ニッケルのソースを表示

{{Elementbox
|name=nickel
|japanese name=ニッケル
|pronounce={{IPAc-en|ˈ|n|ɪ|k|əl}}
|number=28
|symbol=Ni
|left=[[コバルト]]
|right=[[銅]]
|above=-
|below=[[パラジウム|Pd]]
|series=遷移金属
|series comment=
|group=10
|period=4
|block=d
|series color=
|phase color=
|appearance=銀白色
|image name=Nickel chunk.jpg
|image size=
|image name comment=
|image alt=A pitted and lumpy piece of silvery metal, with the top surface cut flat
|image name 2=
|image name 2 comment=
|atomic mass=58.6934(4)
|atomic mass 2=2
|atomic mass comment=
|electron configuration=&#91;[[アルゴン|Ar]]&#93; 3d<sup>8</sup> 4s<sup>2</sup>
|electrons per shell=2, 8, 16,2
|color=
|phase=固体
|phase comment=
|density gplstp=
|density gpcm3nrt=8.908
|density gpcm3nrt 2=
|density gpcm3mp=7.81
|melting point K=1728
|melting point C=1455
|melting point F=2651
|boiling point K=3186
|boiling point C=2913
|boiling point F=5275
|triple point K=
|triple point kPa=
|critical point K=
|critical point MPa=
|heat fusion=17.48
|heat fusion 2=
|heat vaporization=377.5
|heat capacity=26.07
|vapor pressure 1=1783
|vapor pressure 10=1950
|vapor pressure 100=2154
|vapor pressure 1 k=2410
|vapor pressure 10 k=2741
|vapor pressure 100 k=3184
|vapor pressure comment=
|crystal structure=face-centered cubic
|japanese crystal structure=[[面心立方]]
|oxidation states=4<ref>{{cite journal| title = A Stable Tetraalkyl Complex of Nickel(IV)| author = M. Carnes ''et al.''| journal = Angewandte Chemie International Edition| year = 2009| volume = 48 | page =3384| doi = 10.1002/anie.200804435}}</ref>, 3, '''2''', 1<ref>{{cite journal| author = S. Pfirrmann ''et al.''| title = A Dinuclear Nickel(I) Dinitrogen Complex and its Reduction in Single-Electron Steps| journal = Angewandte Chemie International Edition| year = 2009| volume = 48 | page =3357| doi = 10.1002/anie.200805862}}</ref>, &minus;1
|oxidation states comment=弱[[塩基性酸化物]]
|electronegativity=1.91
|number of ionization energies=4
|1st ionization energy=737.1
|2nd ionization energy=1753.0
|3rd ionization energy=3395
|atomic radius=[[1 E-10 m|124]]
|atomic radius calculated=
|covalent radius=[[1 E-10 m|124±4]]
|Van der Waals radius=[[1 E-10 m|163]]
|magnetic ordering=[[強磁性]]
|electrical resistivity=
|electrical resistivity at 0=
|electrical resistivity at 20=69.3 n
|thermal conductivity=90.9
|thermal conductivity 2=
|thermal diffusivity=
|thermal expansion=
|thermal expansion at 25=13.4
|speed of sound=
|speed of sound rod at 20=
|speed of sound rod at r.t.=4900
|Young's modulus=200
|Shear modulus=76
|Bulk modulus=180
|Poisson ratio=0.31
|Mohs hardness=4.0
|Vickers hardness=638
|Brinell hardness=700
|CAS number=7440-02-0
|isotopes=
{{Elementbox_isotopes_decay | mn=[[ニッケル58|58]] | sym=Ni
 | na=68.077 % | hl= > 7 × 10<sup>20</sup> [[年|y]]
 | dm=[[二重ベータ崩壊|β<sup>+</sup>β<sup>+</sup>]] | de=1.9258 | pn=[[鉄58|58]] | ps=Fe}}
{{Elementbox_isotopes_decay | mn=[[ニッケル59|59]] | sym=Ni
 | na=[[微量放射性同位体|trace]] | hl=[[1 E12 s|76000 y]]
 | dm=[[電子捕獲|ε]] | de=- | pn=[[コバルト59|59]] | ps=[[コバルト|Co]] }}
{{Elementbox_isotopes_stable | mn=[[ニッケル60|60]] | sym=Ni | na=26.223 % | n=32}}
{{Elementbox_isotopes_stable | mn=[[ニッケル61|61]] | sym=Ni | na=1.14 % | n=33}}
{{Elementbox_isotopes_stable | mn=[[ニッケル62|62]] | sym=Ni | na=3.634 % | n=34}}
{{Elementbox_isotopes_decay | mn=[[ニッケル63|63]] | sym=Ni
 | na=[[人工放射性同位体|syn]] | hl=[[1 E9 s|100.1 y]]
 | dm=[[ベータ崩壊|β<sup>&minus;</sup>]] | de=0.0669 | pn=[[銅63|63]] | ps=[[銅|Cu]]}}
{{Elementbox_isotopes_stable | mn=[[ニッケル64|64]] | sym=Ni | na=0.926 % | n=36}}
|isotopes comment=
}}
'''ニッケル'''（{{lang-nl-short|nikkel}}, {{lang-en-short|nickel}}, {{lang-la-short|niccolum}}, {{lang-zh-short|鎳}}）は、[[原子番号]]28の[[金属元素]]である。[[元素記号]]は'''Ni'''。

