Alles über Nickel

Nickel ist ein hartes, silbrig-weißes Metall, dessen Festigkeit, Verformbarkeit und Widerstandsfähigkeit gegen Hitze und Korrosion es für die Entwicklung einer Vielzahl von Materialien - von Drähten über Münzen bis hin zu militärischer Ausrüstung - äußerst vorteilhaft machen. 

Dieses äußerst vielseitige Metall steht im Periodensystem der Elemente auf Platz 28, zwischen den Elementen Kobalt und Kupfer. Nickel ist ein recht guter Strom- und Wärmeleiter und eines von nur vier Elementen (Kobalt, Eisen, Nickel und Gadolinium), die bei Raumtemperatur ferromagnetisch (leicht magnetisierbar) sind. Nickel ist ein Übergangsmetall, d. h. es hat Valenzelektronen in zwei Schalen statt in einer, wodurch es mehrere verschiedene Oxidationsstufen bilden kann.

Die Entdeckung von Nickelerz im Europa des 17. Jahrhunderts ist eine Geschichte von Verwechslungen und Aberglauben. Im 16. Jahrhundert stießen deutsche Bergleute auf der Suche nach Kupfer im Erzgebirge auf ein bis dahin unbekanntes Nickelerz (heute als Nickelarsenid oder Niccolit bekannt) - ein blasses, braunrotes Gestein aus Nickel und Arsen. In dem Glauben, ein weiteres Kupfererz entdeckt zu haben, versuchten die Bergleute, das Kupfer abzubauen, aber natürlich war das Gestein nicht ergiebig. Die frustrierten Bergleute beschuldigten Nickel, einen bösartigen Dämon aus der deutschen Mythologie, ihnen einen Streich gespielt zu haben, und begannen, das Erz Kupfernickel zu nennen, was übersetzt "Kupferdämon" bedeutet.

Etwa ein Jahrhundert später, im Jahr 1751, versuchte der schwedische Alchemist Baron Axel Fredrik Cronstedt, Kupfernickel mit Holzkohle zu erhitzen und stellte fest, dass seine verschiedenen Eigenschaften - wie z. B. weiß und magnetisch - eindeutig zeigten, dass es sich nicht um Kupfer handelte. Cronstedt gilt als der erste, der Nickel extrahierte und es als neues Element isolierte. Er ließ den Namen "Kupfer" fallen und nannte das neue Element "Nickel".

Wo ist auf der Erde zu finden?

Elementares Nickel kommt nur sehr selten zusammen mit Eisen in terrestrischen und meteorischen Lagerstätten vor. Nickel ist das fünfthäufigste Element auf der Erde. Es ist jedoch unter der Erdkruste 100 Mal stärker konzentriert als in der Erdkruste. Man geht sogar davon aus, dass Nickel das zweithäufigste Element im Erdinneren ist, während Eisen mit großem Abstand das erste ist.

Nickel kommt in der Regel in zwei Arten von Lagerstätten vor: Lateritlagerstätten, die das Ergebnis intensiver Verwitterung von nickelhaltigem Oberflächengestein sind, und magmatische Sulfidlagerstätten. Nickel kommt auch in Manganknollen und -krusten auf dem Meeresgrund vor, die jedoch derzeit nicht abgebaut werden. Die Hauptmineralquellen für Nickel sind Limonit, Garnierit und Pentlandit. 

Nickel kommt doppelt so häufig wie Kupfer vor und macht etwa 0,007 Prozent der Erdkruste aus. Es ist ein relativ häufiger Bestandteil von Eruptivgestein, obwohl nur wenige Vorkommen in Bezug auf Konzentration, Größe und Zugänglichkeit für kommerzielles Interesse geeignet sind. Es wird angenommen, dass die zentralen Regionen der Erde beträchtliche Mengen enthalten. Die wichtigsten Vorkommen sind Pentlandit, das zusammen mit nickelhaltigem Pyrrhotit, von dem einige Sorten 3 bis 5 % Nickel enthalten, und Chalkopyrit vorkommt, sowie nickelhaltige Laterite wie Garnierit, ein Magnesium-Nickel-Silikat mit unterschiedlicher Zusammensetzung.

