Nikel Nedir, Nerelerde Kullanılır?
Nikel, gümüşü andıran görünümü ile değerli bir metaldir. Endüstride ve tıp başta olmak üzere birçok sektörün önemli bir hammaddesidir.
Nikel, madeni paralardan otomotiv sektörüne kadar kullanım alanı geniş bir metaldir. Türkiye, nikel bakımından fakir bir ülkedir ve bu sebeple nikel ihtiyacı için dışa bağımlıdır. Dünyada nikel talebi teknolojideki gelişmelere doğru oranla giderek artıyor. Çıkarılması ve işlenmesindeki zorluklar sebebiyle değeri daha da artan nikelin üretilmesinden insan sağlığına etkilerine kadar birçok bilgiyi makalemizde bulabilirsiniz.
Nikelin Tarihçesi
Nikelin geçmişinin MÖ 20 yılına kadar dayandığı tahmin ediliyor. Eski Çin kaynaklarında MÖ 1500’li yıllarda beyaz nikel kullanıldığına dair bilgiler yer alıyor. Bazı kaynaklarda MÖ 3000’li yıllarda Çinlilerin nikel filizlerini eriterek silah ve şamdan yaptıklarını belirtir. Ancak tarihte görünüş olarak benzerlikleri sebebiyle gümüş ile karıştırılan nikelin tam olarak hangi tarihlerden itibaren kullanıldığını belirlemek neredeyse imkânsız. Nikelin kayıtlara geçmesi ise 17. yüzyılda gerçekleşiyor. 1751 yılında İsveçli mineralog ve kimyager Baron Axel Fredrik Cronstedt tarafından keşfedilmiştir. Cronstedt, bakırı nikoletinden izole etmeye çalışırken nikel elde etti. Saf nikelden ilk madeni para 1881 yılında İsviçre’de üretilmiştir. Nikelin işlendiği ilk metalürjik tesis 1824 yılında Avusturya’da kurulmuştur. 1865 yılından Yeni Kaledonya Adaları’nda zengin nikel yatakları bunmuştur. Bazı tarihi sikkelerde de nikel içeriğine rastlanmıştır.
Nikelin Kimyasal Özellikleri
Simgesi “Ni” olan nikelin atom numarası 28, atom kütlesi 58,69, atom yarıçapı 135 pm’dir. 1455 derecede erir. Oldukça sert ve katıdır. Periyodik cetvelde geçiş metalleri arasında yer alır. Parlak, altın rengini andıran, karışık metalik ve gümüş-beyaz rengi olan alaşım bir metaldir. Bakır, krom, alüminyum, kurşun, kobalt, altın ve gümüş gibi metallerle oluşturulan birçok alaşımda kullanılır. Kristal yapısı yüzey merkezli kübiktir. Pentlandit içinde demir ve kükürtle ile; milerit içinde kükürt ile; nikelinin içinde arsenik ile birlikte bulunur. Manyetik alan içinde negatif yönde bir miktar boyut değiştirir.
Nikelin yeryüzüne, gökyüzünden düşen meteor taşlarından geldiği varsayılıyor. Doğada saf nikel bulunmaz, genelde kobalt ile birlikte oluşur. Dünya çekirdeğinde yoğun olarak nikel bulunduğu tahmin edilmektedir. Derin katmanlarda yüksek oranda nikel bulunur; ancak bu katmanlara ulaşılamadığı için yeryüzüne daha yakın katmanlarda bulunan nikelin silikat ve sülfatlı bileşikleri olan garnierit, pyrrotin ve nikelin adlı bileşiklerden nikel üretilmektedir. İki tür maden yataklarından elde edilir. Bunlardan birincisi; temel mineralleri limonit ve garnierit olan lateritik yataklardır. İkincisi ise; ana minerali pentlandit olan magmatik sülfit yataklarıdır. Nikel rezervlerinin yüzde 60’i lateritik yataklarından; yüzde 40’si ise pentlandit, sülfit ve kükürt bileşiklerinden elde edilir.
Hangi Alanlarda ve Ürünlerde Kullanılır?
