Nikl v přírodě: Doprovod síry a železa

Nikl (Ni) je stříbrošedý, tvrdý, ale kujný kov. Je dobrým vodičem elektrického proudu odolávající korozi. V přírodě nikl většinou doprovází síru a železo. Předpokládá se, že převážná část niklu se nachází v zemském vnitřním a vnějším jádre.

Vlastnosti a využití niklu

Nikl (chemická značka Ni, lat. Niccolum) je bílý, feromagnetický, kujný a tažný kov. Slouží jako součást různých slitin a k povrchové ochraně jiných kovů před korozí. Většina vytěženého niklu je spotřebována na výrobu tisíců různých slitin (slitiny s železem, chrómem, hliníkem, zinkem aj.); až 65 % světové produkce niklu pak na výrobu nerez oceli. Ni se používá nejčastěji v kombinaci s železem, mědí (Monelův kov), chrómem, hliníkem a zinkem.

Nikl se dá výborně leštit, je velmi tažný a dá se kovat, svářet a válcovat na plech nebo vytahovat v dráty. Patří mezi přechodné prvky, které mají valenční elektrony v d-sféře.

• Ve zředěných minerálních kyselinách se nikl rozpouští, ale hůře než železo.
• V koncentrovaných kyselinách se rozpouští ještě o něco hůře a koncentrovanou kyselinou dusičnou se pouze pasivuje.
• Nepůsobí na něj suché halogenovodíky.

Za normální teploty je vůči působení vzduchu i vody nikl poměrně stálý a používá se proto často k povrchové ochraně jiných kovů, především železa. V jemně rozptýleném stavu je nikl pyroforický tj. samozápalný na vzduchu. Kovový nikl rozkládá při mírném žáru amoniak na dusík a vodík. Nikl má schopnost pohlcovat velká množství vodíku, a to zejména za zvýšené teploty.

Výskyt niklu v přírodě

Jako relativně lehký prvek je nikl v přírodě poměrně hojně zastoupen. V zemské kůře jeho průměrný obsah činí kolem 100 mg/kg, tj. asi 100 ppm (parts per milion = počet částic na 1 milion částic) a ve výskytu přechodných prvků na zemi se řadí na 7. místo. V mořské vodě se jeho koncentrace pohybuje na úrovni 5,4 mikrogramu v jednom litru. S ryzím niklem se v přírodě setkáme pouze vzácně ve slitině s železem v železných meteoritech, dopadajících na Zemi z kosmického prostoru.

Čtěte také: O výskytu niklu

Geologové předpokládají, že velká část niklu přítomného na Zemi je soustředěna v oblasti jejího středu - v zemském jádře - a to právě z analogie s meteority. Nikl má afinitu ke kyslíku i k síře, resp. arzenu a vytváří tedy dva typy ložisek.

1. Primární, sulfidická, ve kterých se nachází v sirnících a arzenidech - sulfid nikelnato-železitý - pentlandit (Ni,Fe)9S8 millerit NiS, nikelin NiAs, breithauptit NiSb, chloantit NiAs2, gersdorfit NiAsS, smaltin (Ni,Co,Fe), As2 a ullmanit NiSbS.
2. Dále sekundární, kyslíkatá, lateritická, vznikající zvětráváním olivínu z ultrabazických hornin zemského pláště, které se dostaly na povrch.

Vrstvy zvětralin, nabohacené železem, hliníkem a ochuzené o křemík a se nazývají laterity a vznikají lateritickým zvětráváním. Niklonosné laterity se typicky vyskytují ve zvětralinách hadcových těles, což byly původně olivinické horniny ze zemského pláště, z hloubek okolo 50 km a více. Olivín je na povrchu nestálý, rychle zvětrává.

Největším současně těženým nalezištěm niklových rud, odkud pochází 1/4 světové produkce niklu, je kanadské Sudbury, které bylo objeveno roku 1883 při výstavbě trati pro Kanadskou pacifickou železnici a nachází se v provincii Ontario. Předpokládá se, že původem těchto rud je obrovský meteorický zásah Země v dávných geologických dobách. Další oblasti s bohatým výskytem niklových rud jsou např. Rusko (zejména okolí sibiřského města Norilsk), Nová Kaledonie, Austrálie, Kuba a Indonésie.

