Nickel – Ni

Nickel (Ni) ist ein silbrig glänzendes Übergangsmetall, das für Edelstahl, korrosionsbeständige Legierungen, Batterien, Beschichtungen und Katalysatoren verwendet wird. Für die Bewertung gesundheitlicher und ökologischer Auswirkungen ist seine chemische Form entscheidend. Bei der Wasseraufbereitung können gelöste Nickelionen, Komplexe und nickelhaltige Partikel unterschiedliche Verfahren zur Entfernung erfordern.

Chemische Eigenschaften · Anwendungen · Nickel in Wasser und Wasseraufbereitung · Gesundheitliche Auswirkungen · Ökologische Auswirkungen

Ausgewählte Eigenschaften von metallischem Nickel
Symbol / Ordnungszahl	Ni / 28
Standardatomgewicht	58.6934(4)
Gruppe / Periode / Block	10 / 4 / d
Elektronenkonfiguration	[Ar] 3d⁸ 4s²
Elektronegativität (Pauling)	1.91
Dichte	8,90 g cm⁻³ bei Raumtemperatur
Schmelzpunkt	1455 °C
Siedepunkt	2913 °C
Kovalenzradius	0,117 nm
Nichtbindungsradius	0,197 nm
Häufige Oxidationsstufe in Verbindungen	+2; auch andere Oxidationsstufen kommen vor
Natürlich vorkommende Isotope	⁵⁸Ni, ⁶⁰Ni, ⁶¹Ni, ⁶²Ni und ⁶⁴Ni
Erste Ionisierungsenergie	737,1 kJ mol⁻¹
Entdeckung	Axel Cronstedt, 1751

Die physikalischen und atomaren Daten stammen von der Royal Society of Chemistry; Angaben zu Atomgewicht, natürlichen Isotopen und Entdeckung stammen von CIAAW. Das Atomgewicht ist dimensionslos; die entsprechende molare Masse beträgt ungefähr 58,6934 g mol⁻¹. Die Zahl in Klammern gibt die Unsicherheit der letzten Ziffer an. Ionenradien hängen von Oxidationsstufe, Koordinationszahl und Spinzustand ab.

Eine US-amerikanische Fünf-Cent-Münze — Die US-amerikanische Fünf-Cent-Münze enthält Nickel und Kupfer.

Nickel: Eigenschaften und Vorkommen

Nickel ist ein gut verarbeitbares Metall mit nützlicher Korrosions- und Hitzebeständigkeit. Seine Eigenschaften hängen von der Legierung und den Einsatzbedingungen ab, nicht allein vom Element. Nickel kommt in Sulfidlagerstätten, unter anderem als Pentlandit, sowie in durch Verwitterung entstandenen Lateriterzen vor. Diese Lagerstättentypen erfordern unterschiedliche Verarbeitungsverfahren.

Manche Nickelminerale enthalten Schwefel oder Arsen; die Zusammensetzung eines Erzes oder Rückstands ist für die Bewertung seiner Gefahren wichtig. Axel Cronstedt identifizierte Nickel 1751 als eigenständiges Element.

Anwendungen von Nickel

Edelstahl und andere Legierungen: Nickel wird mit Eisen, Chrom und anderen Elementen kombiniert, um günstige mechanische Eigenschaften und Korrosionsbeständigkeit zu erzielen. Nicht alle Edelstähle haben den gleichen Nickelgehalt.
Speziallegierungen: Nickel-Chrom-Heizlegierungen können auch Silicium, Mangan und Eisen enthalten. Superlegierungen auf Nickelbasis werden in anspruchsvollen Hochtemperaturanlagen eingesetzt.
Anlagen für den Meerwassereinsatz: Geeignete Kupfer-Nickel- und Nickel-Kupfer-Legierungen werden in Meerwasser eingesetzt, unter anderem in manchen Entsalzungsanlagen. Die Eignung hängt von der Legierungssorte und der Wasserchemie ab.
Weitere Anwendungen: Nickel wird in wiederaufladbaren Batterien, Beschichtungen, Münzen und chemischen Katalysatoren verwendet.

Nickel in Wasser und bei der Wasseraufbereitung

Weitere Informationen bietet Nickel in Wasser (Ni + H₂O); allgemeine Informationen zur Wasserqualität finden sich in den häufig gestellten Fragen zum Trinkwasser.

