化學元素鎳的原子序數為 28，符號為 Ni。 它是一種閃亮的銀白色金屬，含有少量黃金。 具有延展性和硬度的過渡金屬是鎳。 儘管純鎳具有化學反應性，但大顆粒與空氣發生反應的時間比平時長，因為在正常情況下，表面會生長一層氧化鎳鈍化層以阻止進一步腐蝕。 然而，在地殼中僅發現微量的純天然鎳，通常存在於超基性岩石和較大的鎳鐵隕石內部，這些隕石在離開地球大氣層期間未與氧氣接觸。
鐵和流星鎳經常一起被發現，表明它們起源於超新星核合成的基本副產品。 據推測，地球的外核和內核是由鐵鎳合金組成的。
公元前到公元前 3500 年，人們開始使用鎳（以天然隕石鎳鐵合金的形式）。 Axel Fredrik Cronstedt 在瑞典海爾辛蘭洛斯的鈷礦中工作，最初將礦石誤認為是銅礦物，並於 1751 年首次將鎳分離並歸類為一種元素。 該元素的名稱來源於鎳，這是德國礦業民間傳說中的一個惡作劇人物，代表銅鎳礦石對銅精煉的抵抗力。 鐵礦石褐鐵礦通常含有 1-2% 的鎳，是經濟上重要的鎳來源。 天然存在的矽酸鹽礦物組合，稱為鎳黃鐵礦和矽錳礦，是兩種重要的鎳礦石礦物。 主要生產基地包括俄羅斯諾里爾斯克； 太平洋的新喀裡多尼亞； 和加拿大薩德伯里地區。
其他三種鐵磁元素是鐵、鈷和钆。 鎳是這四種物質之一。 在強度方面，介於鐵質永磁體和稀土磁體之間的是部分鎳基的鋁鎳鈷磁體。 這種金屬主要用於合金和電鍍以防腐蝕。 不銹鋼佔全球產量的 68% 以上。 它用於各種應用，例如 10 種鎳和銅基合金，9% 用於電鍍，7% 用於合金鋼，3% 用於鑄造廠，4% 用於電動汽車 (EV) 的充電電池。 雖然鎳經常用於硬幣，但鍍鎳物品偶爾會引發鎳過敏。
鎳是一種用於各種特殊化學工業過程的物質，包括燃料加氫、可充電電池陰極的生產、顏料和金屬表面處理。 許多具有活性位點為鎳的酶的細菌和植物接受鎳作為必需營養素。
鎳的物理和原子性質
鎳是一種高度拋光的銀白色金屬，帶有淡金色。 只有四種元素——鐵、鈷、钆和該元素——在環境溫度或接近環境溫度下具有鐵磁性。 鎳不再具有磁性的溫度稱為居里溫度，即 355 °C。 鎳的原子半徑為 0,124 nm，其晶胞為面心立方體，晶格參數為 0,352 nm。
至少 70 GPa 的壓力不足以破壞這種晶體結構。 對於過渡金屬，鎳具有較高的導電性和導熱性，並且堅硬，具有延展性和延展性。 由於位錯的發展和遷移，真正的大塊材料永遠無法達到完美晶體所期望的 34 GPa 的高抗壓強度。
然而，鎳納米粒子已經實現了這一點。
對電子配置的分歧
鎳具有相對相似能量的兩種原子電子構型是[Ar] 3d8 4s2 和[Ar] 3d9 4s1。 [Ar] 代表全氬核心結構。 關於哪種配置具有較低的能量存在一些爭論。 [16] 鎳的電子構型為 [Ar] 4s2 3d8，通常寫作 [Ar] 3d8 4s2。 馬德隆能量排序規則指出 4s 在 3d 之前是滿的，與此配置兼容。 鎳原子的最低能態是 3d8 4s2 能級——更具體地說是 3d8(3F) 4s2 3F，J = 4 能級——的經驗發現支持了這一理論。
然而，由於精細結構，這兩種配置中的每一種都被分成幾個能級，並且兩組能級重疊。 與Ar] 3d8 4s2相比，[Ar] 3d9 4s1的態平均能量實際上更低。 因此，基態構型[Ar] 3d9 4s1 被列在原子計算的學術文獻中。
鎳的同位素
鎳同位素的原子量範圍為 48 u (48Ni) 至 82 u (82Ni)。 在自然界中發現的五種穩定的鎳同位素是58Ni、60Ni、61Ni、62Ni和64Ni，其中58Ni的自然豐度最高（68,077%）。
鎳 62 在所有核素中具有最高的結合能，其核子結合能為 8,7946 MeV。 它的結合能高於 56Fe 和 58Fe，這兩種常見核素經常被錯誤地列為具有最高結合能。 雖然這似乎表明鎳是宇宙中最常見的重元素，但由於鎳在恆星中的高光積分率，鐵實際上更為常見。
早已滅絕的放射性 60Fe 的後代是鎳 60（半衰期 2,6 萬年）。 鑑於 60Fe 的長半衰期及其在太陽系成分中的持久性，可以看到 60Ni 的同位素組成發生變化。 因此，異物中 60Ni 的普遍存在可能會揭示太陽系的形成和早期發展。
至少有 26 種已知的鎳放射性同位素； 最穩定的是 76.000Ni、59Ni 和 63Ni（56 天），半衰期為 6 年。 所有其他放射性同位素的半衰期都小於 60 小時，通常小於 30 秒。 此外，該元素具有元狀態。
矽燃燒會產生放射性鎳 56，然後在 Ia 型超新星中大量釋放。 這些超新星在中期和晚期的光變曲線始終保持 56Ni 衰變為鈷 56，然後在電子捕穫後衰變為鐵 56。 Nickel-59 是一種宇宙成因放射性核素，半衰期長達 76.000 年。
同位素地質學以多種方式使用 59Ni。 59Ni 已被用於測量冰和沈積物中的地外塵埃數量，以及確定地球上隕石的年齡。 鎳 110，其半衰期目前估計為 78 毫秒，被認為在比鐵重的元素的超新星核合成中發揮重要作用。 已知質子含量最高的重元素同位素是 1999Ni，於 48 年發現。 48Ni是具有28個質子和20個中子的“雙重魔法”，就像28Ni具有50個質子和78個中子一樣。 結果，對於具有如此顯著的質子-中子不平衡的原子核，兩者都相當穩定。
核反應堆支撐結構含有鎳 63，一種污染物。 它是通過鎳 62 的中子捕獲過程產生的。 在南太平洋的核武器試驗場附近也發現了少量。
資料來源：維基百科
Günceleme: 14/03/2023 13:14