Was ist Nickel?
Nickel (Symbol Ni) ist Element 28 im Periodensystem, ein Übergangsmetall in Periode 4, Gruppe 10. Zäh, korrosionsbeständig und magnetisch — und der zweitgrößte Bestandteil von rostfreiem Stahl. Bei Raumtemperatur ist es fest.
Die Geschichte
Was Nickel ist und wie wir es gefunden haben
Nickel ist das zähe, korrosionsbeständige Metall, das die moderne Welt reibungslos am Laufen hält. Dieses silberweiß glänzende Übergangsmetall ist so langlebig und vielseitig, dass es für alles verwendet wird – von den Münzen in Ihrer Tasche bis zum Edelstahl in Kernreaktoren. Benannt nach „kupfernickel“ (Kupfer des Alten Nick) von frustrierten deutschen Bergleuten, die aus nickelhaltigen Erzen kein Kupfer gewinnen konnten, ist dieses Element für die moderne Technologie unverzichtbar geworden. Nickel wurde 1751 vom schwedischen Chemiker Axel Fredrik Cronstedt entdeckt und wegen seines ähnlichen Aussehens in Erzen zunächst mit Kupfer verwechselt. Was Nickel wirklich bemerkenswert macht, ist seine außergewöhnliche Korrosionsbeständigkeit und seine Fähigkeit, auch bei sehr hohen Temperaturen seine Festigkeit zu bewahren. Es widersteht Meerwasser, Säuren und Laugen, die andere Metalle zerstören würden, und eignet sich daher hervorragend für maritime Anwendungen und die chemische Verarbeitung. Deshalb ist Nickel wichtig: Es ist ein entscheidender Bestandteil der gängigsten Edelstähle und macht 8–12 % austenitischer Edelstahllegierungen aus. Ohne Nickel kann Stahl zwar immer noch rostfrei sein (ferritische Sorten enthalten wenig oder keines), austenitische Sorten würden aber einen Großteil ihrer Zähigkeit und Umformbarkeit verlieren. Das bedeutet, dass Nickel buchstäblich unsere Infrastruktur zusammenhält – von Küchenspülen über Chemieanlagen bis zur Internationalen Raumstation. Nickel besitzt außerdem faszinierende magnetische Eigenschaften. Wie Eisen und Cobalt ist es ferromagnetisch, verliert seinen Magnetismus jedoch bei 358°C (der sogenannten Curie-Temperatur). Diese Eigenschaft wird in einigen automatischen Temperaturregelungen genutzt. Nickel kann außerdem auf einzigartige Weise gasförmigen Wasserstoff aufnehmen, wodurch es für die Wasserstoffspeicherung und Brennstoffzellenanwendungen nützlich ist. Eine der beeindruckendsten Eigenschaften von Nickel ist seine Rolle bei der Herstellung von Formgedächtnislegierungen wie Nitinol (Nickel-Titan). Diese „intelligenten Metalle“ können sich an ihre ursprüngliche Form erinnern und bei Erwärmung in diese zurückkehren, wodurch sie sich hervorragend für medizinische Stents, Brillengestelle und Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt eignen.
Die Entdeckung von Nickel
Das täuschende Kupfererz
Axel Fredrik Cronstedt (1722–1765), ein schwedischer Mineraloge, entdeckte Nickel 1751 bei dem Versuch, Kupfer aus Kupfernickelerz zu gewinnen (heute als Nickelin, NiAs, bekannt). Deutsche Bergleute hatten dieses problematische Erz „Kupfernickel“ genannt, weil es Kupfererz ähnelte, jedoch kein Kupfer lieferte und beim Schmelzen giftige Arsendämpfe freisetzte.
Systematische Untersuchung
Cronstedts sorgfältige Analyse zeigte, dass Kupfernickel ein zuvor unbekanntes weißes Metall mit Eigenschaften enthielt, die sich von allen bekannten Elementen unterschieden. Bei seinen Isolierungstechniken wurde das Erz geröstet, um Arsen zu entfernen, und anschließend das entstandene Oxid mit Holzkohle reduziert, um metallisches Nickel zu erzeugen.
Industrielle Entwicklung
Die kommerzielle Nickelproduktion begann in den 1860er-Jahren mit der Entwicklung der Verarbeitung von Lateriterzen aus Neukaledonien. Die Entdeckung der Sudbury-Lagerstätten im Jahr 1883 im Zuge des Eisenbahnbaus verwandelte Nickel von einer Laborrarität in einen strategischen Industriestoff und ermöglichte die Entwicklung von Edelstahl und der modernen Metallurgie.