28. Nickel (Ni) – Der Kern der Münzen

0:00 Willkommen zu einer neuen Folge von Wissensreise durch das Periodensystem, deinem Podcast zum Entspannen, Loslassen und lernen. Kennst du schon unsere anderen Schlafreisereien wie Schlafreise durch das Universum oder Schlafreise durch vergessene Welten. Falls noch nicht, lohnt sich ein Blick. Sie nehmen Serien Dich mit auf Stille, Reisen durch Galaxien, versunkene Zivilisationen und die großen Rätsel unserer Existenz. Heute aber sind wir hier bei der Chemie, bei den Elementen, bei den Bausteinen unserer Welt.

0:35 Und heute reisen wir gemeinsam zu einem Element, das in jedem Geldbeutel steckt, das in Flugzeugturbinen glüht, das im Erdkern schlummert und das in Batterien der Zukunft auf seinen großen Auftritt wartet. Nickel, Element Nummer 28 im Periodensystem, Symbol nio, der Kern der Münzen. Nickel ist ein silberglänzendes ferromagnetisches Übergangsmetall. Im Periodensystem steht es in der 10. Gruppe der Nickel Gruppe und in der vierten Periode zwischen Kobalt auf der Linken und Kupfer auf der rechten Seite. Die ordnungszahl 28 bedeutet 28 Protonen im Atomkern, die Atommasse beträgt 58,693 Atommasseneinheiten Nickel besitzt 5 stabile Isotope.

1:28 Von denen Nickel 58 mit einem Anteil von etwa 68% das häufigste ist, was Nickel vom ersten Moment an auszeichnet, ist seine Beständigkeit. Nickel ist äußerst korrosionsbeständig, es bildet an der Oberfläche eine dünne, schützende Oxidschicht, die das Metall vor weiterer Oxidation bewahrt, diese Passivierung, ähnlich wie beim Chrom.

1:54 Macht Nickel zu einem idealen Legierungspartner und Überzugsmaterial zugleich, ist Nickel eines der wenigen Elemente, das bei Raumtemperatur ferromagnetisch ist. Neben Eisen und Kobalt das Dritte der klassischen Ferromagneten. Der Name Nickel hat eine charmante, leicht teuflische Herkunft, er leitet sich ab vom deutschen Bergmannsausdruck Kupfernickel, also Koboldkupfer oder Teufelskupfer. Diesen Namen gaben sächsische Bergleute im 17. Jahrhundert einem rotbraunen Erz, das äußerlich an Kupfererz erinnerte, aber partout kein Kupfer liefern wollte. Die Bergleute, die vergeblich nach dem versprochenen Kupfer schmelzten und stattdessen eine unbrauchbare, übelriechende Schlacke erhielten, schrieben

2:43 das Versagen bösen Geistern, den Nickeln oder Koboldgestalten der deutschen Folklore zu, das Mineral war Nickelin. Nickel, Arsenid n IAS und der darin enthaltene Übeltäter war eben das neue unbekannte Metallnickel. Die wissenschaftliche Entdeckung des Nickels als eigenständiges Element gelingt dem schwedischen Mineralogen und Chemiker Axel Friedrich Kronstedt im Jahr 1751 kronstedt analysierte das Mineral Nickelin in. Aus einer Mine in der Provinz Helsingland und erkannte, dass es ein bislang unbekanntes Metall enthielt. Er isolierte eine neue, silbrig graue Substanz und nannte sie Nickel, in Anlehnung an den Bergmännischen Fluchnamen Kupfernickel Kronstädts Entdeckung war zunächst umstritten.

3:37 Einige zeitgenössische Chemiker bezweifelten, ob Nickel wirklich ein eigenständiges Element sei und vermuteten, es handle sich um eine Mischung aus Kobalt, Eisen, Arsen und anderen bekannten Stoffen. Erst nach weiteren Analysen und der Bestätigung durch andere Forscherinnen und Forscher setzte sich kronstädts Entdeckung durch, er gilt heute als einer der bedeutendsten Mineralogen des 18 Jahrhunderts.

