निकेल या रासायनिक घटकाचा अणुक्रमांक २८ आणि नि हे चिन्ह आहे. हा एक चमकदार, चांदीचा-पांढरा धातू आहे आणि त्यात कमी प्रमाणात सोने असते. लवचिकता आणि कडकपणा असलेली संक्रमण धातू म्हणजे निकेल. शुद्ध निकेल रासायनिक दृष्ट्या प्रतिक्रियाशील असले तरी, मोठ्या कणांना हवेशी प्रतिक्रिया देण्यासाठी नेहमीपेक्षा जास्त वेळ लागतो कारण सामान्य परिस्थितीत, पुढील गंज थांबवण्यासाठी पृष्ठभागावर निकेल ऑक्साईड पॅसिव्हेशन थर वाढतो. तथापि, पृथ्वीच्या कवचामध्ये केवळ शुद्ध नैसर्गिक निकेलचे प्रमाण आढळते, विशेषत: अल्ट्रामॅफिक खडकांमध्ये आणि पृथ्वीच्या वातावरणाबाहेर असताना ऑक्सिजनच्या संपर्कात न आलेल्या मोठ्या निकेल-लोह उल्कापिंडांच्या आतील भागात.
लोह आणि उल्का निकेल बहुतेकदा एकत्रितपणे शोधले जातात, जे सुपरनोव्हा न्यूक्लियोसिंथेसिसचे आवश्यक उपउत्पादने म्हणून त्यांच्या उत्पत्तीचे सूचक आहेत. असे गृहीत धरले जाते की पृथ्वीचे बाह्य आणि अंतर्गत कोर लोह-निकेल संयोगाने बनलेले आहेत.
B.C. 3500 बीसी पर्यंत, लोक निकेल वापरत होते (नैसर्गिक उल्का निकेल-लोह मिश्र धातुच्या रूपात). ऍक्सेल फ्रेडरिक क्रॉनस्टेड, लॉस, हॅलसिंगलँड, स्वीडन येथील कोबाल्ट खाणींमध्ये, सुरुवातीला तांबे खनिज समजले आणि 1751 मध्ये प्रथम निकेलला घटक म्हणून वेगळे केले आणि त्याचे वर्गीकरण केले. या घटकाचे नाव निकेल या जर्मन खाण लोकसाहित्यातील एक खोडकर आकृतीवरून घेतले गेले आहे जे तांबे-निकेल धातूंच्या तांबे शुद्धीकरणास प्रतिकार दर्शवते. लोह खनिज लिमोनाइट, ज्यामध्ये सामान्यतः 1-2% निकेल असते, निकेलचा आर्थिकदृष्ट्या महत्त्वाचा स्रोत आहे. पेंटलँडाइट आणि गार्निएराइट म्हणून ओळखले जाणारे नैसर्गिकरित्या उद्भवणारे सिलिकेट खनिज एकत्रीकरण हे दोन महत्त्वाचे निकेल खनिज खनिजे आहेत. आघाडीच्या उत्पादन साइट्समध्ये नोरिल्स्क, रशियाचा समावेश आहे; पॅसिफिकमधील न्यू कॅलेडोनिया; आणि कॅनडाचा सडबरी प्रदेश.
इतर तीन फेरोमॅग्नेटिक घटक लोह, कोबाल्ट आणि गॅडोलिनियम आहेत. निकेल हा या चार पदार्थांपैकी एक आहे. सामर्थ्याच्या दृष्टीने, लोखंडापासून बनविलेले स्थायी चुंबक आणि दुर्मिळ पृथ्वी चुंबकांमध्ये अल्निको चुंबक असतात, जे अंशतः निकेल-आधारित असतात. धातूचा वापर मुख्यतः मिश्रधातूंमध्ये आणि गंज प्रतिकारासाठी प्लेटिंगमध्ये केला जातो. जागतिक उत्पादनात स्टेनलेस स्टीलचा वाटा ६८% पेक्षा जास्त आहे. हे विविध ऍप्लिकेशन्समध्ये वापरले जाते जसे की 68 निकेल आणि तांबे आधारित मिश्र धातु, 10% प्लेटिंगसाठी, 9% मिश्र धातु स्टील्ससाठी, 7% फाउंड्रीजसाठी आणि 3% इलेक्ट्रिक वाहनांमध्ये वापरल्या जाणार्‍या रिचार्जेबल बॅटरीसाठी (EV). जरी निकेल बहुतेक वेळा नाण्यांमध्ये वापरले जात असले तरी, निकेल-प्लेटेड वस्तूंमुळे अधूनमधून निकेल ऍलर्जी होऊ शकते.
