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ニッケル

出典しゅってん: フリー百科ひゃっか事典じてん『ウィキペディア(Wikipedia)』
コバルト ニッケル どう
-

Ni

Pd
外見がいけん
ぎん白色はくしょく
一般いっぱん特性とくせい
名称めいしょう, 記号きごう, 番号ばんごう ニッケル, Ni, 28
分類ぶんるい 遷移せんい金属きんぞく
ぞく, 周期しゅうき, ブロック 10, 4, d
原子げんしりょう 58.6934(4)(2) 
電子でんし配置はいち [Ar] 3d8 4s2
電子でんしから 2, 8, 16,2(画像がぞう
物理ぶつり特性とくせい
そう 固体こたい
密度みつど室温しつおん付近ふきん 8.908 g/cm3
融点ゆうてんでの液体えきたい密度みつど 7.81 g/cm3
融点ゆうてん 1728 K, 1455 °C, 2651 °F
沸点ふってん 3186 K, 2913 °C, 5275 °F
融解ゆうかいねつ 17.48 kJ/mol
蒸発じょうはつねつ 377.5 kJ/mol
熱容量ねつようりょう (25 °C) 26.07 J/(mol·K)
蒸気じょうきあつ
圧力あつりょく (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
温度おんど (K) 1783 1950 2154 2410 2741 3184
原子げんし特性とくせい
酸化さんかすう 4[1], 3, 2, 1[2], −1
(じゃく塩基えんきせい酸化さんかぶつ)
電気でんき陰性いんせい 1.91(ポーリングの
イオン化いおんかエネルギー だい1: 737.1 kJ/mol
だい2: 1753.0 kJ/mol
だい3: 3395 kJ/mol
原子げんし半径はんけい 124 pm
共有きょうゆう結合けつごう半径はんけい 124±4 pm
ファンデルワールス半径はんけい 163 pm
その
結晶けっしょう構造こうぞう めんこころ立方りっぽう
磁性じせい つよ磁性じせい
電気でんき抵抗ていこうりつ (20 °C) 69.3 nΩおめが⋅m
ねつ伝導でんどうりつ (300 K) 90.9 W/(m⋅K)
ねつ膨張ぼうちょうりつ (25 °C) 13.4 μみゅーm/(m⋅K)
おとつたわるはや
微細びさいロッド)
(r.t.) 4900 m/s
ヤングりつ 200 GPa
剛性ごうせいりつ 76 GPa
体積たいせき弾性だんせいりつ 180 GPa
ポアソン 0.31
モース硬度こうど 4.0
ビッカース硬度こうど 638 MPa
ブリネル硬度こうど 700 MPa
CAS登録とうろく番号ばんごう 7440-02-0
おも同位どういたい
詳細しょうさいニッケルの同位どういたい参照さんしょう
同位どういたい NA 半減はんげん DM DE (MeV) DP
58Ni 68.077 % > 7 × 1020 y βべーた+βべーた+ 1.9258 58Fe
59Ni trace 76000 y εいぷしろん - 59Co
60Ni 26.223 % 中性子ちゅうせいし32安定あんてい
61Ni 1.14 % 中性子ちゅうせいし33安定あんてい
62Ni 3.634 % 中性子ちゅうせいし34安定あんてい
63Ni syn 100.1 y βべーた 0.0669 63Cu
64Ni 0.926 % 中性子ちゅうせいし36安定あんてい

ニッケルらん: nikkel, えい: nickel, : niccolum, なか: )は、原子げんし番号ばんごう28の金属きんぞく元素げんそである。元素げんそ記号きごうNi

名称めいしょう[編集へんしゅう]

名称めいしょうドイツKupfernickel悪魔あくまどう)に由来ゆらいする[3]。これは、ニッケル鉱石こうせきであるべに砒ニッケルこう(NiAs)が銅鉱どうこうせきているにもかかわらずどう遊離ゆうりできなかったために、坑夫こうふたちがこうんだものとわれている。

存在そんざい[編集へんしゅう]

