નિકલ : આવર્તક કોષ્ટકના 10મા (અગાઉ VIIIA) સમૂહમાં આવેલું સંક્રમણ ધાતુતત્વ. સંજ્ઞા Ni, પરમાણુક્રમાંક 28 અને પરમાણુભાર 58.6934 પૃથ્વીના પોપડામાં તેનું પ્રમાણ 0.008 % છે. જ્યારે આગ્નેય (igneous) ખડકોમાં તે 0.01 % છે. નિકલ મુખ્યત્વે રશિયા, અમેરિકા (ઑન્ટેરિયો), કૅનેડા, ઇન્ડોનેશિયા, ઑસ્ટ્રેલિયા, દ. આફ્રિકા, ક્યૂબા તથા નૉર્વેમાં મળી આવે છે. તેની મુખ્ય ખનિજોમાં પેન્ટલેન્ડાઇટ (Ni,Fe)9, ગાર્નિયેરાઇટ (NiMg)SiO3.nH2O અથવા [(NiMg)6(OH)6Si4O11·H2O)], નિકલ ગ્લાન્સ (NiAsS) અને નિકોલાઇટ(NiAs)ને ગણાવી શકાય. કેટલાક ઉલ્કાપિંડો- (meteorites)માં તેનું પ્રમાણ 20 % જેટલું હોય છે. નિકલને ધાતુસ્વરૂપે સ્વીડિશ વૈજ્ઞાનિક કૉન્સ્ટેટે 1751માં મેળવ્યું હતું.
આયર્ન, કોબાલ્ટ અને નિકલના રાસાયણિક ગુણધર્મો લગભગ સરખા હોય છે. પ્લૅટિનમ સમૂહની ધાતુઓ(Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt)ના ભૌતિક તેમજ રાસાયણિક ગુણધર્મો આયર્ન, કોબાલ્ટ અને નિકલ કરતાં ખૂબ જ જુદા છે.
નિકલ ચાંદી જેવી સફેદ, તન્ય (ductile), ટિપાઉ (આઘાતવર્ધનીય) (malleable) અને કઠોર (tough) ધાતુ છે. તેનાં બે સ્વરૂપો a (hcp), અને b (fcc) જાણીતાં છે. તેના કેટલાક ભૌતિક ગુણધર્મો નીચે પ્રમાણે છે :
ઇલેક્ટ્રૉનીય સંરચના 1s22s22p63s23p63d84s2
| ગ.બિં. (°સે.) | 1455 |
| ઉ.બિં (°સે.) | 2920 |
| ઘનતા (20°સે.) (ગ્રા./ઘ. સેમી) | 8.908 |
| આયનિક ત્રિજ્યા (નેમી) | |
| Ni+2 | 0.072 |
| Ni+3 | 0.062 |
| સહસંયોજક ત્રિજ્યા (નેમી.) | 0.115 |
| આયનીકરણ વિભવ (eV) | |
| પ્રથમ ઇલેક્ટ્રૉન | 7.635 |
| દ્વિતીય ઇલેક્ટ્રૉન | 18.168 |
| ઉપચયન-વિભવ (વોલ્ટ) | |
| Ni ⇄ Ni+2 + 2e | 0.25 |
| Ni + 2OH– ⇄ Ni(OH)2 + 2e | 0.66 |
| Ni(OH)2 + 2OH– ⇄ NiO2 +2H2O + 2e | –0.49 |
નિકલનાં સમસ્થાનિકો પૈકી કિરણોત્સર્ગી સમસ્થાનિક 67Niનો અર્ધજીવનકાળ (half-life) 50 સેકન્ડ જ્યારે 59Ni નો 80,000 વર્ષ છે.
