۱۰ نکته جالب درباره عنصر نیکل (عدد اتمی ۲۸ یا Ni)

نیکل (Ni) با عدد اتمی ۲۸، یکی از عناصر مهم و کاربردی در جدول تناوبی است که نقش پررنگی در زندگی روزمره ما ایفا می کند. از فولاد ضدزنگ و آهنرباها تا سکه ها و باتری ها، نیکل در بسیاری از محصولات و فناوری های مدرن حضور دارد. این فلز نقره ای رنگ با خاصیت ضدخوردگی و رسانایی بالا، نه تنها در صنعت، بلکه در طبیعت و حتی فضا نیز یافت می شود. در این مطلب، به بررسی ۱۰ نکته جالب و شگفت انگیز درباره نیکل می پردازیم که شاید تاکنون از آن ها خبر نداشته اید.

نیکل در شهاب سنگ های فلزی یافت می شود و از دوران باستان مورد استفاده بوده است

نیکل یکی از عناصری است که در شهاب سنگ های فلزی به وفور یافت می شود. این موضوع باعث شده است که انسان های باستان، حتی پیش از شناخت این عنصر، از آن استفاده کنند. آثار باستانی ساخته شده از فلزات حاوی نیکل که به ۵۰۰۰ سال قبل از میلاد مسیح بازمی گردند، در مقبره های مصری کشف شده اند. با این حال، نیکل به عنوان یک عنصر مستقل تا سال ۱۷۵۱ شناخته نشده بود. در این سال، آکسل فردریک کرونستدت، معدندان سوئدی، این عنصر را از یک کانی جدید که از یک معدن کبالت دریافت کرده بود، شناسایی کرد. او نام این عنصر را از عبارت Kupfernickel گرفته که به معنای "مس دیو" است. این نام به این دلیل انتخاب شد که معدنچیان مس معتقد بودند این کانی حاوی ارواح شروری است که مانع استخراج مس می شود. در واقع، این کانی قرمز رنگ، نیکل آرسنید (NiAs) بود و به همین دلیل، مس از آن استخراج نمی شد.

نیکل فلزی سخت، چکش خوار و رسانای خوب گرما و الکتریسیته است

نیکل یک فلز نقره ای رنگ با جلای فلزی و کمی مایل به طلایی است که به راحتی صیقل می خورد و در برابر خوردگی مقاومت بالایی دارد. این فلز سخت و در عین حال چکش خوار و قابل انعطاف است، به این معنی که می توان آن را به اشکال مختلف درآورد بدون اینکه ترک بخورد یا بشکند. نیکل همچنین یک رسانای نسبتاً خوب برای گرما و الکتریسیته است و نقطه ذوب بالایی دارد (۱۴۵۳ درجه سانتی گراد). یکی از ویژگی های جالب نیکل، تشکیل لایه اکسیدی روی سطح آن است که از خوردگی بیشتر جلوگیری می کند. این فلز به راحتی با سایر فلزات آلیاژ تشکیل می دهد و در فرآیندهای آبکاری الکتریکی نیز کاربرد دارد. ترکیبات نیکل معمولاً به رنگ های سبز یا آبی دیده می شوند. در طبیعت، پنج ایزوتوپ پایدار از نیکل وجود دارد و ۲۳ ایزوتوپ دیگر با نیمه عمر مشخص نیز شناخته شده اند.

نیکل یکی از سه عنصر فرومغناطیس در دمای اتاق است

نیکل به همراه آهن و کبالت، یکی از سه عنصر فرومغناطیس است که در دمای اتاق خاصیت مغناطیسی از خود نشان می دهد. این سه عنصر در جدول تناوبی نزدیک به هم قرار دارند و خواص مغناطیسی مشابهی دارند. با این حال، نیکل نسبت به آهن و کبالت خاصیت مغناطیسی کم تری دارد. پیش از کشف آهن رباهای نادر خاکی، آلیاژهای نیکل مانند آلنیکو (Alnico) قوی ترین آهن رباهای دائمی محسوب می شدند. یکی از ویژگی های جالب آهن رباهای آلنیکو این است که حتی در دمای بسیار بالا و زمانی که تا حد سرخ شدن گرم می شوند، خاصیت مغناطیسی خود را حفظ می کنند. این ویژگی، نیکل را به یک ماده ارزشمند در ساخت آهن رباهای مقاوم در برابر حرارت تبدیل کرده است.

