超硬合金結合剤—ニッケル(1)
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ニッケル (羅Niccolum 英Nickel) は、原子番號28の金屬元素である。元素記號はNi。
地殻中の存在比は約105ppmと推定されそれほど多いわけではないが、鉄隕石中には數%含まれ、特に62Niは核子の質量當たりの結合エネルギーが全原子中で最大であるなど、結合エネルギーの點から、鉄と共に最も安定な元素であり、巖石惑星を構成する元素としては比較的多量に存在し、地球中心部の核にも數%含まれると推定されている。
性質
銀白色の金屬で鉄族に分類される。原子量は約58.69である。常溫で安定な結晶格子は、面心立方構造(FCC)であり、また、鉄よりは弱いが強磁性體でキュリー點は350℃であり鉄族元素としては最も低い。
銀白色の光沢ある金屬であり乾燥した空気中ではさびにくいが、微粒子狀のものは空気中で自然発火することもあり、細いニッケル線は酸素中で火花を出して燃焼する。水素よりイオン化傾向がやや大きく、塩酸および希硫酸に徐々に溶解し緑色の水和ニッケルイオンを生成するがその反応は極めて遅い。酸化作用を持つ希硝酸には速やかに溶解し濃硝酸では不動態を形成する。アルカリに対しては比較的強い耐食性を示す。
Ni + 2 H+(aq) → Ni2+(aq) + H2
3 Ni + 8 HNO3 → 3 Ni(NO3)2 + 2 NO + 4 H2O
微粒子狀の金屬粉末は水素および窒素ガスなどを吸蔵し水素付加反応を活性化させる作用をもち、融解狀態でもこれらの気體を吸収し、凝固時にその大部分を放出するため表面が巣穴になりやすい。また鉄と同様に融解狀態では炭素を6.25%まで溶解し、凝固するとグラファイトを析出する。
50～60℃で微粉末狀のニッケルに一酸化炭素を反応させるとニッケルカルボニルを生成し、これを200℃に加熱する分解してニッケルを生じるためこの反応はモンド法と稱してニッケルの精製に用いられる。
Ni + 4 CO ＜＝＞Ni(CO)4
歴史
アクセル・クロンステット（Axel Frederik Cronstedt）が1751年に単體分離。名稱はドイツ語のKupfernickel （悪魔の銅）に由來する。これは、ニッケル鉱石である紅砒ニッケル鉱 (NiAs)が銅鉱石に似ていながら これから銅を遊離できなかったために、坑夫達がこう呼んだためと言われている。
日本のニッケル鉱山と産出
日本では第二次世界大戦中、京都府與謝郡の大江山で開発されたニッケル鉱山で日本冶金工業が採鉱して、近くの製錬所でフェロニッケルに製錬し、さらに川崎市の同社工場でニッケル合金として軍用に提供していた。
詳細は「大江山鉱山」を參照
この金屬は、日本國內において産業上重要性が高いものの、産出地に偏りがあり[1]供給構造が脆弱である。日本では國內で消費する鉱物資源の多くを他國からの輸入で支えている実情から、萬一の國際情勢の急変に対する安全保障策として國內消費量の最低60日分を國家備蓄すると定められている。
生物との関わり
ウレアーゼなどの酵素はその機能を発現するためにニッケルを取り込んでいる。[2]しかしながら、ニッケルは金屬アレルギーを引き起こしやすい金屬の一つであり、WHOの下部組織IARCはニッケル化合物を「Group1ヒトに対する発癌性が認められる化學物質としている[3]。〈記事 IARC発がん性リスク一覧に詳しい〉。
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