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원자번호 28번의 원소 이름인 니켈(nickel)은 ‘악마(혹은 귀신)’라는 뜻의 독일어 단어를 따서 이름 지어진 원소인데, 니켈은 그 이름의 유래와는 달리 다양한 곳에서 아주 요긴하게 사용되는 금속이다. 니켈의 유용성을 반영하듯 니켈 또는 니켈의 원소기호 ‘Ni(니)’가 들어간 용어들이 많이 있는데, 미국의 5센트 동전인 nickel(‘니클’로 발음됨), 전열기 열선인 니크롬선(Nichrome wire), 영구자석 알니코(Alnico), 고대부터 사용해온 백동(白銅, cupro-nickel) 등이 그 예다. 니켈의 약 65%은 내부식성인 스테인리스 강을 만드는 데 사용된다. 또한 니켈 도금은 여전히 많이 사용되는 부식 방지 방법이다. 인류는 기원전 수천 년 전부터 니켈-철로 이루어진 철 운석을 써서 여러 니켈 합금을 만들어 사용하였으나, 니켈 원소를 광석으로부터 처음 분리∙발견한 것은 1751년에 이르러서이다. 니켈에 대해 좀더 알아보기로 하자.
원자번호 28번, 니켈 니켈(nickel) |
원자번호 28번, 니켈. 니켈은 여러 나라에서 동전을 만드는 재료로 사용한 금속으로 유명하다. 현재 미국의 5센트 동전을 부르는 '니클(nickel)'이라는 별명은 1857년 니켈 합금을 사용한 1센트 동전에 붙은 별명을 물려 받은 것이다. |
니켈의 원소 정보. |
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전기 분해로 얻은 니켈 단괴와 니켈 입방체(왼쪽). <출처: (CC)Alchemist-hp at Wikipedia.org>
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화학적 성질
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니켈의 이용
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양은이라 불리는 니켈 은(nickel silver) 또는 독일 은(German silver)은 10~30% Ni, 55~60% 구리(Cu)와 나머지는 아연(Zn)으로 된 합금으로, 은 도금을 하여 식기로 사용하였다. |
백동은 보통 20% 이상의 Ni과 80% 미만의 Cu로 되어 있으며, 동전에 주로 사용되는데 우리나라의 100원과 500원 동전은 25% Ni-75% Cu 합금이다. |
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니켈 도금한 하드디스크. <출처: (CC)AliceLr at wikipedia.org> |
니켈-카드뮴 전지. 리튬 전지가 출현되기 전까지 소형 전자기기에 사용된 2차 전지는 주로 니켈을 이용한 전지였다 <출처: (CC)Boffy b at wikipedia.org> |
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니켈의 표준원자량은 58.6934g/mol이다. 원자의 바닥 상태 전자배치는 1s22s22p63s23p64s13d9 ([Ar]4s13d9) 또는 1s22s22p63s23p64s23d8([Ar]4s23d8) 이다. 화합물에서 주된 산화 수는 +2이나, 0, +1, +3, +4의 상태도 알려져 있다. 지각에서의 존재 비는 약 100~200ppm(0.01~0.02 %)이나, 지구 핵에는 다량 들어있다. 1기압에서 녹는점은 1,455oC이고 끓는점은 약 2,900oC이며, 20oC에서 밀도는 8.908g/cm3, 모스경도는 4.0이다. 20oC에서 전기비저항은 69.3nΩ∙m이며, 열 전도율은 90.9W∙m-1∙K-1이다. 첫 번째, 두 번째, 세 번째 이온화 에너지는 각각 737.1, 1,753, 3,395kJ/mol 이며, 폴링의 전기음성도는 1.91이다. 원자 반경은 124pm이고, Ni2+ 이온(6 배위체)의 반경은 69pm이다. 천연 동위원소에 5가지가 있는데, 58Ni이 68.08%를 차지하며, 모두 안정한 동위원소이다.
분석하려는 성분을 일정 조성의 화합물로 100% 전환시키고 전환된 생성물의 무게에서 분석하고자 하는 성분의 양을 결정하는 정량 분석 방법이다. Ni2+를 다이메틸글리옥심 착화합물 고체로 얻거나, 또는 Cl-를 AgCl 고체로 얻고 이들 고체의 무게에서 Ni2+나 Cl- 양을 구하는 것이 그 예이다.
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