نیکل فلز اصلی در Mu-metal است که خاصیت محافظت از میدان های مغناطیسی را دارد

نیکل به عنوان فلز اصلی در ساخت Mu-metal شناخته می شود. این آلیاژ خاصیت منحصر به فردی در محافظت از میدان های مغناطیسی دارد و به همین دلیل در صنایع مختلف، به ویژه در تجهیزات الکترونیکی حساس، کاربرد گسترده ای پیدا کرده است. Mu-metal معمولاً از حدود ۸۰٪ نیکل و ۲۰٪ آهن تشکیل شده و حاوی مقادیر کمی مولیبدن است. این ترکیب باعث می شود که Mu-metal بتواند میدان های مغناطیسی خارجی را جذب و خنثی کند، که این ویژگی برای محافظت از دستگاه هایی مانند ترانسفورماتورها، شیلدهای الکترومغناطیسی و تجهیزات آزمایشگاهی بسیار حیاتی است. این خاصیت، Mu-metal را به یکی از مواد کلیدی در صنایع پیشرفته تبدیل کرده است.

آلیاژ نیکل-تیتانیوم (نیتینول) دارای حافظه شکلی است

یکی از جالب ترین ویژگی های آلیاژ نیکل-تیتانیوم که به نیتینول (Nitinol) معروف است، خاصیت حافظه شکلی آن است. این آلیاژ که از ترکیب مساوی نیکل و تیتانیوم ساخته می شود، پس از گرم شدن و تغییر شکل، می تواند به شکل اولیه خود بازگردد. این ویژگی منحصر به فرد، نیتینول را به ماده ای ایده آل برای کاربردهای مختلف، از جمله در صنعت پزشکی (مانند استنت های قلبی و ابزارهای ارتودنسی) و فناوری های پیشرفته تبدیل کرده است. برای مثال، اگر یک قطعه نیتینول را گرم کنید، آن را به شکل دلخواه درآورید و سپس سرد کنید، با گرم شدن مجدد، به شکل اولیه خود بازمی گردد. این خاصیت شگفت انگیز، نیتینول را به یکی از مواد هوشمند و پرکاربرد در دنیای امروز تبدیل کرده است.

نیکل می تواند در ابرنواخترها تشکیل شود

نیکل یکی از عناصری است که در فرآیندهای عظیم کیهانی مانند انفجار ابرنواخترها تشکیل می شود. در واقع، این فلز در قلب ستاره های پرجرم و در مراحل پایانی زندگی آن ها تولید می شود. برای مثال، در ابرنواختر 2007bi، نیکل-۵۶ مشاهده شد که یک ایزوتوپ رادیواکتیو از نیکل است. این ایزوتوپ به مرور زمان به کبالت-۵۶ و سپس به آهن-۵۶ تبدیل می شود. این فرآیند نشان می دهد که نیکل نه تنها در زمین، بلکه در فضا نیز نقش مهمی در چرخه عناصر ایفا می کند. تشکیل نیکل در ابرنواخترها یکی از دلایل فراوانی نسبی این عنصر در جهان است و به ما کمک می کند تا درک بهتری از منشأ عناصر سنگین در کیهان داشته باشیم.