નિકલ સમધાત (moderate) ક્રિયાશીલતા ધરાવે છે. બારીક તારના સ્વરૂપે તેને સળગાવી શકાય છે. વિશિષ્ટ રીતે બનાવેલ નિકલ (દા.ત., રેને નિકલ) હવામાં ખુલ્લું રાખવાથી સળગી ઊઠે છે. પેલેડિયમ અને પ્લૅટિનમની માફક નિકલ પણ (ખાસ કરીને ભૂકારૂપ નિકલને ગરમ કરવામાં આવે ત્યારે) મર્યાદિત પ્રમાણમાં હાઇડ્રૉજન વાયુ શોષી શકે છે. આવું નિકલ ઉદ્દીપક તરીકે હાઇડ્રોજનેશનમાં અને અન્યત્ર વપરાય છે.
વીજરાસાયણિક શ્રેણીમાં નિકલનું સ્થાન હાઇડ્રોજનથી ઉપર આવેલું છે. તે મંદ ઍસિડમાં ધીરે ધીરે ઓગળીને હાઇડ્રૉજન ઉત્પન્ન કરે છે તથા લીલા રંગનો Ni+2 આયન આપે છે. સાંદ્ર નાઇટ્રિક ઍસિડ જેવા ઉપચયનકારકોનાં દ્રાવણોમાં તે નિષ્ક્રિય બની વધુ પ્રક્રિયાનો પ્રતિકાર કરે છે. ધાતુમય સ્થિતિમાં નિકલ સાધારણ પ્રબળ અપચયનકારક તરીકે વર્તે છે.
સામાન્ય રીતે નિકલ તેનાં સંયોજનોમાં +2 ઑક્સિડેશન અવસ્થા (Ni+2) દર્શાવે છે, પરંતુ તેની 0, +1, +3 તથા +4 ઑક્સિડેશન સ્થિતિ પણ જાણીતી છે. આ ઉપરાંત નિકલ વિવિધ સંકીર્ણ સંયોજનો પણ બનાવે છે. આવાં મોટાભાગનાં સંયોજનો લીલાં કે વાદળી હોય છે. પાણીમાં નિકલનાં સંયોજનોમાં નિકલ આયન પોતે જ સંકીર્ણ [Ni(H2O)6]2+ રૂપે અસ્તિત્વ ધરાવે છે. Ni+2 આયનો Co+2 આયનના જેવી જ પ્રકૃતિ ધરાવતી હોવાથી આ બંને ધાતુઓનું અલગીકરણ અઘરું બને છે.
નિકલનું ધાતુકર્મ : પેન્ટ્લેન્ડાઇટ ખનિજમાં 22 % નિકલ તથા અલ્પપ્રમાણમાં અશુદ્ધિ રૂપે Fe, Cu, Co હોય છે. પ્રાથમિક ધાતુકર્મમાં ખનિજ ઉપર સંકેન્દ્રીકરણ, લોખંડની અશુદ્ધિનું અલગીકરણ, નિસ્તાપન, ધાતુગાળણ તથા બેસીમેરાઇઝેશન દ્વારા નિકલને મેટે (matte) સ્વરૂપે મેળવવામાં આવે છે. આમાં સામાન્યત: 55 % Ni, 30 % Cu તથા 15 % S હોય છે. મેટેમાંથી શુદ્ધ ધાતુ મેળવવા (અ) ઓરફોર્ડ વિધિ તથા (આ) મોન્ડ કાર્બોનિલ વિધિ વપરાય છે. મોન્ડ કાર્બોનિલ વિધિમાં તાજા અપચયન કરી મેળવેલા નિકલ ઉપરથી સામાન્ય દબાણે અને 50°થી 80° સે. તાપમાને કાર્બન મૉનૉક્સાઇડ પસાર કરતાં નિકલ ટૅટ્રાકાર્બોનિલ Ni(CO)4 મળે છે. આ દબાણે તથા તાપમાને Fe, Co, Cu બાષ્પશીલ કાર્બોનિલ બનાવતા નથી. આ રીતે મળતા નિકલ કાર્બોનિલનું 180° સે. તાપમાને વિઘટન કરતાં શુદ્ધ નિકલ મળે છે. બજારુ નિકલ 99.4 % જેટલું શુદ્ધ હોય છે. નિકલ ક્ષારના દ્રાવણના વિદ્યુતવિભાજન દ્વારા પણ નિકલ મેળવી શકાય છે.