地殻ちかくなか存在そんざいやく105×10−6推定すいていされ、それほどおおいわけではないが、てつ隕石いんせきなかにはかず %ふくまれる。とく62Niの1かくあたりの結合けつごうエネルギーぜん原子げんしちゅう最大さいだいであるなどのてんから、てつとともにもっとも安定あんてい元素げんそである。岩石がんせき惑星わくせい構成こうせいする元素げんそとして比較的ひかくてき多量たりょう存在そんざいし、地球ちきゅう中心ちゅうしんかくにもかず %がふくまれると推定すいていされている。

性質せいしつ[編集へんしゅう]

ぎん白色はくしょく金属きんぞくで、てつぞく分類ぶんるいされる。原子げんしりょうやく58.69である。常温じょうおん安定あんてい結晶けっしょう格子こうしは、めんこころ立方りっぽう格子こうし(FCC)である。また、てつよりはよわいがつよ磁性じせいたいで、キュリーてん350 °Cであり、てつぞく元素げんそとしてはもっともひくい。

ぎん白色はくしょく光沢こうたくある金属きんぞくであり、乾燥かんそうした空気くうきちゅうではびにくいが、微粒子びりゅうしじょうのものは空気くうきなか自然しぜん発火はっかすることもあり、ほそいニッケルせん酸素さんそなか火花ひばなして燃焼ねんしょうする。水素すいそよりイオン化いおんか傾向けいこうがややおおきく、塩酸えんさんおよびまれ硫酸りゅうさん徐々じょじょ溶解ようかいし、緑色みどりいろみずニッケルイオンを生成せいせいするが、その反応はんのうはきわめておそい。酸化さんか作用さようまれ硝酸しょうさんにはすみやかに溶解ようかいし、硝酸しょうさんでは動態どうたい形成けいせいする。アルカリたいしては比較的ひかくてきつよ耐食性たいしょくせいしめす。

微粒子びりゅうしじょう金属きんぞく粉末ふんまつ水素すいそおよび窒素ちっそガスなどを吸蔵し、水素すいそ付加ふか反応はんのう活性かっせいさせる作用さようち、融解ゆうかい状態じょうたいでもこれらの気体きたい吸収きゅうしゅうし、凝固ぎょうこにそのだい部分ぶぶん放出ほうしゅつするため表面ひょうめんあなになりやすい。また、てつ同様どうよう融解ゆうかい状態じょうたいでは炭素たんそを6.25 %まで溶解ようかいし、凝固ぎょうこするとグラファイト析出せきしゅつする。

50–60 °Cで微粉びふんまつじょうのニッケルに一酸化いっさんか炭素たんそ反応はんのうさせるとテトラカルボニルニッケル生成せいせいし、これを200 °Cに加熱かねつすると分解ぶんかいしてニッケルをしょうじる。この反応はんのうは、モンドほうしょうし、ニッケルの精製せいせいもちいられる。

用途ようと[編集へんしゅう]

光沢こうたくがあり耐食性たいしょくせいたかいため、装飾そうしょくようめっきもちいられる(単純たんじゅんたいしょく用途ようとならクロメートめっきとう、より安価あんか効果こうかてき方法ほうほうがある)ほか、導電性どうでんせいたかい(てつクロムよりすぐれるがどうにはおよばない)ため電気でんき接点せってんのめっきにもこのんで使つかわれる。ステンレスこう硬貨こうか原料げんりょうなどにも使用しようされる。

硬貨こうか原料げんりょう

日本にっぽんで2022ねん現在げんざい発行はっこうされているじゅうえん硬貨こうかひゃくえん硬貨こうかは、どうとニッケルの合金ごうきん白銅はくどう)である。アメリカ合衆国あめりかがっしゅうこく5セント硬貨こうか白銅はくどうだが、通称つうしょう「ニッケル」とばれている。じゅんニッケルも硬貨こうか材料ざいりょうとしてもちいられたことがある。これはニッケルが特殊とくしゅこう薬莢やっきょう材料ざいりょうである白銅はくどう原料げんりょうとして重要じゅうようであるため、国家こっか備蓄びちくし、平時へいじ硬貨こうかとして流通りゅうつうさせ、有事ゆうじさいしてはほかの素材そざい硬貨こうか紙幣しへい代替だいたいして回収かいしゅうするためである[4]日本にっぽんでもだい世界せかい大戦たいせん直前ちょくぜん1933ねん昭和しょうわ8ねん)から1937ねん昭和しょうわ12ねん)にかけて、5ぜに10ぜにのニッケル硬貨こうか発行はっこうされており、その名目めいもく軍需ぐんじゅ物資ぶっしであるニッケルを輸入ゆにゅうした。ただし、戦後せんごもニッケル硬貨こうか発行はっこうされており、1955ねん昭和しょうわ30ねん)から1966ねん昭和しょうわ41ねん)まで発行はっこうされていたじゅうえん硬貨こうか1959ねん昭和しょうわ34ねん)にあなからゆうあな変更へんこう)がニッケル硬貨こうかである。