Nejdůležitější rudy niklu jsou novokaledonský garnierit (Ni,Mg)3Si2O5(OH) a kanadský pyrrhotin s příměsí pentlanditu, který obsahuje průměrně 3 % niklu. Při výrobě niklu z garnieritu se využívá mimořádná afinita niklu k síře. Ruda se taví se sloučeninami snadno odštěpujícími síru a tím vzniká Ni3S2 a nečistoty přechází jako křemičitany do strusky. V konvertoru se částečným vypražením, opakovaným tavením s přísadou křemene odstraní železo a zbude tak čistý Ni3S2. Následným pražením se z sulfidu získá oxid nikelnatý.

Při výrobě niklu z pyrrhotinu se nejprve pražením snižuje obsah síry v této rudě. Díky vysokému obsahu mědi v rudě se získá směs sulfidu niklu a mědi. Redukcí této směsi se dá získat slitina mědi a niklu. Tato slitina nemá praktický význam, a proto je nutné sulfid mědi a niklu od sebe oddělit. To se provádí oxfordským způsobem. Sulfidy niklu a mědi se taví v šachtové peci s hydrogensíranem sodným a koksem. Při tavení se sulfid niklu usazuje na dně, zatímco sulfid mědi se drží na povrchu taveniny. Po vychladnutí se oddělí horní vrstva od spodní a odstraní se další nečistoty. Po pražení s koksem se získá surový nikl, který obsahuje 95 % niklu a 1-2 % mědi.

Čtěte také: Více o niklu

Karbonylový způsob je založen na přípravě tetrakarbonylu niklu Ni(CO)4 a jeho následném rozkladu. Při této výrobě se může vycházet ze surového niklu získaného oxfordským způsobem, která probíhá při teplotě 50 °C a působením oxidu uhelnatého za obyčejného tlaku, což je Mondův proces. Karbonyl niklu se dá získat přímo ze sulfidu niklu působením oxidu uhelnatého při tlaku 200 atmosfér a teplotě 200-250 °C. Rozklad karbonylu probíhá za teploty 200 °C a normálním tlaku.

K přečišťování niklu se také používá elektrolytická rafinace. Hlavně u surového niklu, který obsahuje platinu, protože z anodovéhokalu, který přitom odpadá, může být platina a kovy, které ji doprovází, snadno získány.

Antropogenní vlivy

Antropogenní přídavek niklu do prostředí spočívá především ve spalování uhlí a dalších fosilních paliv. Do ovzduší se nikl uvolňuje také z procesů těžby a zpracování niklových rud, ocelářského průmyslu, galvanických procesů nebo spalování komunálního odpadu. Zdrojem niklu do ovzduší je také doprava, kdy dochází ke spalování pohonných hmot. Jemné částečky niklu a jeho sloučenin, které jsou obsažené v prachu, jsou přenášeny vzdušným prouděním.

Jak již bylo uvedeno výše, částice obsahující nikl se uvolňují do atmosféry jak z přírodních, tak antropogenních zdrojů. Suchou a mokrou depozicí se nikl a jeho sloučeniny dostávají do ostatních složek prostředí, jako je voda a půda. Nikl obsažený v půdě se může postupným vymýváním dostávat až do podzemních vod. V povrchových vodách se může nikl vyskytovat přirozeně a to zvětráváním horninového podloží, které ho obsahuje. Nikl který je ve vodě obsažen, pak podléhá různým fyzikálním a chemickým procesům, které ovlivňují jeho další setrvání v prostředí.

Limity niklu v životním prostředí

• Specifický emisní limit pro Ni je Zákonem o ochraně ovzduší (201/2012 Sb.) stanoven na 5 mg/m3.
• Pitná voda: 20 µg/l nejvyšší mezní hodnota (NMH) pro nikl (vyhl. č. 252/2004 Sb.)
• Balené kojenecké a pramenité vody: nejvyšší mezní hodnota (NMH) 0,02 mg/l (podle příl. č. 2 k vyhl. č. 275/2004 Sb.)
• Balené přírodní minerální vody: nejvyšší mezní hodnota (NMH) 0,02 mg/l (podle příl. č. 1 k vyhl. č.

NEK-RP: norma environmentální kvality vyjádřená jako celoroční průměrná hodnota. Není-li uvedeno jinak, použije se na celkovou koncentraci všech izomerů. NEK-NPK: norma environmentální kvality vyjádřená jako nejvyšší přípustná hodnota je nepřekročitelná. Vyhláška 153/2016 Sb. stanoví v zemědělské půdě tzv. preventivní limity rizikových látek a prvků.

Čtěte také: Přírodní nikl

Zařazení látky v seznamu látek pro integrovaný registr znečišťování

dle Nařízení Evropského parlamenu a Rady (ES) č. 166/2006, dle Nařízení vlády č. 145/2008 Sb. a dle Nařízení vlády č. Smyslem indikátorů znečištění je indikace míst s přítomností chemických látek vyžadující další zkoumání a hodnocení, zda výskyt škodliviny nereprezentuje riziko pro lidské zdraví.