4:05 Und als Begründer der modernen Mineralklassifikation interessant ist, dass Nickel bereits Jahrtausende vor seiner wissenschaftlichen Entdeckung genutzt wurde, ohne dass die Menschen wussten, womit sie es zu tun hatten. Bronzeobjekte aus China, die auf etwa 3500 bis 4000 Jahre alt datiert werden, enthalten bis zu 25% Nickel Münzen des baktrischen Königs Eutidemos zweitens.

4:33 Aus dem zweiten Jahrhundert vor Christus, einem Königreich im heutigen Afghanistan, wurden aus einer Kupfernickellegierung geschlagen und gelten als die ersten absichtlich nickellegierten Münzen der Geschichte. Die Herkunft des Nickels in diesen frühen Legierungen war allerdings unbewusst. Es wurde durch das Verhütten von Nickelhaltigen Kupfererzen eingebracht, ohne dass die Metalurginnen und Metalurgen der Antike das Element kannten.

5:02 Nickel ist ein Mittelhartes, gut verformbares Metall mit einem charakteristischen Silberglanz. Seine Dichte beträgt 8,908 Gramm pro Kubikzentimeter, schwerer als Eisen, aber leichter als Kupfer, der Schmelzpunkt liegt bei 1455 Grad Celsius, der Siedepunkt bei 2913 Grad Celsius. Nickel kristallisiert in einem kubisch flächenzentrierten Gitter KFZ, was ihm gute Duktilität und Verformbarkeit verleiht. Es lässt sich zu dünnen blechen und feinen Drähten auswalzen und ziehen die Kyrietemperatur von Nickel, also die Temperatur, oberhalb derer der Ferromagnetismus verschwindet und das Material paramagnetisch wird, beträgt 358 Grad Celsius. Das ist deutlich niedriger als die Currytemperaturen von Eisen, 770 Grad Celsius und Kobalt 1115

6:04 Grad Celsius. Unterhalb dieser Temperatur sind die magnetischen Momente der Nickelatome spontan parallel ausgerichtet, was zu einer messbaren Magnetisierung führt. Diese magnetische Eigenschaft spielt in verschiedenen technischen Anwendungen eine Rolle, etwa in Aktoren, Magnetventilen. Und bestimmten Sensoranwendungen. Nickel hat eine außergewöhnlich hohe Korrosionsbeständigkeit, nicht nur gegen Luft und Wasser, sondern auch gegen viele Säuren und Laugen in konzentrierter Salpetersäure Passiviert Nickel ebenso wie Eisen und Chrom und zeigt sich daher chemisch äußerst beständig.

6:46 Diese Kombination aus mechanischer Festigkeit, Formbarkeit, Korrosionsbeständigkeit und Hochtemperaturstabilität. Macht Nickel zu einem der Universellsten Industriemetalle? Nickel tritt chemisch vor allem in den Oxidationsstufen 0 + 2 und plus 3 auf, wobei Nickel 2 mit großem Abstand die häufigste und stabilste Form ist.

7:11 Nickel 2 Ionen NI 2 Plus sind in wässriger Lösung charakteristisch blau grün bis grün gefärbt, eine Farbe, die von den Liganten Feldeigenschaften der koordinierten Wassermoleküle herrührt. Nickel 2 Verbindungen sind zahlreich nickelsulfat nis o 4 ist das wichtigste Salz für galvanische Nickelbäder Nickelchlorid NI CL 2 und Nickel Nitrat Nino 32 werden ebenfalls industriell verwendet. Nickeloxid Nio ist ein grünes Pulver und dient als Ausgangsmaterial für Nickellegierungen, Keramikpigmente und Elektroden.