こう張力ちょうりょくこう

軍艦ぐんかん装甲そうこう素材そざいとして、はがね質量しつりょうで6%のニッケルを添加てんかして、砲弾ほうだんかえすだけの強度きょうどたせる技術ぎじゅつ1887ねんイギリス開発かいはつされた[5]。この合金ごうきん基礎きそとして、各種かくしゅこう張力ちょうりょくこう開発かいはつされているが、おおくの場合ばあいにニッケルがふくまれる[5]

磁性じせいざい

ニッケルとてつモリブデンクロムくわえた合金ごうきんパーマロイぶ。すぐれた軟磁せい材料ざいりょうであることから、変圧へんあつ鉄心てっしん磁気じきヘッドもちいられている。

たいねつざい

ニッケル36 %、てつ64 %の合金ごうきんを「インバー」、ニッケル36 %、てつ52 %、クロム12 %の合金ごうきんを「エリンバー」とぶ。インバー合金ごうきんねつ膨張ぼうちょうりつ非常ひじょうちいさく、エリンバー合金ごうきん温度おんどによる弾性だんせいりつ変化へんか非常ひじょうちいさいという特徴とくちょうがあり[6]機械きかいしき時計とけい発条はつじょうなどの精密せいみつ機械きかいもちいられている。ニッケルベースの合金ごうきんである各種かくしゅインコネルは、そのたい熱性ねっせいからタービンようコンプレッサ材料ざいりょうなどにもちいられる。

形状けいじょう記憶きおく合金ごうきん

チタンとニッケルの1:1の合金ごうきんはもっとも一般いっぱんてき形状けいじょう記憶きおく合金ごうきんとなる。

触媒しょくばい

ニッケルは飽和ほうわ炭素たんそ結合けつごうたいする水素すいそ付加ふか均一きんいつけい触媒しょくばいとしてラネー合金ごうきんなどに加工かこうされ工業こうぎょうてきもちいられる。

電極でんきょくざい

水酸化すいさんかニッケルはニッケル・水素すいそ蓄電池ちくでんちニッケル・カドミウム蓄電池ちくでんちなどの電池でんちせいきょく使つかわれる。

水素すいそ貯蔵ちょぞう合金ごうきん

水素すいそ性質せいしつ利用りようし、水素すいそ貯蔵ちょぞう合金ごうきんのAB5かた、Mgがた

電気でんき自動車じどうしゃよう電池でんち

近年きんねんでは電気でんき自動車じどうしゃ電池でんちにも使つかわれる[7]2022ねん11月17にちにはゼネラル・モータース幹部かんぶヴァーレのカナダ法人ほうじん長期ちょうき契約けいやくむすびケベックの工場こうじょうからEVよう電池でんち使用しようできるニッケルの供給きょうきゅう2026ねんはじめると発表はっぴょうした[7]

歴史れきし[編集へんしゅう]

アクセル・クロンステット(Axel Frederik Cronstedt)が1751ねん単体たんたい分離ぶんり[3]

産地さんち[編集へんしゅう]

ニッケル鉱石こうせき生産せいさん世界せかい全体ぜんたいで134まんトン(2009ねん現在げんざい)である。その内訳うちわけロシアが19 %、オーストラリア14 %、インドネシア12 %、カナダ10 %、ニューカレドニア7 %となっている[8]ぜん世界せかいでの埋蔵まいぞうりょうめるニューカレドニアの割合わりあいは25%と推定すいていされている[9]