Nikel alaşımları ve süper alaşımlarının kullanıldığı alanlar oldukça fazla. Yüz yıla yakın bir süredir endüstride kullanılıyor. Nikelin bulunduğu özel alaşımlar, endüstriyel ve son kullanıcı ürünlerin hammaddesidir. Nikel ve krom alaşımları yüksek sıcaklıklarda oksitlenmeyi önler, bu sebeple elektrik fırınlarında ısıtıcı olarak kullanılır.
Nikel, soğuk ve sıcak olarak işlenebilir, kaynak edilebilir, tornada kullanılabilir, tel ve levha haline getirilebilir. Toz nikel önemli bir indirgeme katalizörüdür. Yüksek sıcaklıklarda ve sıfırın altındaki derecelerde mukavemetini korur. Fiziksel özellikleri yumuşak çeliğe benzer; korozyona direnci çelikten fazladır.
Kimya endüstrisinde nikel alaşımları olarak metal korozyona maruz kalan yerler, kostik solisyonların korunması, petrol ürünleri başlıca kullanım alanlarıdır. Mekanik ve fiziksel özellikleri oldukça iyidir. Bu sebeple kaplama olarak da önemli bir metaldir. Nikel kaplama malzemeleri korozyon ve paslanmayı önler. Nikel kaplamaların diğer metalleri koruyucu özelliği vardır. Bu sebeple özellikle elektrolize kaplamaların üretiminde nikelin önemli bir payı bulunuyor. Nikelin süper alaşımları; uçak ve gemi endüstrisinde yüksek sıcaklıklarda basınç ve korozyona maruz kalan gaz türbinleri, jet motorları, uçakların bazı alanlarındaki kaplamalarda, uçaklarda elektrolizle yapılan kaplamalarında, gemilerde tuz korozyonuna maruz kalan alanlardaki kaplamalarda; nikel levhalar elektrikli kaplama işlemlerinde anot, toz nikel de hidrojenleme işlemlerinde katalizör olarak, nikel kaplama banyosunda elektrolit olarak kullanılıyor.
Ayrıca sıvı ve katı yağlarda hidrojenasyonu sağlamak için kullanılırken, batarya ve yakıt hücrelerinde, seramik malzemelerde, emaye ile demir arasında bağlayıcı madde olarak; cama yeşil rengi vermek için; korozyona dirençli alaşımlarda; deniz suyundan tatlı su üretimi yapılan arıtma ve dönüştürme tesislerinde; araçlarda kullanılan zırhların alaşımlarında nikel ve alaşımlarından faydalanılıyor.
Nikelin kullanıldığı bazı ürünleri şöyle sıralayabiliriz: Madeni paralar, çatal, kaşık, bıçaklar, metal mutfak aletleri; çekiç, pense, tornavida gibi aletler; hastanelerde kullanılan neşter, bıçak gibi ameliyat aletleri, paslanmaz çelik, mıknatıs, pil, batarya, akümülatör, araç motor gövdeleri, motor parçalarında, laboratuar cihazlarında, süt makineleri…
Bazı nikel alaşımlarını ve kullanım alanlarını da şöyle sayabiliriz:
Bakır-nikel alaşımı olan Kupro nikel, çatal bıçak gibi mutfak aletleri yapımında; demir-nikel alaşımı olan İnvar, saati, ölçü aletleri, meteoroloji ve topografya aletleri yapımında; çelik-nikel-krom alaşımı paslanmaz çelik üretiminde; nikel-krom alaşımı ise, otomobil ve lokomotif endüstrisi gibi otomotiv sektöründe kullanılan birçok parçanın üretiminde kullanılır.
Nerelerde Bulunur?
Nikel rezervi dünyada en fazla Kanada ve Rusya’da bulunmaktadır. Fransa’nın denizaşırı toprağı olan Büyük Okyanus’taki Yeni Kaledonya adalarında da zengin nikel yatakları bulunur. Yeni Kaledonya nikel yılda ortalama 60 bin tonluk üretimle dünya nikel üretiminde dördüncü sıradadır. Amerika Birleşik Devletleri (ABD), Endonezya, Filipinler, Avustralya, Madagaskar, Papua Yeni Gine, Brezilya, Güney Afrika, ve Küba gibi ülkelerde de nikel yatakları bulunuyor.
Dünyadaki nikel rezervinin 140 milyon ton olduğu tahmin ediliyor. İşlenebilir nikel rezervinin yüzde 40’ı Küba, Rusya ve Çin’de bulunur. Gelişmekte olan ülkelerde bu oran yüzde 30 civarındadır.