નિકલની મિશ્રધાતુઓ : નિકલની તાંબા સાથેની મિશ્રધાતુઓ મોનેલ તરીકે ઓળખાય છે, જેમાં 66 % Ni તથા 29 % થી 31.5 % Cu હોય છે. મોનેલ મજબૂત અને ઉચ્ચ ક્ષારણપ્રતિકારક છે. તેથી ઔદ્યોગિક તેમજ સમુદ્રના ક્ષારીય વાતાવરણમાં વપરાતાં વિવિધ સાધનો બનાવવામાં તે વપરાય છે.
નિકલની ક્રોમિયમ સાથેની મિશ્રધાતુઓમાં ક્રોમેલ (90 % Ni તથા 10 % Cr), નિક્રોમ (80 % Ni 19.5 % Cr તથા અલ્પ પ્રમાણમાં મૅંગેનીઝ), ઇનકોનેલ (53 % Ni, 19 % Cr, 0.9 Ti), MZ52(55 % Ni, 19 % Cr, 10 % Co, 10 % Mo, 0.75 %Al, 2 % Fe, 1% Mn, 0.7 % Si)ને ગણાવી શકાય. ખાસ પ્રકારનું પોલાદ, સ્ટેનલેસ સ્ટીલ (18 % Cr + 8 % Ni), તેમજ ઇન્વાર, હેસ્ટેલૉય જેવી મિશ્રધાતુઓ બનાવવા પણ નિકલનો ઉપયોગ થાય છે. 50 %થી વધુ Ni ધરાવતી Ni–Fe મિશ્રધાતુઓ નિયંત્રિત ઉષ્મીય પ્રસરણ કે ચુંબકીય હેતુઓ માટે વપરાય છે; દા.ત., 50 %થી 52 % Ni (બાકીનું લોખંડ) ધરાવતી Ni–Fe મિશ્રધાતુનું ઉષ્મીય પ્રસરણ એવું હોય છે કે તે કાચધાતુ સીલ માટે ઉપયોગમાં લેવાય છે. 77 %થી 80 % Ni (જરૂર પડ્યે 4 % Mo) ધરાવતી Ni–Fe મિશ્રધાતુ ઊંચી ચુંબકશીલતા ધરાવે છે.
નિકલનાં સંયોજનો : નિકલ સલ્ફેટ (NiSO4 6/7 H2O) નિકલનું સૌથી વધુ ઔદ્યોગિક અગત્ય ધરાવતું સંયોજન છે. નિકલ પ્લેટિંગમાં, ઇનેમલ કરવામાં તથા રંગકો, વાર્નિશ, સિરામિક વગેરેમાં તેમજ ઉદ્દીપક માટેનું Ni બનાવવામાં વપરાય છે.
નિકલ ક્લોરાઇડ (NiCl2·6H2O) તે ચમકતા લીલા (bright-green) રંગનું પાણીમાં દ્રાવ્ય સંયોજન છે. Ni ઉદ્દીપકનું ઇલેક્ટૉરિફાઇનિંગ કરવા માટે તે વપરાય છે. આ ઉપરાંત ગૅસ માસ્કમાં તે એમોનિયા શોષવા માટે વપરાય છે.
નિકલ એમોનિયમ સલ્ફેટ Ni(NH4)2(SO4)2·6H2O વાદળી લીલાશ પડતું જળદ્રાવ્ય સંયોજન છે, જે નિકલપ્લેટિંગ માટે વપરાય છે.