== 名称 ==
名称は[[ドイツ語]]の {{de|''Kupfernickel''}}（悪魔の[[銅]]）に由来する<ref name="名前なし-1">{{Cite |和書 |author =[[桜井弘]]|||title = 元素111の新知識|date = 1998| pages = 155|publisher =[[講談社]]| series = |isbn=4-06-257192-7 |ref = harv }}</ref>。これは、ニッケル鉱石である[[紅砒ニッケル鉱]]（NiAs）が銅鉱石に似ているにもかかわらず銅を遊離できなかったために、坑夫たちがこう呼んだものと言われている。

== 存在 ==
[[地殻]]中の存在比は約{{val|105|e=-6}}と推定され、それほど多いわけではないが、[[鉄隕石]]中には数&nbsp;%含まれる。特に<sup>62</sup>Niの1[[核子]]あたりの[[結合エネルギー]]が全原子中で最大であるなどの点から、[[鉄]]とともにもっとも安定な元素である。岩石[[惑星]]を構成する元素として比較的多量に存在し、[[地球]]中心部の[[核 (天体)|核]]にも数&nbsp;%が含まれると推定されている。

== 性質 ==
銀白色の金属で、[[鉄族元素|鉄族]]に分類される。[[原子量]]は約58.69である。常温で安定な[[結晶格子]]は、[[面心立方格子]](FCC)である。また、[[鉄]]よりは弱いが[[強磁性|強磁性体]]で、[[キュリー点]]は{{val|350|ul=degC}}であり、[[鉄族元素]]としてはもっとも低い。

銀白色の光沢ある金属であり、乾燥した空気中では錆びにくいが、微粒子状のものは[[空気]]中で[[自然発火]]することもあり、細いニッケル線は[[酸素]]中で火花を出して[[燃焼]]する。水素より[[イオン化傾向]]がやや大きく、[[塩酸]]および希[[硫酸]]に徐々に溶解し、緑色の[[水和]]ニッケルイオンを生成するが、その反応はきわめて遅い。酸化作用を持つ希[[硝酸]]には速やかに溶解し、濃硝酸では[[不動態]]を形成する。[[アルカリ]]に対しては比較的強い耐食性を示す。
: <chem>Ni + 2H^+(aq) -> Ni^+(aq) + H2</chem>
: <chem>3Ni + 8HNO3 -> 3Ni(NO3)2 + 2NO + 4H2O</chem>

微粒子状の金属粉末は[[水素]]および[[窒素]]ガスなどを吸蔵し、[[水素化|水素付加反応]]を活性化させる作用を持ち、融解状態でもこれらの気体を吸収し、凝固時にその大部分を放出するため表面が巣穴になりやすい。また、鉄と同様、[[融解]]状態では[[炭素]]を6.25&nbsp;%まで溶解し、凝固すると[[グラファイト]]を析出する。

50&ndash;60&nbsp;&deg;Cで微粉末状のニッケルに[[一酸化炭素]]を反応させると[[テトラカルボニルニッケル]]を生成し、これを200&nbsp;&deg;Cに加熱すると分解してニッケルを生じる。この反応は、[[モンドプロセス|モンド法]]と称し、ニッケルの精製に用いられる。
: <chem>Ni + 4CO <=> Ni(CO)4</chem>

