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鎳

Nickel

礦物下的一個物種

鎳（ㄋㄧㄝˋ）是一種化學元素，化學符號為Ni，原子序數為28。它是一種有光澤的銀白色金屬，其銀白色帶一點淡金色。鎳屬於過渡金屬，質硬，具延展性。純鎳的化學活性相當高，這種活性可以在反應表面積最大化的粉末狀態下看到，但大塊的鎳金屬與周圍的空氣反應緩慢，因為其表面已形成了一層帶保護性質的氧化物。即使如此，由於鎳與氧之間的活性夠高，所以在地球表面還是很難找到自然的金屬鎳。地球表面的自然鎳都被封在較大的鎳鐵隕石裏面，這是因為隕石在太空的時候接觸不到氧氣的緣故。在地球上，這種自然鎳總會和鐵結合在一起，這點反映出它們都是超新星核合成主要的最終產物。一般認為地球的地核就是由鎳鐵混合物所組成的。鎳的使用（天然的隕鎳鐵合金）最早可追溯至公元前3500年。阿克塞爾·弗雷德里克·克龍斯泰特於1751年最早分離出鎳，並將它界定為化學元素，儘管他最初把鎳礦石誤認為銅的礦物。鎳的外語名字來自德國礦工傳說中同名的淘氣妖精（Nickel，與英語中魔鬼別稱"Old Nick"相近），這是由於鎳銅礦不能用煉銅的方法煉出銅來，所以被比擬成妖魔。鎳最經濟的主要來源為鐵礦石褐鐵礦，含鎳量一般為1-2%。鎳的其他重要礦物包括矽鎂鎳礦及鎳黃鐵礦。鎳的主要生產地包括加拿大的索德柏立區（一般認為該處是隕石撞擊坑）、太平洋的新喀里多尼亞及俄羅斯的諾里爾斯克。由於鎳在室溫時的氧化緩慢，所以一般視為具有耐腐蝕性。歷史上，因為這一點鎳被用作電鍍各種表面，例如金屬（如鐵及黃銅）、化學裝置內部及某些需要保持閃亮銀光的合金（例如鎳銀）。世界鎳生產量中的約6%仍被用於抗腐蝕純鎳電鍍。鎳曾經是硬幣的常見成份，但現時這方面已大致上被較便宜的鐵所取代，尤其是因為有些人的皮膚對鎳過敏。儘管如此，英國還是在皮膚科醫生的反對下，於2012年開始再使用鎳鑄造錢幣。只有四種元素在室溫時具有鐵磁性，鎳就是其中一種。含鎳的鋁鎳鈷合金永久磁鐵，其磁力強度介乎於含鐵的永久磁鐵與稀土磁鐵之間。鎳在現代世界的的地位主要來自於它的各種合金。全世界鎳產量中的約60%被用於生產各種鎳鋼（特別是不鏽鋼）。其他常見的合金，還有一些的新的高溫合金，就幾乎就佔盡了餘下的世界鎳用量。用於製作化合物的化學用途只佔了鎳產量的不到3%。作為化合物，鎳在化學製造有好幾種特定的用途，例如作為氫化反應的催化劑。某些微生物和植物的酶用鎳作為活性位點，因此鎳是它們重要的養分。

硬度:

3.5

關於鎳的一般資訊

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鎳的物理特性

顏色

白色，亮銀色

硬度

3.5 , 柔軟

口袋裡的AI岩石專家

鎳的化學特性

化學式

列出的元素

常見雜質

Fe,Co

鎳的特徵

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鎳的形成

在地球上，鎳最常與硫和鐵組合在五色石中，與硫組合在鏽鐵礦中，與砷組合在紅砷鎳礦中，與砷和硫組合在鎳方鉛礦中。鎳通常在鐵隕石中以鎔合態和鍵合態的合金形式存在。鎳在隕石中的存在首次於1799年由法國化學家約瑟夫-路易斯•普魯斯特在西班牙工作時發現。普魯斯特分析了在1783年被米蓋爾•魯賓•德塞里斯獲得的阿根廷坎波德爾西埃洛隕石的樣本，發現其含有大約10%的鎳和鐵。鎳主要從兩種類型的礦床中開採。第一種是紅土礦，主要礦物混合物是鎳鐵石和加尼利特（一種各種含水鎳和富鎳矽酸鹽的混合物）。第二種是岩漿硫化礦床，主要礦物是五色石:(Ni,Fe)9S8。印尼和澳大利亞擁有最大的估計儲量，佔全球總量的43.6%。全球陸地資源中，鑒定的平均鎳含量為1%或以上的資源至少130萬噸（約已知儲量的兩倍）。約60%存在於紅土礦中，40%存在於硫化礦床中。基於地球物理證據，大部分地球上的鎳被認為位於地球的外核和內核。鎔合態和鍵合態是天然存在的鐵鎳合金。對於鎔合態，合金通常的比例為90:10到95:5，雖然可能存在雜質（如鈷或碳），而對於鍵合態，鎳含量在20%到65%之間。鎔合態和鍵合態也存在於鎳鐵隕石中。

鎳的文化意義

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鎳的用途

現時美國鎳用途佔產量的比例如下：46%用於生產鎳鋼，34%用於生產非鐵合金及高溫合金，14%用於電鍍，剩下的6%則屬其他用途。鎳被用於各種特定及容易認出的工業品及消費品，其中包括不鏽鋼、鋁鎳鈷磁鐵、硬幣、蓄電池、電吉他弦線、麥克風收音盒及多種特殊合金。特別需要強調的是，鎳是一種合金金屬，它的主要用途是鎳鋼及鎳鑄鐵，而它們的種類繁多。鎳還被廣泛用於其他合金，例如鎳黃銅及鎳青銅，及含有各種金屬元素的其他合金（如英高鎳、英高合金、莫內爾合金及鎳蒙克合金），而各種合金元素則包括銅、鉻、鋁、鉛、鈷、銀及金。由於鎳具有良好的抗腐蝕性，所以以前的人偶爾會用鎳來代替裝飾用的銀。1859年開始，有些國家偶爾會把鎳用作便宜的鑄幣原料（見上文），但到了20世紀後期硬幣中的鎳基本已被較便宜不鏽鋼（即鐵）所取代，而美國硬幣則是這趨勢中重要的例外。對某些貴金屬而言，鎳是一種極佳的合金用劑，因此鎳被用於所謂的火試金法，專門探收各種鉑系元素。就這一點而言，鎳能夠從鉑系元素的礦石中探收到全部六種的元素，甚至還能稍微地探收到一點金。高通量的鎳礦也可能從事其他鉑系元素的開採（主要是鉑和鈀），這類礦場的例子有俄羅斯的諾里爾斯克和加拿大的索德柏立盆地。發泡鎳及網格鎳可被用於鹼性燃料電池的氣體擴散電極。鎳及其合金常被用作氫化反應的催化劑。雷尼鎳是一種常用的鎳催化劑形式，它是一種有多孔結構的鎳鋁合金，但很多時候也會用其他催化劑，例如相關的「雷尼型」催化劑。鎳是一種天然的磁致伸縮材料，亦即是說，在磁場下這種材料的長度會有少許改變。而就鎳的個案而言，長度的變化是減少的（即材料收縮），又稱負磁致伸縮，輻度約為一百萬分之五十。鎳也被用於燒結碳化鎢或其他硬金屬工業品，用量約為重量的6-12%。鎳可使碳化鎢帶磁性，並為燒結碳化鎢部件提供抗腐蝕性，不過它的硬度就比燒結用的鈷要低。鎳氫電池，可充電重複使用的環保電池。