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니켈[nickel]

작성일 2015-12-24
[요약] 주기율표 10족 4주기 철족에 속하는 전이금속원소로, 원소기호 Ni, 원자번호 28, 원자량 58.70g/mol, 녹는점 1455℃, 끓는점 2732℃, 밀도는 8.9 g/㎤이다. 은백색의 강한 광택이 있는 금속이다. 원소기호 Ni, 원자번호 28, 원자량 58.69, 지각 중의 존재도 75ppm(22위), 안정핵종 존재비 68Ni = 67.76%, 60Ni = 26.16%, 61Ni = 1.25%, 62Ni = 3.66%, 64Ni = 1.16%, 녹는점 1,455℃ , 끓는점 2,732℃ , 비중 8.845(25℃), 전자배치 [Ar] 3d84s2, 주요 산화수 2, 3. 주기율표 8족 4주기, 철족에 속하는 금속원소이다. 중국에는 약 2,000년 전부터 양은이나 백동(큐프로니켈)에 상당하는 니켈합금이 화폐 등에 이용되었다. 독일에서는 17세기 말부터 홍니켈석이 유리를 녹색으로 착색하는 데 이용되었다. 1751년 스웨덴의 광물학자 A. F. 크론슈테트(1722~65)가 처음으로 홍비니켈석(니콜라이트)에서 새로운 원소를 추출하고 니켈이라 명명했다. 중요한 광석으로 펜틀란다이트(pentlandite) · 규니켈석(garnie-rite) · 침니켈석 · 홍비니켈석 등이 있다. 운석 속에도 존재하며, 지구의 중심부에는 철과 함께 다량으로 존재한다고 추정된다. 〔성질〕 잘 연마되는 은백색 금속이다. 철과 비슷한 굳기(모스굳기 3.8) · 강도를 가지며, 전연성(展延性)이 풍부하고, 단조(鍛造) · 단접(鍛接)이 된다. 산화에 대해서는 철보다 안정적이고 공기 속에서는 녹슬지 않는다. 미세한 분말은 반응성이 높고, 발화성을 나타내 수소를 흡수한다. 니켈선은 산소 속에서 가열하면 연소한다. 일산화 탄소와는 비교적 저온(약 50℃)에서 반응하며, 니켈카르보닐(Ni(CO)4)을 만든다. 적열하면 수증기와 반응한다. 표준전극전위 Ni2+/Ni은 -0.228V이며, 동족인 CO2+, Fe2+에 비해 약간 높지만 수소보다는 낮다. 붉은 무기산(無機酸)에는 철보다 서서히 녹는다. 비산화성의 산에서는 수소를 유리시킨다. 붉은 질산이나 아질산에는 빨리 녹으나 진한 질산에는 부동태(不動態)로 되어 녹지 않고, 알칼리에는 침식되지 않는다. 보통의 화합물에서 니켈은 2가의 원자가를 취하는데, 0, 1, 3, 4가의 것도 알려져 있다. 수용액 및 수화염은 [Ni(H2O)6]2+에 따라 녹색을 나타낸다. 청자색의 [Ni(NH3)6]2+을 비롯해 다수의 착물이 알려져 있다(특히 디메틸글리옥심킬레이트). 보통의 니켈(β형)은 면심입방격자이며 육방밀집격자(α형)도 있다. α→β의 전이온도는 250℃, 강자성(철보다 약하다), 큐리온도 358℃, 원자반지름 1.25Å,이온반지름 Ni2+ 0.69Å(6배위), 선팽창률 1.279×10-6/deg, 비저항 7.24×10-6Ωcm(20℃), 열전도도 0.21cal/deg · cm · s(0℃)이다. 〔용도〕니켈의 중요한 용도는 합금강에 첨가하는 것으로, 페로니켈 또는 니켈지금(地金)이 사용된다. 니켈도금(鍍金)은 독특하고 아름다운 광택과 내식성(耐蝕性)이 있으며 알칼리성의 염류 수용액에 대해서도 침식되지 않아 각종 도금 중에서도 가장 중요한 위치를 차지하고 있다. 전기통신기 재료로도 널리 쓰이며 판(板) 및 선의 형태로 진공관 재료로 쓰이고, 합금으로서 자성재료 및 전열재료로 사용되고 있다. 비철합금(非鐵合金)으로는 백동 · 양은 · 모넬메탈 · 하스텔로이 · 인코넬 등이 있으며, 내식 · 내열 · 강도 등에 각기 특징이 있으므로 기계장치의 구조재료로 사용된다.

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