निकेल हा इंधनाचे हायड्रोजनेशन, रिचार्ज करण्यायोग्य बॅटरीसाठी कॅथोड्सचे उत्पादन, रंगद्रव्ये आणि धातूच्या पृष्ठभागावरील उपचारांसह विविध विशिष्ट रासायनिक औद्योगिक प्रक्रियांमध्ये वापरला जाणारा पदार्थ आहे. अनेक जीवाणू आणि एंझाइम असलेली वनस्पती ज्यांची सक्रिय साइट निकेल आहे ते निकेलला आवश्यक पोषक म्हणून स्वीकारतात.
निकेलचे भौतिक आणि आण्विक गुणधर्म
निकेल हा फिकट सोन्याचा रंग असलेला अत्यंत पॉलिश करण्यायोग्य चांदीचा-पांढरा धातू आहे. फक्त चार घटक - लोह, कोबाल्ट, गॅडोलिनियम आणि ते घटक - सभोवतालच्या तापमानावर किंवा जवळ फेरोमॅग्नेटिक असतात. ज्या तपमानावर निकेल चुंबकीय होणे बंद होते त्याला क्युरी तापमान असे म्हणतात, जे 355 °C आहे. निकेलची अणु त्रिज्या 0,124 nm आहे आणि त्याचा एकक सेल 0,352 nm च्या जाळीच्या पॅरामीटरसह चेहरा-केंद्रित घन आहे.
या क्रिस्टल स्ट्रक्चरला तोडण्यासाठी किमान 70 GPa चे दाब पुरेसे नाहीत. संक्रमण धातूंसाठी, निकेलमध्ये तुलनेने उच्च विद्युत आणि थर्मल चालकता असते आणि ती कठोर, निंदनीय आणि लवचिक असते. डिस्लोकेशनच्या विकासामुळे आणि स्थलांतरामुळे, खऱ्या मोठ्या प्रमाणात सामग्री परिपूर्ण क्रिस्टल्ससाठी अपेक्षित असलेल्या 34 GPa च्या उच्च संकुचित शक्तीपर्यंत कधीही पोहोचत नाही.
मात्र, Ni nanoparticles ने हे साध्य केले आहे.
इलेक्ट्रॉन कॉन्फिगरेशनवर मतभेद
निकेलसाठी तुलनेने समान ऊर्जा असलेली दोन अणु इलेक्ट्रॉन संरचना [Ar] 3d8 4s2 आणि [Ar] 3d9 4s1 आहेत. [एआर] संपूर्ण आर्गॉन कोर रचना दर्शवते. कोणत्या कॉन्फिगरेशनमध्ये कमी ऊर्जा आहे याबद्दल काही वाद आहे. [१६] निकेलचे इलेक्ट्रॉन कॉन्फिगरेशन [Ar] 16s4 2d3 असे दिले जाते, अनेकदा [Ar] 8d3 8s4 असे लिहिले जाते. मॅडेलंग एनर्जी ऑर्डरिंग नियम, जो 2d पूर्वी 4s पूर्ण भरलेला आहे असे सांगतो, या कॉन्फिगरेशनशी सुसंगत आहे. निकेल अणूची सर्वात कमी उर्जा स्थिती 3d3 8s4 ऊर्जा पातळी आहे असे अनुभवजन्य निष्कर्ष – अधिक विशेषतः 2d3(8F) 3s4 2F, J = 3 पातळी – या सिद्धांताचे समर्थन करते.
तथापि, सुरेख संरचनेमुळे, या दोन कॉन्फिगरेशनपैकी प्रत्येकाला अनेक ऊर्जा स्तरांमध्ये विभागले गेले आहे आणि उर्जा पातळीचे दोन संच एकमेकांवर आच्छादित आहेत. Ar] 3d8 4s2 च्या तुलनेत, [Ar] 3d9 4s1 असलेल्या राज्यांची सरासरी ऊर्जा प्रत्यक्षात कमी आहे. परिणामी, ग्राउंड स्टेट कॉन्फिगरेशन [Ar] 3d9 4s1 अणु गणनेवरील शैक्षणिक साहित्यात सूचीबद्ध केले आहे.
निकेलचे समस्थानिक
निकेल समस्थानिकांचे अणू वजन 48 u (48Ni) ते 82 u (82Ni) पर्यंत असते. निसर्गात आढळणारे पाच स्थिर निकेल समस्थानिक 58Ni, 60Ni, 61Ni, 62Ni आणि 64Ni आहेत, 58Ni मध्ये सर्वाधिक नैसर्गिक विपुलता (68,077%) आहे.