鉱石こうせきとしては、おもに蛇紋じゃもんがんなか産出さんしゅつする珪ニッケルこうGarnierite、(Ni,Mg)3Si2O5(OH)4 とされるが、組成そせい一定いっていしないので独立どくりつしゅとはみとめられていない)、磁硫鉄鉱てっこうなどと共産きょうさんするペントランドこうPentlandite、(Fe,Ni)9S8)がおもに採掘さいくつされている。

精錬せいれん[編集へんしゅう]

かつては、オ-フォードほう、モンドほう、ヒビネットほう[4]じょひや選鉱せんこうほうなどが利用りようされた。2000年代ねんだい以降いこう電気でんき精錬せいれんほうもちいられる[10]

くにべつ産出さんしゅつりょう[編集へんしゅう]

2011ねんにおけるくにべつ産出さんしゅつりょう以下いかとおりである[11]

順位じゅんい くに ニッケルこう産出さんしゅつりょうまんトン) ぜん世界せかいでの割合わりあい(%)
1 インドネシア 29.0 14.8
2 フィリピン 27.0 13.8
3 ロシア 26.7 13.6
4 カナダ 22.0 11.2
5 オーストラリア 21.5 11.0

日本にっぽんのニッケル鉱山こうざん産出さんしゅつ[編集へんしゅう]

日本にっぽんではだい世界せかい大戦たいせんなか京都きょうと与謝よさぐん大江山おおえやま開発かいはつされたニッケル鉱山こうざん日本冶金工業にっぽんやきんこうぎょう採鉱さいこうし、ちかくのせいところフェロニッケルせい、さらに川崎かわさき同社どうしゃ工場こうじょうでニッケル合金ごうきんとして軍用ぐんよう提供ていきょうしていた。また山口やまぐちけんにおいても、山口やまぐちけんしゅう南市みなみいちから岩国いわくににかけて断続だんぞくてき蛇紋じゃもんがんたいがあり、昭和しょうわ15ねんから20ねんにかけて金峰きんぽう鉱山こうざんなどで採掘さいくつおこなわれた。このほか千葉ちばけん房総半島ぼうそうはんとうなど、蛇紋じゃもんがんたい存在そんざいする地域ちいき採掘さいくつおこなわれた。しかし、これは戦時せんじ体制たいせいによる商業しょうぎょうコストを度外視どがいししたものであり、ほとんどが終戦しゅうせんとともに閉山へいざん廃鉱はいこうとなった。

この金属きんぞくは、日本にっぽん国内こくないにおいて産業さんぎょうじょう重要じゅうようせいたかいものの、産出さんしゅつかたよりがあり[注釈ちゅうしゃく 1]供給きょうきゅう構造こうぞう脆弱ぜいじゃくである。日本にっぽんでは国内こくない消費しょうひする鉱物こうぶつ資源しげんおおくを他国たこくからの輸入ゆにゅうささえている実情じつじょうから、万一まんいち国際こくさい情勢じょうせい急変きゅうへんたいする安全あんぜん保障ほしょうさくとして国内こくない消費しょうひりょう最低さいてい60にちぶん国家こっか備蓄びちくするとさだめられている。

2015ねん平成へいせい27ねん現在げんざい、ニッケルを日本にっぽん国内こくないせいしているのは、大平洋金属たいへいようきんぞく八戸製造所はちのへせいぞうしょ日本冶金工業にっぽんやきんこうぎょう大江山おおえやま製造せいぞうしょ住友金属鉱山すみともきんぞくこうざん日向製錬所ひゅうがせいれんしょである。

生物せいぶつとのかかわり[編集へんしゅう]

ウレアーゼ尿素にょうそ分解ぶんかい酵素こうそ)やいくつかのヒドロゲナーゼ分子ぶんしかた水素すいそ酸化さんか還元かんげん酵素こうそ)などは、その機能きのう発現はつげんするためにニッケルをんでいる[12]。しかしながら、ニッケルは金属きんぞくアレルギーこしやすい金属きんぞくのひとつであり、WHO下部かぶ組織そしきIARCはニッケル化合かごうぶつを「Group1:ヒトにたいする発癌はつがんせいみとめられる化学かがく物質ぶっしつ」としている[注釈ちゅうしゃく 2]

おもな合金ごうきん[編集へんしゅう]

ニッケルの化合かごうぶつ[編集へんしゅう]