7:53 Eine chemische Kuriosität ist das Tetracarbonylnickel NI Klammer auf Co Klammer zu 4, auch bekannt als Nickelcarbonyl oder Nickel tetracarbonyl. Diese farblose, leicht flüchtige Flüssigkeit entsteht bei Raumtemperatur, wenn reines Nickelmetall mit Kohlenmonoxid in Kontakt kommt. Sie ist extrem giftig, deutlich toxischer als Kohlenmonoxid selbst. Und wurde in einem Prozess namens Mondverfahren genutzt, um höchst reines Nickel herzustellen. Das Nickelcarbonyl wird dabei zunächst aus Unreinem Nickel gebildet und dann an anderer Stelle wieder thermisch zersetzt, wobei reines Nickelmetall zurückbleibt, dieses elegante chemische Trennverfahren, entwickelt von Ludwig Mond, Karl Langer und

8:43 Friedrich Quinke im Jahr 1890. Lieferte erstmals Nickel in einer Reinheit von über 99,9 und 90% Nickel ist das 22. Häufigste Element in der Erdkruste und kommt dort in einer durchschnittlichen Konzentration von etwa 80 Milligramm pro Kilogramm vor. Das ist vergleichbar mit Kupfer, aber deutlich seltener als Eisen oder Aluminium, doch die Erdkruste erzählt nur einen Teil der Geschichte.

9:14 Im Erdmantel ist Nickel erheblich häufiger und im Erdkern, jenem 6400 Kilometer tiefer gelegenen Bereich aus Erstarrtem und flüssigem Eisen, macht Nickel schätzungsweise 5 bis 6% der Masse aus. Damit ist der Erdkern nach Eisen das zweitgrößte Nickelreservoir unseres Planeten, das meiste Nickel der Erde ist also buchstäblich unerreichbar tief unter unseren Füßen eingeschlossen.

9:42 An der Oberfläche findet sich Nickel in 2 Haupttypen von Lagerstätten in sulfidischen Erzen. Vor allem pentlandid FE ni 9, s 8 und in lateritischen Erzen, die durch Verwitterung von ultramafischem Gestein entstehen. Sulfiderze sind historisch gesehen die wichtigste Nickelquelle und besitzen in der Regel höhere Nickelgehalte. Laterite sind mengenmäßig jedoch reichhaltiger und werden zunehmend abgebaut.

10:13 Die bedeutendsten Nickel Lagerstätten befinden sich in Indonesien, den Philippinen, Russland, insbesondere in der Region Norilsk, Kanada, Sudbury Becken in Ontario und Australien, das Sudbury Becken in Kanada ist geologisch hochinteressant, es gilt als einer der ältesten und größten Meteoriteneinschlagskrater der Erde.

10:37 Entstanden vor etwa 1,85 Milliarden Jahren durch den Einschlag eines Asteroiden mit einem Durchmesser von mehreren Kilometern. Der Einschlag, schmolz enorme Mengen an Gestein auf und die daraus entstandenen Magmatischen schmelzen konzentrierten Nickel, Kupfer und Platingruppenmetalle in gewaltigen Sulfitlagerstätten.

10:57 Sudbury produziert noch heute etwa 10% der weltweiten Nickelproduktion. Als direkte Folge eines kosmischen Ereignisses vor fast 2 Milliarden Jahren der bei weitem größte Verbrauchsbereich für Nickel ist die Stahlindustrie, etwa 65 bis 70% der weltweiten Nickelproduktion fließen in die Herstellung von Edelstahl und anderen Nickellegierungen. Nickel ist neben Chrom der wichtigste Legierungspartner im Edelstahl in Austenitischen Edelstählen. Dem häufigsten Edelstahltyp, der in Küchengeräten, medizinischen Instrumenten, chemischen Anlagen und Lebensmittelverarbeitungsmaschinen eingesetzt wird, beträgt der Nickelanteil typischerweise 8% bis 12%. Nickel stabilisiert dabei die kubisch flächenzentrierte Austenitphase des Stahls bei

11:57 Raumtemperatur, was dem Material seine ausgezeichnete Zähigkeit, Schweißbarkeit und Korrosionsbeständigkeit verleiht. Besonders faszinierend sind die sogenannten Superlegierungen auf Nickelbasis, die in Gasturbinen und Strahltriebwerken eingesetzt werden. Diese Legierungen mit Handelsnamen wie Inconell, Hasteloi oder Vasperloi müssen bei Temperaturen von über 1000 Grad Celsius unter extremem mechanischem Stress standhalten, kein anderes metallisches Material erfüllt diese Anforderung so zuverlässig wie Nickel superlegierungen.