Toto pravidlo neplatí pro:

1. významné plošně zvýšené koncentrace hodnocené chemické látky, které nepřekračují hodnotu indikátoru znečištění,
2. případy překročení příslušných legislativních ukazatelů (i když nebyla překročena hodnota indikátoru znečištění,
3. případy významného rizika nepříznivého vlivu na ekosystémy.

Toxicita niklu

Nikl patří mezi několik málo prvků, jejichž vliv na zdravotní stav lidského organizmu je jednoznačně negativní. Negativní působení niklu na lidské zdraví do značné míry závisí na množství niklu, kterému byl jedinec vystaven a také na délce trvání této expozice. Důležité také je, v jaké podobě se s niklem setkáváme, protože bývá součástí řady sloučenin, které mohou působit různě. Posledním nezanedbatelným faktorem ovlivňujícím účinky na lidské zdraví je celkový zdravotní stav jedince, který se s touto látkou dostává do kontaktu.

Malé množství niklu je pro člověka pravděpodobně důležité, nicméně zatím nebyl pozorován žádný případ, kdy by byla zaznamenána negativní odezva organismu z důvodu jeho nedostatku. V souvislosti s niklem se nejčastěji objevuje kožní alergická reakce u lidí, kteří jsou na tento kov obzvláště citliví. Lidé si mohou přivodit zvýšenou citlivost vůči niklu například když nosí šperky, které jsou z něj vyrobeny a které jsou v dlouhodobějším kontaktu s pokožkou. U citlivých jedinců pak každý další kontakt s niklem způsobí velmi rychlou odezvu v podobě kožní vyrážky (dermatitidy) v místě kontaktu s kovem. U velmi citlivých jedinců může kontakt s niklem vést až ke vzniku astmatického záchvatu, ale takové případy se objevují jen velmi zřídka.

Vedle kožního kontaktu může způsobit negativní reakci organismu také jeho požití v potravě nebo pitné vodě, případně vdechnutí prachu, který nikl obsahuje. U lidí, kteří nejsou na nikl citliví, je potřeba značně velká expozice vůči tomuto kovu, aby byl nějaký efekt pozorován.

Soli niklu mohou podobně jako čistý kov vyvolat také řadu zdravotních problémů. Mohou například způsobit pálení a svrbění rukou, které je následováno silným zarudnutím pokožky a vznikem vyrážek v meziprstí, na zápěstích a předloktích. Požití těchto solí vyvolává zvracení. U pracovníků, kteří nedopatřením vypili vodu obsahující velké množství niklu (až 100 000 x víc než v pitné vodě), byly pozorovány bolesti žaludku a ledvinové problémy. Niklový prach pro změnu způsobuje podráždění očí, nosu a krku. Jeho dlouhodobější vdechování může vést k rozvinutí akutní chronické bronchitidy, snížení funkce plic, ale i k propuknutí rakovinového onemocnění. Negativně mohou být zasaženy i horní cesty dýchací, kdy se mohou objevovat záněty dutin apod.

Nemoci způsobené vdechováním niklového prachu byly pozorovány především u dělníků, kteří pracují v továrnách určených ke zpracování niklu. Pokud jde o karcenogenitu sloučenin niklu, počítají se podle závěrů expertního týmu IARC z roku 2018 mezi prokázané lidské karcinogeny (skupina 1). Samotný kovový nikl je hodnocen jako možný lidský karcinogen, tedy skupina 2B klasifikace IARC.

Co se týče vlivu niklu na ekosystémy, tak lze opět uvést, že určité množství tohoto kovu je nezbytné pro normální růst a rozmnožování některých živočichů. Nicméně je dobře známo, že nikl a jeho sloučeniny vykazují vysokou akutní a chronickou toxicitu pro vodní organismy. Míra toxicity niklu je přitom značně závislá na tvrdosti vody - čím je voda měkčí, tím větší je riziko způsobené kontaminací niklem. Pokud jde o vliv niklu a jeho sloučenin na rostliny a suchozemské organismy, tak zatím není dostatek dat k dostatečnému posouzení jeho toxicity.

tags: #nikl #v #prirode #doprovazi #siru #a

Oblíbené příspěvky:

• Třídění odpadů v ČR
• Temný svět Rimortis a síla přírody
• Lesní ekosystém: vše, co potřebujete vědět
• Na co si dát pozor při koupi ojetiny: Emise
• Vysvětlení zákonů přírody