نیکل پنجمین عنصر فراوان در زمین است

نیکل با وجود اینکه پنجمین عنصر فراوان در کل کره زمین محسوب می شود، تنها بیست و دومین عنصر فراوان در پوسته زمین است. این فلز به مقدار ۸۴ قسمت در میلیون (بر اساس وزن) در پوسته زمین یافت می شود. دانشمندان معتقدند که نیکل پس از آهن، دومین عنصر فراوان در هسته زمین است. این موضوع باعث می شود که غلظت نیکل در زیر پوسته زمین حدود ۱۰۰ برابر بیشتر از لایه های سطحی باشد. بزرگ ترین ذخیره نیکل جهان در حوضه سادبری در انتاریو، کانادا قرار دارد که وسعتی به طول ۳۷ مایل و عرض ۱۷ مایل را پوشش می دهد. برخی از کارشناسان بر این باورند که این ذخیره عظیم نیکل در اثر برخورد یک شهاب سنگ به وجود آمده است. اگرچه نیکل به صورت آزاد در طبیعت یافت می شود، اما بیشتر در کانی هایی مانند پنتلاندیت، پیروتیت، گارنیریت، میلریت و نیکولیت وجود دارد.

نیکل برای گیاهان ضروری است و به طور طبیعی در میوه ها و سبزیجات یافت می شود

اگرچه نیکل نقش مستقیمی در واکنش های بیوشیمیایی بدن انسان ندارد، اما برای رشد و سلامت گیاهان ضروری است. این عنصر به طور طبیعی در خاک وجود دارد و از طریق ریشه ها جذب گیاهان می شود. نیکل در بسیاری از میوه ها، سبزیجات و آجیل ها یافت می شود و بخشی از رژیم غذایی روزانه ما را تشکیل می دهد. این فلز در فرآیندهای متابولیکی گیاهان، مانند تجزیه اوره و سنتز برخی آنزیم ها، نقش مهمی ایفا می کند. کمبود نیکل در خاک می تواند منجر به اختلال در رشد گیاهان و کاهش کیفیت محصولات کشاورزی شود. بنابراین، نیکل نه تنها در صنعت، بلکه در کشاورزی و اکوسیستم های طبیعی نیز اهمیت ویژه ای دارد.

بیشتر نیکل برای ساخت آلیاژهای ضدزنگ استفاده می شود

نیکل به دلیل مقاومت بالا در برابر خوردگی و اکسیداسیون، یکی از اصلی ترین مواد در ساخت آلیاژهای ضدزنگ است. حدود ۶۵٪ از نیکل تولیدی در جهان برای ساخت فولاد ضدزنگ استفاده می شود. این آلیاژها در صنایع مختلف، از جمله ساخت لوازم خانگی، تجهیزات پزشکی، خودروسازی و ساخت وساز، کاربرد گسترده ای دارند. علاوه بر این، ۲۰٪ دیگر از نیکل برای تولید آلیاژهای مقاوم در برابر حرارت و آلیاژهای غیرآهنی استفاده می شود. حدود ۹٪ از نیکل نیز در فرآیندهای آبکاری الکتریکی به کار می رود تا سطح فلزات دیگر را در برابر خوردگی و سایش محافظت کند. تنها ۶٪ از نیکل در تولید باتری ها، الکترونیک و سکه ها استفاده می شود. این فلز همچنین به عنوان کاتالیزور در فرآیند هیدروژنه کردن روغن های گیاهی نیز کاربرد دارد.

سکه پنج سنتی آمریکا بیشتر از مس ساخته شده است تا نیکل

سکه پنج سنتی آمریکا که به نام نیکل شناخته می شود، در واقع بیشتر از مس ساخته شده است تا نیکل. سکه های مدرن نیکل در ایالات متحده از ۷۵٪ مس و تنها ۲۵٪ نیکل تشکیل شده اند. این ترکیب به سکه ها استحکام و دوام بیشتری می دهد و در عین حال هزینه تولید را کاهش می دهد. در مقابل، سکه های نیکل کانادا عمدتاً از فولاد ساخته می شوند و تنها یک لایه نازک نیکل روی آن ها پوشش داده شده است. این تفاوت در ترکیب مواد، نشان دهنده رویکردهای مختلف کشورها در استفاده از نیکل برای تولید سکه های رایج است. با این حال، نام "نیکل" همچنان به عنوان نمادی از این سکه ها باقی مانده است.