Im Jahr 1848 wurde in Norwegen die erste groß angelegte Nickelverarbeitung betrieben. Hier wurde eine Art von Nickelerz verwendet, das als Pyrrhotit bekannt ist. Im Jahr 1883 wurden im kanadischen Sudbury-Becken große Nickelvorkommen entdeckt, aus denen heute etwa 30 % des weltweit geförderten Nickels stammen. Es wird angenommen, dass diese großen Nickelvorkommen auf einen alten Meteoriteneinschlag zurückzuführen sind. In den frühen 1900er Jahren wurden weitere Nickelvorkommen in Russland und Südafrika entdeckt, wodurch Nickel einen festen Platz in der Industrie einnehmen konnte.

• Ordnungszahl (Anzahl der Protonen im Atomkern): 28
• Atomsymbol (im Periodensystem der Elemente): Ni
• Atommasse (durchschnittliche Masse des Atoms): 58.6934
• Dichte: 8,912 Gramm pro Kubikzentimeter
• Phase bei Raumtemperatur: fest
• Schmelzpunkt: 2.651 Grad Fahrenheit (1.455 Grad Celsius)
• Siedepunkt: 5.275,4 Grad Fahrenheit (2.913 Grad Celsius)
• Anzahl der Isotope (Atome desselben Elements mit einer unterschiedlichen Anzahl von Neutronen): 5 stabile; 26 instabile
• Häufigstes Isotop: NI-58 (68,077 Prozent natürliche Häufigkeit)

Nur wenige Dinge werden aus reinem Nickel hergestellt. In der Regel wird es mit anderen Metallen kombiniert, um stärkere, glänzendere und haltbarere Produkte herzustellen. Nickel wird häufig als schützende Außenbeschichtung für weichere Metalle verwendet.

Aufgrund seiner Fähigkeit, extrem hohen Temperaturen standzuhalten, ist Nickel das Metall der Wahl für die Herstellung von Superlegierungen - Metallkombinationen, die für ihre hohe Festigkeit sowie ihre Beständigkeit gegen Hitze, Korrosion und Oxidation bekannt sind. Nach Angaben des Nickel-Instituts werden etwa 65 Prozent des Nickels zur Herstellung von rostfreiem Stahl und weitere 20 Prozent zur Herstellung anderer Stahl- und Nichteisenlegierungen verwendet, einschließlich hochspezialisierter Anwendungen im Militär, in der Luft- und Raumfahrt und in der Industrie. Etwa 9 % werden für Beschichtungen verwendet, und 6 % werden für andere Anwendungen wie Münzen, Batterien und Elektronik verwendet.

Da Nickel ein so robustes und korrosionsbeständiges Material ist, eignet es sich hervorragend zur Herstellung von Münzen. Die erste Münze, die das Metall Nickel enthielt, war das Ein-Cent-Stück Flying Eagle, eine amerikanische Münze, die zu 12 Prozent aus Nickel und zu 88 Prozent aus Kupfer bestand. Diese Münze, die auch die erste war, die den Namen "Nickel" trug, war nur zwei Jahre im Umlauf, von 1857 bis 1858.

Die Fünf-Cent-Münze wurde einige Jahre später, im Jahr 1866, eingeführt, kurz nachdem der US-Bürgerkrieg zu Ende gegangen war. Vor dem Krieg wurden die meisten Münzen noch aus Gold und Silber hergestellt, was ihnen einen hohen Wert verlieh. Als sich die Gerüchte über den Krieg verbreiteten, begannen die Menschen, diese wertvollen Münzen zu horten, was zu einem Einbruch der Wirtschaft führte. Um den Mangel an Münzen auszugleichen, begannen die Menschen mit Briefmarken und Banknoten zu handeln, die von Banken und Geschäften ausgegeben worden waren. 

In der Zwischenzeit hatte der Industrielle Joseph Wharton in den ersten Kriegsjahren mehrere Nickelminen aufgekauft. Nickel war während des Krieges ein dringend benötigtes Metall, da es für die Herstellung von Militärausrüstung verwendet wurde. Nach Kriegsende gab es jedoch einen Überschuss an Nickel, und Wharton fragte sich wahrscheinlich, was er mit all seinem Nickel machen sollte. Er drängte die Gesetzgeber, mehr Münzen aus Nickel zu prägen. Schließlich würden die Menschen dieses weniger wertvolle Metall nicht mehr so leicht horten.