== 用途 ==
光沢があり[[耐食性]]が高いため、装飾用の[[めっき]]に用いられる（単純な耐食用途なら[[クロメート]]めっき等、より安価で効果的な方法がある）ほか、導電性も高い（[[鉄]]、[[クロム]]より優れるが[[銅]]には及ばない）ため電気接点のめっきにも好んで使われる。[[ステンレス鋼]]や[[硬貨]]の原料などにも使用される。<!--、現行の[[百円硬貨]]も白銅貨としてニッケルを25 %、含有している。-->

; 硬貨の原料
[[日本]]で2022年現在発行されている[[五十円硬貨]]や[[百円硬貨]]は、[[銅]]とニッケルの合金（[[白銅]]）である。[[アメリカ合衆国]]の[[5セント硬貨 (アメリカ合衆国)|5セント硬貨]]も白銅だが、通称「ニッケル」と呼ばれている。純ニッケルも硬貨の材料として用いられたことがある。これはニッケルが[[特殊鋼]]や[[薬莢]]の材料である白銅の原料として重要であるため、国家が[[備蓄]]し、平時は硬貨として流通させ、有事に際してはほかの素材の硬貨や[[紙幣]]で代替して回収するためである<ref name=shigentosozai1885.49.165>藤原唯義、「[https://doi.org/10.11508/shigentosozai1885.49.165 ニッケル及モネルメタルの採鑛と製錬]」 『日本鑛業會誌』 1933年 49巻 575号 p.165-169, {{doi|10.11508/shigentosozai1885.49.165}}, 資源・素材学会</ref>。日本でも[[第二次世界大戦]]直前の[[1933年]]（[[昭和]]8年）から[[1937年]]（昭和12年）にかけて、[[五銭硬貨|5銭]]と[[十銭硬貨|10銭]]のニッケル硬貨が発行されており、その名目で軍需物資であるニッケルを輸入した。ただし、戦後もニッケル硬貨は発行されており、[[1955年]]（昭和30年）から[[1966年]]（昭和41年）まで発行されていた五十円硬貨（[[1959年]]（昭和34年）に無孔から有孔に変更）がニッケル硬貨である。

; 高張力鋼
[[軍艦]]の[[装甲]]の素材として、[[鋼]]に質量比で6%のニッケルを添加して、[[砲弾]]を跳ね返すだけの強度を持たせる技術が[[1887年]]に[[イギリス]]で開発された<ref name=":0">{{Harvnb|藤井|2013|pp=130-182|loc=第4章 金属工業のビタミン「レアメタル」}}</ref>。この合金を基礎として、各種の[[高張力鋼]]が開発されているが、多くの場合にニッケルが含まれる<ref name=":0" />。

; 磁性材
ニッケルと鉄に[[モリブデン]]や[[クロム]]を加えた[[合金]]を[[パーマロイ]]と呼ぶ。優れた[[軟質磁性体|軟磁性]]材料であることから、[[変圧器]]の[[鉄心]]や[[磁気ヘッド]]に用いられている。
; 耐熱材

ニッケル36&nbsp;%、鉄64&nbsp;%の合金を「[[インバー]]」、ニッケル36&nbsp;%、鉄52&nbsp;%、[[クロム]]12&nbsp;%の合金を「[[エリンバー]]」と呼ぶ。インバー合金は熱膨張率が非常に小さく、エリンバー合金は温度による[[弾性率]]の変化が非常に小さいという特徴があり<ref>深道和明, 斎藤英夫、「[https://doi.org/10.2320/materia1962.15.553 不感磁性インバー合金, エリンバー合金Cr基合金を中心にして]」 『日本金属学会会報』 1976年 15巻 9号 p.553-562, 日本金属学会</ref>、機械式[[時計]]の発条などの精密機械に用いられている。ニッケルベースの合金である各種の[[インコネル]]は、その耐熱性から[[タービン]]用[[圧縮機|コンプレッサ]]の材料などに用いられる。
; 形状記憶合金
[[チタン]]とニッケルの1:1の合金はもっとも一般的な[[形状記憶合金]]となる。
; 触媒
ニッケルは[[不飽和炭素結合]]に対する[[水素化|水素付加]]の[[触媒#不均一系触媒|不均一系触媒]]として[[ラネー合金]]などに加工され工業的に用いられる。
; 電極材
水酸化ニッケルは[[ニッケル・水素蓄電池]]や[[ニッケル・カドミウム蓄電池]]などの[[二次電池]]の正極に使われる。
; 水素貯蔵合金
水素を取り込む性質を利用し、[[水素貯蔵合金]]のAB{{sub|5}}型、Mg型。