12:36 Die Turbinenschaufeln moderner Flugzeugtriebwerke bestehen aus Einkristall, Nickel Superlegierungen, die in aufwendigen Gießverfahren hergestellt werden, sodass das gesamte Schaufelbauteil aus einem einzigen Metallkristall besteht. Ein Meisterwerk der modernen Materialwissenschaft Nickel wird darüber hinaus in kupfernickel Legierungen, Kupronickel für Münzen, Schiffspropeller und Meerwasserrohrleitungen eingesetzt.

13:04 In Nickel Silberlegierungen Neusilber für Besteck, Musikinstrumente und Schmuck sowie als Galvanikschicht zum Schutz und zur Verzierung von Metalloberflächen. Nun kommen wir zum namensgebenden Thema dieser Folge, Nickel im Münzwesen die Verbindung zwischen Nickel und Geld reicht weit zurück, die erste moderne Münze aus reinem Nickel wurde 1881 in der Schweiz geprägt.

13:31 Doch der entscheidende Durchbruch kam in den Vereinigten Staaten. Der amerikanische Nickel, die 0,05€ Münze, besteht seit 1866 aus einer Kupfer Nickel Legierung und ist so untrennbar mit dem Metall verbunden, dass der alltagssprachliche Name des Metalls im Englischen heute der offizielle Name der Münze ist. Der Euro, der seit 2002.

13:56 In den Geldbörsen Europas kursiert ist ein ausgezeichnetes Beispiel für modernen Nickeleinsatz im Münzwesen die äußere Ringschicht der 1€ und 2€ Münzen besteht aus einer Nickel Messing Legierung Kupro Nickel, während der innere Kern aus nordischem Gold, einer Kupfer, Aluminium Nickel, Zink Legierung besteht. Diese Zweikomponentenstruktur mit ihrem charakteristischen Farbkontrast.

14:25 Ist nicht nur ästhetisch ansprechend, sondern dient auch der Fälschungssicherheit, da die spezifischen elektromagnetischen Eigenschaften der verschiedenen Schichten von Automatensystemen präzise erkannt werden können. Nickel ist damit buchstäblich das, was unsere Münzen zusammenhält in einer Zeit, in der die Welt nach alternativen Energiequellen sucht und Millionen von Elektrofahrzeugen auf die Straßen kommen, ist Nickel zu einem der kritischsten.

14:54 Rohstoffe des 21 Jahrhunderts geworden Nickelreiche Kathoden sind ein zentraler Bestandteil moderner Lithium Ionen Batterien, insbesondere der NMC Kathoden, Lithium, Nickel, Mangan, Cobalt, Oxid und der Nca Kathoden, Lithium, Nickel, Cobalt, Aluminium, Oxid Nickel verleiht diesen Kathoden eine hohe Energiedichte. Je mehr Nickel in der Kathodenformel enthalten ist. Desto mehr Energie kann die Batterie pro Kilogramm speichern.

15:27 Tesla Fahrzeuge mit nc A Batterien enthalten bis zu 80% Nickel im Kathodenmaterial der Trend zu Hi Nickel kathoden ist deutlich, während frühe Generationen von NMC Batterien ein nickelmangan Kobalt Verhältnis von 1 zu 1 zu 1 hatten, sind heute Zusammensetzungen mit 8090 oder sogar 94%. Nickelanteil in der Entwicklung diese Entwicklung reduziert den teuren und ökologisch problematischen Kobaltanteil, stellt jedoch gleichzeitig höhere Anforderungen an die thermische und chemische Stabilität. Die Internationale Energieagentur AEA schätzt, dass die Nickel Nachfrage für Batterien bis 2040 um das 40 fache gegenüber 2020 steigen könnte, wenn die Energiewende ihren Schwung beibehält.