Die Gesetzgeber hörten auf ihn, und im Jahr  1866 ließ die amerikanische Regierung 15 Millionen 5-Cent-Münzen prägen, die zu 75 Prozent aus Kupfer und zu 25 Prozent aus Nickel bestanden. Nickels überschwemmten die Wirtschaft und wurden in den Nachkriegsjahren zur wichtigsten Münze.

In den Vereinigten Staaten werden Nickels, Dimes, Quarters und Half-Dollars immer noch aus einer Kupfer-Nickel-Legierung hergestellt. Die Nickelmünze enthält mit 25 Prozent den höchsten Nickelanteil, während die anderen Münzen 8,33 Prozent Nickel enthalten.

• Viele Meteoriten bestehen aus einer Nickel-Eisen-Legierung. Die Menschen im alten Ägypten hielten diese nickelhaltigen Meteoriten für so bedeutend, dass sie sie zu Schönheitsobjekten formten. In den Grabgruben des Friedhofs von Gerzeh am Westufer des Nils wurden röhrenförmige Perlen aus Meteoritenmaterial (mit etwa 30 Prozent Nickelanteil) entdeckt. Es wird angenommen, dass sie um 3300 v. Chr. vergraben wurden. 
• Nickel wird als Katalysator für die Hydrierung ungesättigter Verbindungen in verschiedenen Arten von Ölen verwendet, wodurch die Stoffe von flüssig zu fest werden. Ein Nickelkatalysator kann zur Herstellung von Margarine, Shortening und bestimmten Arten von Seife verwendet werden.
• Nitinol ist eine Nickellegierung, die sich laut Chemicool an ihre vorherige Form erinnert. Erhitzt man einen Draht aus dieser Nickel-Titan-Legierung auf 500 C (932 F), kann man ihn in jede beliebige Form biegen. Lassen Sie ihn abkühlen und biegen Sie ihn in eine andere Form. Dann erhitzt man den Draht erneut - und beobachtet, wie die erste Form wieder entsteht.
• Bei der Explosion der Supernova 2007bi entstand eine Nickelmasse, die dreimal so groß war wie unsere Sonne, was dazu führte, dass die expandierenden Gase monatelang sehr hell leuchteten.
• Eine Nickelallergie ist eine der häufigsten Ursachen für allergische Kontaktdermatitis. Ein häufiges Reizmittel ist nickelhaltiger Schmuck, wie z. B. Weißgold.
• Die Schweiz stellte 1881 die erste Münze aus nahezu reinem Nickel her, und auch Kanada - der weltweit größte Nickelproduzent - führte zwischen 1922 und 1981 eine 99,9-prozentige Nickelmünze im Wert von fünf Cent ein. 
• Durch die Zugabe von Nickel zu Glas erhält dieses eine grüne Farbe.
• Nach Angaben des Jefferson Labs kann ein einziges Kilogramm Nickel zu 300 Kilometern Draht gezogen werden.

Nickel ist eines von nur vier Metallen, die ferromagnetisch sind, das heißt, sie werden von Magneten angezogen und sind selbst magnetisch. Die anderen sind Eisen, Kobalt und Gadolinium. Alnico-Magnete - eine Kombination aus Aluminium (Al), Nickel (Ni) und Kobalt (Co) - sind sehr starke Dauermagnete, die ihren Magnetismus auch dann behalten, wenn sie erhitzt werden, bis sie rot glühen.

Toxizität

Nickel ist ein essenzielles Element für gesundes pflanzliches Leben, und Spuren davon sind in den meisten Gemüsesorten, Früchten, Nüssen und in etwas größeren Mengen in Schokolade und Wein enthalten.

Doch wie die meisten Metalle hat auch Nickel eine Schattenseite, wenn zu viel davon in den menschlichen Körper gelangt. Wenn sich große Mengen Nickel - das bekanntermaßen krebserregend ist - im Boden, in der Luft oder in unserer Lebensmittel- und Wasserversorgung anreichern, besteht die Gefahr einer Vergiftung. Menschen, die in der Nickelraffination, in der Galvanotechnik und beim Schweißen arbeiten, haben das größte Risiko für gesundheitliche Probleme. Arbeitnehmer, die Spuren von Nickelstaub einatmen, haben ein erhöhtes Risiko, an Lungenkrebs, Fibrose und anderen Krankheiten zu erkranken.