می باشد که به میزان بسیار اندک در بدن انسان یافت می شود. اما توجه داشته باشید که افزایش مقدار آن در بدن، استشمام دود های ناشی از نیکل و … می تواند سبب به وجود آمدن آکنه های پوستی، سرطان و … شود.

فیسبوک آریامتال را دنبال کنید.