16:21 Das stellt erhebliche Anforderungen an die globale Nickelversorgungskette und macht Recycling zu einem zunehmend wichtigen Thema. Nickel spielt in der Biologie eine überraschend wichtige, wenn auch wenig bekannte Rolle. Es ist ein essentielles Spurenelement für zahlreiche Mikroorganismen und Pflanzen, viele Bakterien und Archäea besitzen nickelhaltige Enzyme, die für ihren Stoffwechsel zentral sind, die bekanntesten sind die Hydrogenasen, die.

16:52 Enzyme, die molekularen Wasserstoff h 2 Spalten oder erzeugen, sowie die Urease, die Harnstoff zu Ammoniak und Kohlendioxid hydrolysiert. Nickel ist ein Kofaktor im aktiven Zentrum dieser Enzyme. Für den Menschen ist die Rolle von Nickel als essentielles Spurenelement weniger eindeutig belegt als beispielsweise für Zink oder Eisen, wird aber für möglich gehalten. Sicher ist jedoch, Nickel ist das häufigste Kontaktallergen in der Industriewelt.

17:25 Schätzungsweise 10 bis 20% der Bevölkerung in Europa sind gegenüber Nickel sensibilisiert, bei Frauen ist die Rate deutlich höher als bei Männern, was mit dem häufigeren Tragen von Nickelhaltigen, Ohrringen und Schmuckstücken zusammenhängt. Nickelallergien äußern sich als allergische Kontaktdermatitis.

17:45 Gerötete, juckende, bläschenbildende Hautstellen, typischerweise an den Stellen, die mit dem Metall in Berührung kommen. Die EU Nickelrichtlinie von 1994 und ihre Nachfolgeregelungen schreiben daher strenge Grenzwerte für den Nickelgehalt in Gegenständen vor, die dauerhaft mit der Haut in Kontakt kommen.

18:08 Schmuck, Uhren, Gürtelschnallen, Brillengestelle und ähnliches. Diese Regulierung war eine wichtige Maßnahme des Verbraucherschutzes und hat die Häufigkeit von nickelallergie Neuerkrankungen in Europa nachweislich gesenkt. Nickel ist wie alle Elemente schwerer als Wasserstoff und Helium, ein Produkt stellarer nukleosynthese es entsteht hauptsächlich in massereichen Sternen durch das Siliziumverbrennen kurz vor der Kernkollap Supernova sowie in Typ A Supernova. Interessanterweise ist Nickel 56 ein radioaktives Isotop mit einer Halbwertszeit von nur 6,1 Tagen, das häufigste direkte Produkt der Kernfusionsprozesse in Supernovae. Es zerfällt schnell über Kobalt 56 zu stabilem Eisen 56. Das Leuchten frischer Supernovae

19:06 wird tatsächlich zu einem großen Teil durch den Zerfall von Nickel, 56 und Kobalt 56 angetrieben. In Eisenmeteoriten, jenen metallischen Brocken, die von differenzierten Asteroiden stammen, ist Nickel mit Anteilen von 5 bis über 20% ein wesentlicher Bestandteil. Die charakteristischen Wittmann stettischen Figuren.

19:30 Jene wunderschönen geometrischen Muster, die sichtbar werden, wenn man eine polierte und geätzte Schnittfläche eines Eisenmeteoriten betrachtet, entstehen durch die geordnete Entmischung von Eisen und Nickel beim langsamen Abkühlen des Metalls über Jahrmillionen im Weltraum. Sie sind buchstäblich das Kristallisationsgedächtnis von Planetoiden aus den Anfängen unseres Sonnensystems.