બીસ (ડાઇમિથાઇલ ગ્લાયોક્ઝાઇમ) નિકલ : Ni(C4H7N2O2). રાતું જળ-અદ્રાવ્ય સંયોજન છે, જે નિકલના વૈશ્લેષિક પરિમાપનમાં વપરાય છે.
નિકલ સાયનાઇડ : Ni(CN)2·4H2O લીલા પાઉડર રૂપે હોય છે જે નિકલ પ્લેટિંગમાં તથા ધાતુ–ક્રિયામાં વપરાય છે. આ ઉપરાંત NiS, નિકલ એસિટેટ Ni(C2H3O2)2·4H2O, NiO તથા Ni (NO3)2·6H2Oના પણ વિવિધ ઉપયોગો જાણીતા છે. NiO2 હજી શુદ્ધ સ્વરૂપે મેળવાયો નથી. Ni(CO)4માં, Ni(PCl3)4માં તથા K4[Ni(CN)4]માં Niની સંયોજકતા શૂન્ય છે. Ni+1 અસામાન્ય આયન છે, પરંતુ K4Ni2(CN)6 જાણીતો છે.
નિકલનાં સંકીર્ણ સંયોજનોમાંનાં કેટલાંકમાં ચતુષ્ફલકીય તથા ચોરસ–સમતલ (square–planar) રચનાઓ અષ્ટફલકીય રચના સાથે સમતોલનમાં હોય છે. નિકલની +2 ઑક્સિડેશન-સ્થિતિ ઉપરાંત તેની +4 ઑક્સિડેશન-સ્થિતિ અગત્યની છે.
Niનું વિશ્લેષણ Ni+2નું સીધું અનુમાપન EDTA વાપરીને કરી શકાય છે. Ni+2નું Ni(OH)2 તરીકે અવક્ષેપન કરી તેને ગરમ કરવાથી મળતા NiOના વજન ઉપરથી Niનું ભારમિતીય પૃથક્કરણ કરવામાં આવે છે.
Ni+2 આયનના એમોનિયામય દ્રાવણમાં ડાઇમિથાઇલ ગ્લાયોક્ઝાઇમ(DMG)નું આલ્કોહૉલમાં બનાવેલ 2 % દ્રાવણ ઉમેરતાં ઘેરા લાલ રંગના અવક્ષેપ મળે છે, જે નિકલનું સંકીર્ણ [Ni(DMG)2] છે. આ સંકીર્ણ Ni+2ના ગુણાત્મક તથા ભારમિતીય પૃથક્કરણ માટે વપરાય છે અને આ રીતની સંવેદનશીલતા 1:30,000 છે.
ઉપયોગ : મિશ્રધાતુઓ ઉપરાંત વીજઢોળયુક્ત (electroplated) સંરક્ષી આચ્છાદનો (protective coatings), આલ્કલાઇન સંગ્રાહક બૅટરી, ઇંધનકોષોના વીજધ્રુવો તેમજ ઇંધન વાયુઓના મિથેનીકરણ તથા વાનસ્પતિક તેલોના હાઇડ્રોજનીકરણમાં ઉદ્દીપક તરીકે પણ નિકલ વપરાય છે. સિરામિક ઉદ્યોગમાં, ઇલેક્ટ્રૉનિક પરિપથમાં, કાચને લીલો રંગ આપવા, પૉલિપ્રોપિલીનને રંગવા માટેની વિધિમાં અને વિભિન્ન નિકલ સંયોજનો બનાવવામાં પણ નિકલનો ઉપયોગ થાય છે. ચલણી સિક્કા બનાવવા તેમ જ પાણીમાંથી ક્ષાર દૂર કરવા માટે તાંબું અને નિકલ મિશ્ર કરવામાં આવે છે.
કોઈક કિસ્સામાં નિકલની વિષાળુ અસર ચામડી ઉપર ઍલર્જી કરે છે તથા કોઈ વાર કૅન્સરની શક્યતા પણ દર્શાવે છે.
જગદીશ જ. ત્રિવેદી