Nickel | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Appearance | Lustrous, metallic, and silver with a gold tinge | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Standard atomic weight Ar°(Ni) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Nickel in the periodic table | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Atomic number (Z) | 28 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Group | group 10 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Period | period 4 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Block | d-block | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Electron configuration | [Ar] 3d8 4s2 or [Ar] 3d9 4s1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Electrons per shell | 2, 8, 16, 2 or 2, 8, 17, 1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Physical properties | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Phase at STP | solid | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Melting point | 1728 K (1455 °C, 2651 °F) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Boiling point | 3003 K (2730 °C, 4946 °F) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Density (at 20° C) | 8.907 g/cm3 [3] | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
when liquid (at m.p.) | 7.81 g/cm3 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Heat of fusion | 17.48 kJ/mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Heat of vaporization | 379 kJ/mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Molar heat capacity | 26.07 J/(mol·K) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Vapor pressure
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Atomic properties | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Oxidation states | common: +2 −2,? −1,[4] 0,? +1,[5] +3,[4] +4[6] | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Electronegativity | Pauling scale: 1.91 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ionization energies |
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Atomic radius | empirical: 124 pm | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Covalent radius | 124±4 pm | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Van der Waals radius | 163 pm | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Spectral lines of nickel | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Other properties | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Natural occurrence | primordial | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Crystal structure | face-centered cubic (fcc) (cF4) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Lattice constant | a = 352.41 pm (at 20 °C)[3] | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Thermal expansion | 12.83×10−6/K (at 20 °C)[3] | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Thermal conductivity | 90.9 W/(m⋅K) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Electrical resistivity | 69.3 nΩ⋅m (at 20 °C) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Magnetic ordering | ferromagnetic | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Young's modulus | 200 GPa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Shear modulus | 76 GPa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Bulk modulus | 180 GPa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Speed of sound thin rod | 4900 m/s (at r.t.) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Poisson ratio | 0.31 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Mohs hardness | 4.0 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Vickers hardness | 638 MPa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Brinell hardness | 667–1600 MPa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CAS Number | 7440-02-0 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
History | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Discovery and first isolation | Axel Fredrik Cronstedt (1751) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Isotopes of nickel | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Nickel is a chemical element; it has symbol Ni and atomic number 28. It is a silvery-white lustrous metal with a slight golden tinge. Nickel is a hard and ductile transition metal. Pure nickel is chemically reactive, but large pieces are slow to react with air under standard conditions because a passivation layer of nickel oxide forms on the surface that prevents further corrosion. Even so, pure native nickel is found in Earth's crust only in tiny amounts, usually in ultramafic rocks,[8][9] and in the interiors of larger nickel–iron meteorites that were not exposed to oxygen when outside Earth's atmosphere.
Meteoric nickel is found in combination with iron, a reflection of the origin of those elements as major end products of supernova nucleosynthesis. An iron–nickel mixture is thought to compose Earth's outer and inner cores.[10]
Use of nickel (as natural meteoric nickel–iron alloy) has been traced as far back as 3500 BCE. Nickel was first isolated and classified as an element in 1751 by Axel Fredrik Cronstedt, who initially mistook the ore for a copper mineral, in the cobalt mines of Los, Hälsingland, Sweden. The element's name comes from a mischievous sprite of German miner mythology, Nickel (similar to Old Nick). Nickel minerals can be green, like copper ores, and were known as kupfernickel – Nickel's copper – because they produced no copper.
Although most nickel in the earth's crust exists as oxides, economically more important nickel ores are sulfides, especially pentlandite. Major production sites include the Sudbury region, Canada (which is thought to be of meteoric origin), New Caledonia in the Pacific, Western Australia, and Norilsk, Russia.[11]
Nickel is one of four elements (the others are iron, cobalt, and gadolinium)[12] that are ferromagnetic at about room temperature. Alnico permanent magnets based partly on nickel are of intermediate strength between iron-based permanent magnets and rare-earth magnets. The metal is used chiefly in alloys and corrosion-resistant plating.
About 68% of world production is used in stainless steel. A further 10% is used for nickel-based and copper-based alloys, 9% for plating, 7% for alloy steels, 3% in foundries, and 4% in other applications such as in rechargeable batteries,[13] including those in electric vehicles (EVs).[14] Nickel is widely used in coins, though nickel-plated objects sometimes provoke nickel allergy. As a compound, nickel has a number of niche chemical manufacturing uses, such as a catalyst for hydrogenation, cathodes for rechargeable batteries, pigments and metal surface treatments.[15] Nickel is an essential nutrient for some microorganisms and plants that have enzymes with nickel as an active site.[16]
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