니켈

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니켈(₂₈Ni)

개요
영어명	Nickel
표준 원자량 (Ar, standard)	58.6934(4)
주기율표 정보
↑ Ni ↓ Pd Co ← Ni → Cu
원자 번호 (Z)	28
족	10족
주기	4주기
구역	d-구역
화학 계열	전이 금속
전자 배열	[Ar] 3d8 4s2
준위별 전자 수	2, 8, 16, 2
물리적 성질
겉보기	금속성 광택
상태 (STP)	고체
녹는점	1728 K
끓는점	3186 K
밀도 (상온 근처)	8.908 g/cm3
융해열	17.48 kJ/mol
기화열	377.5 kJ/mol
몰열용량	26.07 J/(mol·K)
증기 압력 압력 (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k 온도 (K) 1783 1950 2154 2410 2741 3184
원자의 성질
산화 상태	2, 3 (약염기성 산화물)
전기 음성도 (폴링 척도)	1.91
이온화 에너지	1차: 737.1 kJ/mol 2차: 1753.0 kJ/mol 3차: 3395 kJ/mol
원자 반지름	135 pm (실험값) 149 pm (계산값)
공유 반지름	121 pm
판데르발스 반지름	163 pm
스펙트럼 선
그 밖의 성질
결정 구조	면심 입방정계 (fcc)
음속 (얇은 막대)	4900 m/s (실온)
열팽창	13.4 µm/(m·K) (25 °C)
열전도율	90.9 W/(m·K)
전기 저항도	69.3 n Ω·m
자기 정렬	강자성
영률	200 GPa
전단 탄성 계수	76 GPa
부피 탄성 계수	180 GPa
푸아송 비	0.31
모스 굳기계	4.0
비커스 굳기	638 MPa
브리넬 굳기	700 MPa
CAS 번호	7740-02-0
동위체 존재비 반감기 DM DE (MeV) DP 56Ni 합성 6.075d ε - 56Co γ 0.158 0.811 - 58Ni 68.077% 안정 59Ni 합성 76000y ε ? 59Co 60Ni 26.233% 안정 61Ni 1.14% 안정 62Ni 3.634% 안정 63Ni 합성 100.1y β- 0.0669 63Cu 64Ni 0.926% 안정

니켈(←독일어: Nickel 니켈^[*], 영어: Nickel 니컬^[*])은 화학 원소로 기호는 Ni(←라틴어: Niccolum 니콜룸^[*])이고 원자 번호는 28이며, 10족 원소이다. 녹는점은 1728K이다.

동위 원소

자연계에서 존재하는 니켈 동위 원소로는 ⁵⁸Ni, ⁶⁰Ni, ⁶¹Ni, ⁶²Ni, ⁶⁴Ni가 존재한다. ⁵⁸Ni은 니켈 동위 원소 중에서 68.077%로 자연계에서 가장 많이 차지하는 동위 원소이다. 대부분의 ⁵⁸Ni은 ³⁰P에서 시작된 헬륨 융합 과정을 통해 생성된다. ³⁰P의 헬륨 과정은 ⁵⁴Co에서 멈추는데 이 다음 산물인 ⁵⁸Cu을 형성하려면 에너지를 방출하여 순탄하게 일어나지만 이미 항성의 핵이 응축되기 시작하므로 그리 많은 양이 형성되지 않는다. 하지만 항성의 중심핵이 응축하고 시간적 여유가 없지만 이러한 이유 때문에 ⁵⁸Ni이 니켈 동위 원소들 중 가장 풍부하게 존재하는 것이며, 니켈이 철보다 10배 이상 희귀한 이유가 된다.

⁶⁰Ni은 니켈 동위 원소 중 26.233%로 풍부하게 존재한다. ⁶⁰Ni은 ⁶⁰Fe가 베타 붕괴로 인해 생성되므로 초신성 폭발의 R-과정을 통해 생성한다.

⁶²Ni는 니켈 동위 원소 중 3.634%를 차지하며 항성의 핵융합으로 인해 생성되기도 하며 초신성 폭발을 통해서도 생성한다. 왜냐하면 ⁶²Ni는 모든 원소들 중 핵자간 결합 에너지가 가장 높으므로 가장 안정적 동위 원소이기 때문이다. ( ⁶²Ni의 결합 에너지는 8.794549 MeV, ⁵⁸Fe의 결합에너지는 8.792221 MeV, ⁵⁶Fe의 결합에너지는 8.790323 MeV )

따라서 ⁶²Ni가 항성의 핵융합으로 인해 생성되는 최종 동위 원소이다. 그럼에도 불구하고 ⁶²Ni는 철보다 희귀하며 니켈 동위 원소들 중에서도 희귀하다. 이유는 ³⁰P의 헬륨 과정은 ⁵⁴Co를 형성할 때에 항성의 중심핵은 응축하기 시작한다. 그 다음 산물인 ⁵⁸Cu는 에너지를 방출하므로 순탄하게 일어나지만 이미 항성의 중심핵이 응축하기 시작하여 시간이 많지 않으므로 ⁵⁸Ni은 많은 양이 형성되지 않는다. 그 다음 산물인 ⁶²Ga은 ⁵⁸Cu보다 결합 에너지가 낮기 때문에 에너지를 흡수해야 생성되며, ⁵⁸Cu에 비해 형성될 시간적 여유가 더욱 더 없으므로 미량 생성된다. 형성된 ⁶²Ga은 어마어마한 에너지를 내뿜는데 3번의 B+ 붕괴를 통해 총 14.75 MeV의 엄청난 에너지를 내뿜고 ⁶²Ni로 붕괴한다. 따라서 ⁶²Ni는 항성의 핵융합을 통해서도 생성되지만 상당비율이 초신성 폭발을 통해서 생성된다.

⁶¹Ni과 ⁶⁴Ni는 초신성 폭발의 R-과정을 통해 생성된다.

주요 성질

니켈은 은백색의 강한 광택이 있는 금속이다. 철족 원소로 단단하며 가단성과 연성이 있다. 황 화합물인 침상니켈석이나 비소 화합물인 홍비니켈석, 황/비소 화합물인 황비니켈석 광물에서 산출된다.

공기 중에서 변하지 않고, 산화 반응을 일으키지 않아 도금이나 합금 등을 통해 동전의 재료로 사용된다. 자성을 띠며 코발트와 함께 산출된다.

니켈은 강자성을 띠는 다섯 원소 중 하나이다.

일반적인 산화 상태는 +2로, 0, +1, +3 상태도 관찰된다.

니켈-62은 존재하는 원소 중 가장 안정성이 뛰어난 핵종으로, 그 다음은 철-58이다.

지구에서의 존재

니켈은 지구의 외핵과 내핵의 성분 중 하나이다. 지각에는 84ppm이 존재하지만 지구 자체에는 1.83%가 존재하는데 지구 내핵의 5.8%가 니켈로 이루어져 있다.

외부 링크

• “니켈”. 《네이버캐스트》. 
• (영어) 니켈 - WebElements.com