; 電気自動車用電池
近年では[[電気自動車]]の電池にも使われる<ref name=":1">{{Cite news|title=ＧＭ、バーレとニッケル供給契約 ＥＶ電池コスト低減へ|url=https://jp.reuters.com/article/autos-gm-vale-idJPKBN2S80CY|work=Reuters|date=2022-11-18|access-date=2022-12-08|language=ja}}</ref>。[[2022年]]11月17日には[[ゼネラル・モータース]]の幹部が[[ヴァーレ]]のカナダ法人と長期契約を結びケベックの工場からEV用電池に使用できるニッケルの供給を[[2026年]]に始めると発表した<ref name=":1" />。

== 歴史 ==
[[アクセル・クロンステット]]（Axel Frederik Cronstedt）が1751年に単体分離<ref name="名前なし-1"/>。

== 産地 ==
ニッケル鉱石の生産は世界全体で134万トン（2009年現在）である。その内訳は[[ロシア]]が19&nbsp;%、[[オーストラリア]]14&nbsp;%、[[インドネシア]]12&nbsp;%、[[カナダ]]10&nbsp;%、[[ニューカレドニア]]7&nbsp;%となっている<ref>[https://web.archive.org/web/20120511174545/http://www.mofa.go.jp/mofaj/gaiko/commodity/insg.html 外務省 国際ニッケル研究会の概要]</ref>。全世界での埋蔵量に占めるニューカレドニアの割合は25%と推定されている<ref>{{Cite magazine|title = [[ニューズウィーク]]日本版(2024年6月4日号) |chapter = 楽園の暴動とニッケル市場 |newspaper = |publisher = CCCメディアハウス |date = 2024-05-28 |page=30}}</ref>。


鉱石としては、おもに[[蛇紋岩]]中に産出する[[珪ニッケル鉱]]（{{en|Garnierite}}、(Ni,Mg)<sub>3</sub>Si<sub>2</sub>O<sub>5</sub>(OH)<sub>4</sub> とされるが、組成が一定しないので独立種とは認められていない）、[[磁硫鉄鉱]]などと共産する[[ペントランド鉱]]（{{en|Pentlandite}}、(Fe,Ni)<sub>9</sub>S<sub>8</sub>）がおもに採掘されている。

== 精錬 ==
かつては、オ－フォード法、モンド法、ヒビネット法<ref name=shigentosozai1885.49.165 />、徐冷選鉱法などが利用された。2000年代以降は電気精錬法が用いられる<ref>黒川晴正、高石和幸、「[https://doi.org/10.2473/journalofmmij.123.678 住友金属鉱山ニッケル工場におけるニッケル・コバルト精錬]」 『Journal of MMIJ.」 2007年 123巻 12号 p.678-681, {{doi|10.2473/journalofmmij.123.678}}, 資源・素材学会</ref>。

===国別の産出量===
2011年における国別の産出量は以下の通りである<ref>地理 統計要覧 2014年版 ISBN 978-4-8176-0382-1 P,96</ref>。
{| class="wikitable"
|-
!順位
!国
!ニッケル鉱の産出量（万トン）
!全世界での割合（%）
|-
|1
|[[インドネシア]]
|29.0
|14.8
|-
|2
|[[フィリピン]]
|27.0
|13.8
|-
|3
|[[ロシア]]
|26.7
|13.6
|-
|4
|[[カナダ]]
|22.0
|11.2
|-
|5
|[[オーストラリア]]
|21.5
|11.0
|}

=== 日本のニッケル鉱山と産出 ===
{{Main|大江山鉱山}}
日本では[[第二次世界大戦]]中、京都府[[与謝郡]]の[[大江山]]で開発されたニッケル鉱山で[[日本冶金工業]]が採鉱し、近くの製錬所で[[フェロニッケル]]に製錬、さらに川崎市の同社工場でニッケル合金として軍用に提供していた。また山口県においても、山口県周南市から岩国市にかけて断続的に蛇紋岩帯があり、昭和15年から20年にかけて金峰鉱山などで採掘が行われた。このほか千葉県の房総半島など、蛇紋岩帯の存在する地域で採掘が行われた。しかし、これは[[戦時体制]]による商業コストを度外視したものであり、ほとんどが終戦とともに閉山・廃鉱となった。