19:55 Auf dem Mond wurden durch Apolloproben nickelhaltige Gesteinsproben zurückgebracht. Die Marsoberfläche enthält ebenfalls messbare Nickelkonzentrationen und auf Asteroiden wie dem metallreichen Psyche der Hauptziel einer gleichnamigen Nasa Mission ist, wird vermutet, dass Nickel neben Eisen das vorherrschende Metall ist.

20:17 Mit einem geschätzten Gesamtwert, der alle bisherigen Vorstellungen sprengt. Nickel ist in modernen Nickel WASSERSTOFFBATTERIEN NIH 2 im Einsatz, die auf der Internationalen Raumstation und in Satelliten Energie speichern. Nickel Metallhydridbatterien Anim Hearts powered für viele Jahre Hybridfahrzeuge wie den Toyota Prius und sind in Wiederaufladbaren Haushaltsbatterien verbreitet.

20:44 Nickelkatalysatoren sind in der chemischen Industrie allgegenwärtig. Sie katalysieren die Hydrierung von Pflanzenölen zu Margarine, die Methanisierung von CO 2 und die Dampfreformierung von Erdgas zu Wasserstoff. Ein Prozess, der die Hälfte des weltweiten Ammoniaks und damit einen wesentlichen Teil des globalen Düngemittels produziert. Nickel ist auch in der Kerntechnik präsent, Nickel Legierungen werden in Druckwasserreaktoren als Strukturmaterial eingesetzt, wo sie extremen Temperaturen. Drücken und radioaktiver Strahlung standhalten müssen und hier an diesem Punkt der Reise möchte ich einen Moment innehalten, denn Nickel führt uns zu einer tiefen Wahrheit über unseren Planeten.

21:32 Dass Nickel in unseren Münzen, in unseren Turbinenschaufeln, in unseren Elektroautobatterien, es stammt aus Lagerstätten, die durch Jahrmilliarden geformt wurden, im suitbury Becken durch einen kosmischen Einschlag vor fast 2 Milliarden Jahren. In Indonesien durch die langsame lateritische Verwitterung von Gesteinen über Millionen von Jahren, in Norilsk durch gewaltige Magmatische Intrusionen, die vor 250000000 Jahren die Erdkruste durchbrachen.

22:04 Nickel ist geerdetes kosmosprojekt Materie, die aus Sternen stammte, sich in Planeten sammelte, in der Tiefe der Erde konzentrierte und schließlich an die Oberfläche gelangte. Der Abbau von Nickel hat seinen Preis in Norilsk, einer der größten Nickel und Palladiumproduktionsstätten der Welt, hat jahrzehntelanger Bergbau und Verhüttung zu einer der schwersten Umweltkatastrophen Russlands geführt.

22:30 Abgestorbene Wälder, versauerter Boden, kontaminierte Flüsse im Jahr 2020 verursachte ein Öl dieselaustritt aus einem Kraftstofftank des Norilsk Nickel Konzerns die Freisetzung von etwa 21000 Tonnen Diesel. In arktische Gewässer ein Desaster für das Ökosystem des Polarkreises und in Indonesien, dem derzeit weltgrößten Nickelproduzenten, werden für den Bergbau auf Sulawesi und Almahera tropische Wälder gerodet, die zu den artenreichsten der Erde gehören.

23:04 Danke, dass du heute dabei warst, bei der Wissensreise durch das Periodensystem, wenn dir diese Folge gefallen hat, würde ich mich sehr freuen, wenn du dem Podcast folgst auf Spotify. Apple Podcasts oder wo immer du deine Lieblingspodcasts hörst. Eine Bewertung von dir ist Gold wert oder vielleicht sollte ich sagen Sie ist Nickel wert, sie hilft nämlich dabei, dass noch mehr neugierige Menschen diese Reisen durch die Welt der Elemente finden, Teile die Folge gerne mit Freundinnen und Freunden, mit Schülerinnen und Schülern, mit allen, die die Welt ein bisschen besser verstehen möchten, bis zur nächsten Wissensreise.

23:44 Bleib neugierig, bleib achtsam und pass gut auf dich und diese wunderbare Erde auf.