निकेल-62 मध्ये 8,7946 MeV च्या न्यूक्लिओन बाइंडिंग ऊर्जासह, कोणत्याही न्यूक्लाइडची सर्वात जास्त बंधनकारक ऊर्जा आहे. यात 56Fe आणि 58Fe पेक्षा जास्त बंधनकारक ऊर्जा आहे, दोन सामान्य न्यूक्लाइड्स बहुतेकदा चुकून सर्वाधिक बंधनकारक ऊर्जा असलेले सूचीबद्ध केले जातात. यावरून असे दिसते की निकेल हा विश्वातील सर्वात सामान्य जड घटक आहे, परंतु तार्‍यांमध्ये निकेलच्या उच्च फोटोइंटिग्रेशन दरामुळे लोह खरोखर लक्षणीयरीत्या अधिक सामान्य आहे.
दीर्घ-विलुप्त किरणोत्सर्गी 60Fe ची संतती निकेल-60 (अर्ध-आयुष्य 2,6 दशलक्ष वर्षे) आहे. 60Fe चे दीर्घ अर्धायुष्य आणि सौर यंत्रणेतील घटकांमधील सातत्य लक्षात घेता, 60Ni च्या समस्थानिक रचनेत बदल पाहणे शक्य आहे. परिणामी, 60Ni चा विदेशी पदार्थातील प्रसार सूर्यमालेच्या निर्मितीवर आणि लवकर विकासावर प्रकाश टाकू शकतो.
निकेलचे किमान २६ ज्ञात रेडिओआयसोटोप आहेत; सर्वात स्थिर 26Ni, 76.000Ni आणि 59Ni (63 दिवस) 56 वर्षांचे अर्धे आयुष्य आहे. इतर सर्व रेडिओआयसोटोपचे अर्धे आयुष्य 6 तासांपेक्षा कमी आणि अनेकदा 60 सेकंदांपेक्षा कमी असते. शिवाय, या घटकाची मेटा स्थिती आहे.
सिलिकॉन बर्निंगमुळे किरणोत्सर्गी निकेल-56 चे उत्पादन होते, जे नंतर Ia सुपरनोव्हा प्रकारात लक्षणीय प्रमाणात सोडले जाते. मध्य आणि उत्तरार्धातील या सुपरनोव्हांचे हलके वक्र सातत्याने 56Ni क्षय होऊन कोबाल्ट-56 आणि नंतर इलेक्ट्रॉन कॅप्चर केल्यानंतर लोह-56 असा आकार देतात. निकेल-59 हे 76.000 वर्षे दीर्घ अर्धायुष्य असलेले कॉस्मोजेनिक रेडिओन्यूक्लाइड आहे.
समस्थानिक भूगर्भशास्त्राने 59Ni अनेक प्रकारे वापरले आहे. 59Ni चा वापर बर्फ आणि गाळातील अलौकिक धूलिकणांचे प्रमाण मोजण्यासाठी तसेच पृथ्वीवरील उल्कापिंडांचे वय मोजण्यासाठी केला गेला आहे. निकेल-110, ज्याचे अर्धे आयुष्य सध्या अंदाजे 78 मिलीसेकंद आहे, ते लोहापेक्षा जड घटकांच्या सुपरनोव्हा न्यूक्लियोसिंथेसिसमध्ये महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावते असे मानले जाते. सर्वाधिक ज्ञात प्रोटॉन सामग्रीसह जड घटक समस्थानिक 1999Ni आहे, 48 मध्ये आढळले. 48Ni 28 प्रोटॉन आणि 20 न्यूट्रॉनसह "दुहेरी जादू" आहे, जसे 28Ni 50 प्रोटॉन आणि 78 न्यूट्रॉनसह. परिणामी, एवढ्या महत्त्वपूर्ण प्रोटॉन-न्यूट्रॉन असंतुलनासह दोन्ही केंद्रकांसाठी बर्‍यापैकी स्थिर आहेत.
आण्विक अणुभट्टी समर्थन संरचनांमध्ये निकेल-63, एक दूषित घटक असतो. हे निकेल-62 च्या न्यूट्रॉन कॅप्चर प्रक्रियेद्वारे तयार केले जाते. दक्षिण पॅसिफिकमधील अण्वस्त्र चाचणी स्थळांजवळही अल्प प्रमाणात आढळून आले आहे.
स्रोत: विकिपीडिया
Günceleme: 14/03/2023 13:14