この金属は、日本国内において産業上重要性が高いものの、産出地に偏りがあり{{efn|ロシア、カナダ、インドネシア、豪州、ニューカレドニアで約3分の2を占める。}}供給構造が脆弱である。日本では国内で消費する鉱物資源の多くを他国からの[[輸入]]で支えている実情から、万一の国際情勢の急変に対する[[安全保障]]策として国内消費量の最低60日分を国家[[備蓄]]すると定められている。

2015年（平成27年）現在、ニッケルを日本国内で製錬しているのは、[[大平洋金属]]八戸製造所、[[日本冶金工業]]大江山製造所、[[住友金属鉱山]][[日向製錬所]]である。

== 生物との関わり ==
[[ウレアーゼ]]（[[尿素]]分解[[酵素]]）やいくつかの[[ヒドロゲナーゼ]]（[[分子]]型[[水素]]の[[酸化還元]]酵素）などは、その機能を発現するためにニッケルを取り込んでいる<ref>一島英治、『酵素の化学』 p.45</ref>。しかしながら、ニッケルは[[金属アレルギー]]を引き起こしやすい金属のひとつであり、[[世界保健機関|WHO]]の下部組織[[国際がん研究機関|IARC]]はニッケル化合物を「Group1：ヒトに対する[[発癌性]]が認められる化学物質」としている{{efn|ただし、IARC の報告は疫学的リスク評価であり、ニッケルおよびニッケル化合物に人に対して発癌するリスクが存在するという意味であり、どのぐらいの量をどのくらい長期間接触したら発癌するといった量的評価ではない。}}。{{main|IARC発がん性リスク一覧}}

== おもな合金 ==
{{div col}}
* [[白銅]]（キュプロニッケル）
* [[洋白]]（洋銀）
* [[ステンレス鋼]]
* [[ニッケルクロム鋼]]
* [[ホワイトゴールド]]
* [[コンスタンタン]]
* [[形状記憶合金]]（ニチノール）
* [[インコネル]]
* [[パーマロイ]]
* [[マルエージング鋼]]
* [[ニクロム]]
{{div col end}}

== ニッケルの化合物 ==
化合物中の[[原子価]]は2価がもっとも安定であるが、3価および4価のニッケル原子を含む[[錯体]]も存在し、&minus;1、0、+1といった低原子価の錯体も存在する。[[強酸]]の[[陰イオン]]よりなる[[塩 (化学)|塩]]類は一般的に水に可溶であるが、[[カルコゲン]]などとの化合物は難溶または不溶である。
* [[酸化ニッケル(II)]] (NiO)
* [[水酸化ニッケル(II)]] ({{chem|Ni(OH)|2}})
* [[塩化ニッケル(II)]] ({{chem|NiCl|2}})
* [[硫酸ニッケル(II)]] ({{chem|NiSO|4}})
* [[テトラカルボニルニッケル]]
* [[スルファミン酸ニッケル(II)]] {{chem|Ni(NH|2|SO|3|)|2}}) ({{interlang|de|Nickelsulfamat}}) - ニッケル[[めっき]]に使用
* [[ニッケル酸リチウム]] ({{chem|LiNiO|2}}) - [[リチウムイオン二次電池]]の正極材料

== 脚注 ==
{{脚注ヘルプ}}
=== 注釈 ===
{{Notelist}}
=== 出典 ===
{{Reflist|2}}

=== 参考文献 ===
*{{Citation|和書|last=藤井|first=非三四|authorlink=|year=2013|title=「レアメタル」の太平洋戦争|edition=|publisher=学研パブリッシング|isbn=978-4-05-405708-1|series=|ref=harv}}

== 関連項目 ==
{{Commonscat}}
{{Wiktionary}}
* [[露天掘り]]
* [[サドベリー隕石孔]] - カナダの主要な産地。
* [[ノリリスク]] - ロシアの主要な産地。
* [[ニューカレドニア]] - 主な産地の一つ。独立運動がある。
* [[大江山鉱山]]
* [[5セント硬貨 (アメリカ合衆国)]] - 愛称が「Nickel」。カナダも同様。

== 外部リンク ==
* [https://mric.jogmec.go.jp/ 金属資源情報] - 石油天然ガス・金属鉱物資源機構
* {{Kotobank}}

{{元素周期表}}
{{ニッケルの化合物}}
{{Normdaten}}
{{DEFAULTSORT:につける}}
[[Category:ニッケル|*]]
[[Category:元素]]
[[Category:遷移金属]]
[[Category:第10族元素]]
[[Category:第4周期元素]]