化合かごうぶつちゅう原子げんしは2がもっとも安定あんていであるが、3および4のニッケル原子げんしふく錯体さくたい存在そんざいし、−1、0、+1といったてい原子げんし錯体さくたい存在そんざいする。強酸きょうさんかげイオンよりなるしおるい一般いっぱんてきみず溶であるが、カルコゲンなどとの化合かごうぶつなん溶または不溶ふようである。

脚注きゃくちゅう[編集へんしゅう]

注釈ちゅうしゃく[編集へんしゅう]

  1. ^ ロシア、カナダ、インドネシア、豪州ごうしゅう、ニューカレドニアでやく3ぶんの2をめる。
  2. ^ ただし、IARC の報告ほうこく疫学えきがくてきリスク評価ひょうかであり、ニッケルおよびニッケル化合かごうぶつひとたいして発癌はつがんするリスクが存在そんざいするという意味いみであり、どのぐらいのりょうをどのくらい長期間ちょうきかん接触せっしょくしたら発癌はつがんするといった量的りょうてき評価ひょうかではない。

出典しゅってん[編集へんしゅう]

  1. ^ M. Carnes et al. (2009). “A Stable Tetraalkyl Complex of Nickel(IV)”. Angewandte Chemie International Edition 48: 3384. doi:10.1002/anie.200804435. 
  2. ^ S. Pfirrmann et al. (2009). “A Dinuclear Nickel(I) Dinitrogen Complex and its Reduction in Single-Electron Steps”. Angewandte Chemie International Edition 48: 3357. doi:10.1002/anie.200805862. 
  3. ^ a b 桜井さくらいひろし元素げんそ111のしん知識ちしき講談社こうだんしゃ、1998ねん、155ぺーじISBN 4-06-257192-7 
  4. ^ a b 藤原ふじわらゆいよし、「ニッケル及モネルメタルの採鑛さいこうせい」 『日本にっぽん鑛業こうぎょう會誌かいし』 1933ねん 49かん 575ごう p.165-169, doi:10.11508/shigentosozai1885.49.165, 資源しげん素材そざい学会がっかい
  5. ^ a b 藤井ふじい 2013, pp. 130–182, だい4しょう 金属きんぞく工業こうぎょうのビタミン「レアメタル」
  6. ^ ふかどう和明かずあき, 斎藤さいとう英夫ひでお、「不感ふかん磁性じせいインバー合金ごうきん, エリンバー合金ごうきんCrもと合金ごうきん中心ちゅうしんにして」 『日本金属にっぽんきんぞく学会がっかい会報かいほう』 1976ねん 15かん 9ごう p.553-562, 日本金属にっぽんきんぞく学会がっかい
  7. ^ a b GM、バーレとニッケル供給きょうきゅう契約けいやく EV電池でんちコスト低減ていげん」『Reuters』2022ねん11月18にち2022ねん12月8にち閲覧えつらん
  8. ^ 外務省がいむしょう 国際こくさいニッケル研究けんきゅうかい概要がいよう
  9. ^ 楽園らくえん暴動ぼうどうとニッケル市場いちば”. ニューズウィーク日本にっぽんばん(2024ねん6がつ4にちごう). CCCメディアハウス. (2024-05-28). p. 30. 
  10. ^ 黒川くろかわはれただし高石たかいし和幸かずゆき、「住友金属鉱山すみともきんぞくこうざんニッケル工場こうじょうにおけるニッケル・コバルト精錬せいれん」 『Journal of MMIJ.」 2007ねん 123かん 12ごう p.678-681, doi:10.2473/journalofmmij.123.678, 資源しげん素材そざい学会がっかい
  11. ^ 地理ちり 統計とうけい要覧ようらん 2014年版ねんばん ISBN 978-4-8176-0382-1 P,96
  12. ^ 一島いちじま英治えいじ、『酵素こうそ化学かがく』 p.45

参考さんこう文献ぶんけん[編集へんしゅう]

  • 藤井ふじいさんよん『「レアメタル」の太平洋戦争たいへいようせんそう学研がっけんパブリッシング、2013ねんISBN 978-4-05-405708-1 

関連かんれん項目こうもく[編集へんしゅう]

外部がいぶリンク[編集へんしゅう]