Türkiye’de ise lateritik, sülfit bileşikli nikel oluşumları vardır. Türkiye’deki nikel yatakları Manisa’nın Turgutlu, Çaldağ ve Gördes bölgeleri; Eskişehir’in Mihalıççık ilçesi ve Yunusemre bölgelerinde; Uşak ve Banaz çevresi; Bitlis ve Pancarlı çevresinde; Bursa, Orhanlı ve Yapköydere bölgelerinde; Sivas’ın Divriği ilçesi ve Güneş bölgesi; Bolu, Mudurnu ve Akçaalan çevrelerinde bulunuyor.
En ekonomik nikel oluşumları Manisa’nın Çaldağ bölgesindeki oluşumlardır. Diğer nikel yatakları düşük tenörlüdür ve ekonomik değildir. Türkiye’de işlenebilir nikel yatağı bulunmadığı için nikel madenciliği yapılamıyor. Bu sebeple nikel ihtiyacı ithalat yoluyla karşılanıyor. Yıllık 2 bin civarında nikel ithalatı yapılmaktadır.
Nikel Alerjisi ve Zehirlenmesi Nedir?
Nikel alerjisi, alınan bazı gıdalarda bulunan nikelden kaynaklanmaktadır. Türkiye’de nüfusun tahmini olarak yüzde 15’inin nikel alerjisi yaşadığı; bu oranın yüzde 30’unun ise nikel içeren gıdaları tükettiklerinde alerjik durumlarla karşılaştıkları tespit edilmiştir. Nikel içeren fındık, çikolata, bazı etler, bazı meyve ve sebzeler, bazı deniz kabukları ve ürünleri tüketimi sebebiyle nikel alerjisi oluşabilmektedir.
Nikel alerjisi sonucu atopik ciltlerde egzama, deri egzamaları oluşumu, yorgunluk ve bedensel zayıflık, baş ağrısı gibi belirtiler ortaya çıkabilir. Nikel alerjisinin tespiti için özel bir tanı testi uygulanıyor. Bu testte alerjik durum yaşayan kişiden alınan kan örneğinden laboratuar ortamında bağışıklık hücreleri izole edilerek hücre kültürü oluşturuluyor. Ardından nikel ile temas ettirilerek kişinin canlı hücrelerinin reaksiyonu ölçülüyor.
Ev aletlerinde kullanılan nikel, çeşitli şekillerde insan vücuduna girebiliyor. Örneğin Tencere, ısıtıcılar, kahve makineleri gibi mutfak malzemelerinde bulunan nikel ısıya maruz kaldığında açığa çıkıp yemek ve gıdalara karışabiliyor. Kahve makinelerinden hazır kahveden 10 kat daha fazla nikel bulunmaktadır. Gıdalardaki nikel miktarını değiştirmek mümkün olmadığı için nikel alerjisi yaşayan kişilerin bu tür gıdaları altıkları miktarlara dikkat etmeleri gerekiyor. Bazı takılarda da nikel kullanılmaktadır. Bu takıları kullananlarda da nikel alerjisi oluşabilir.
Vücutta nikel birikimi sonucu ortaya çıkan nikel zehirlenmesinin ise en büyük sebebi endüstriyel kirlenmedir. Bu kirlenme sebebiyle bazı gıdalara nikel bulaşmaktadır. İnsan vücudunda doku ve organlarda biriken nikel zehirlenmelere yol açmaktadır. Lenf bezinde biriken nikel, prolaktin hormonunun salgılanmasını azaltır. Pankreasta biriken nikel ise insülin salgılanmasını azaltarak kandaki şeker dengesini bozar. Akciğerde birikmesi ise kanseri tetikleyen bir unsur olarak karşımıza çıkıyor.
Öte yandan, nikel içeriği yüksek olan bazı gıdalar şunlardır; beyaz peynir, sucuk, salam, ciğer, son balığı, midye, çikolatalar, meyve içerikli tatlılar, fındık, fıstık, badem, meyan köklü şekerli ürünler, çay, kakao, alkollü içecekler, tahıl ve kepek ekmekleri, fasulye, ıspanak, lahana, maydanoz, muz, kiraz erik.