Quellen und chemische Formen

Durch Verwitterung kann Nickel auf natürliche Weise ins Wasser gelangen. Metallverarbeitung, Galvanisierung und andere Abwasserströme können Nickel eintragen; auch Armaturen und andere wasserberührte Bauteile können Nickel an Trinkwasser abgeben. Daher sind neben der Behandlung auch die Kontrolle der Eintragsquellen und geeignete Werkstoffe wichtig.

Gelöstes Nickel liegt häufig als Ni(II) vor, entweder als freie Ionen oder in Komplexen. Nickel kann auch an Schwebstoffe gebunden sein. pH-Wert, Liganden und Feststoffe beeinflussen seine Mobilität und Entfernung; die Gesamtnickelkonzentration allein beschreibt daher nicht alle für die Behandlung relevanten Formen.

Nickelentfernung und Verfahrensauswahl

Hydroxidfällung: Durch Zugabe alkalischer Mittel können nickelhaltige Feststoffe entstehen. Diese werden anschließend durch Klärung und Filtration vom Wasser getrennt. Der Betriebs-pH-Wert muss für den jeweiligen Abwasserstrom bestimmt werden.
Ionenaustausch: Geeignete Harze können gelöstes Nickel binden, auch bei der Grundwasserbehandlung. Konkurrierende Ionen, die Selektivität des Harzes und der Durchbruch beeinflussen die Leistung.
Koagulation und Filtration: Diese Verfahren können in manchen Wässern zur Entfernung beitragen, abhängig vom pH-Wert, der Koagulantien-Dosierung und der Nickelform. Es darf nicht angenommen werden, dass eine reine Partikelfiltration gelöstes Nickel entfernt.

Komplexbildner in industriellen Abwasserströmen können Nickel in Lösung halten und die Fällung erschweren. Mit Flockungsversuchen oder Pilotversuchen sollten die erreichbaren Restkonzentrationen und die Abscheideleistung ermittelt werden. Ein einzelner pH-Wert kann nicht für jedes Wasser eine vollständige Entfernung gewährleisten.

Bei der Entfernung gelangt Nickel in Schlamm, erschöpfte Filter- oder Austauschmedien oder Regenerierlösung. Diese Reststoffströme sind zu charakterisieren und sachgerecht zu behandeln. Das behandelte Wasser ist anhand der jeweils geltenden Anforderungen an Trinkwasser, Einleitungen oder Prozesswasser zu überwachen.

Gesundheitliche Auswirkungen von Nickel

Exposition und Allergien

Menschen kommen über Nahrung, Wasser, Luft und Hautkontakt mit Nickel in Berührung. Eine essenzielle Rolle als Nährstoff für den Menschen ist nicht nachgewiesen. Das US-amerikanische Institute of Medicine hat für Nickel weder eine empfohlene Tageszufuhr noch eine angemessene Zufuhr festgelegt. Allgemeine Informationen zu Referenzwerten für die Nährstoffzufuhr sollten nicht als Empfehlung zur Einnahme von Nickelpräparaten verstanden werden.

Nickel ist eine häufige Ursache allergischer Kontaktdermatitis, etwa durch Kontakt mit Schmuck, der Nickel freisetzt. Bei sensibilisierten Personen kann auch die orale Aufnahme von Nickel Ekzemschübe auslösen; dies wird als systemische Kontaktdermatitis bezeichnet. Davon zu unterscheiden sind die Folgen des Einatmens industrieller Stäube oder Dämpfe.

Nickelverbindungen und metallisches Nickel

Die IARC stuft Nickelverbindungen als krebserzeugend für den Menschen (Gruppe 1) und metallisches Nickel als möglicherweise krebserzeugend für den Menschen (Gruppe 2B) ein. Untersuchungen am Arbeitsplatz liefern die Grundlage für die Erkenntnisse zu Lungen- und Nasenhöhlenkrebs. Diese Gefahreneinstufungen bedeuten nicht, dass alle Expositionswege, Materialien oder Dosen mit demselben Risiko verbunden sind.

Das Einatmen nickelhaltiger Stäube oder Dämpfe kann die Atemwege beeinträchtigen. Nickelcarbonyl ist eine besonders gefährliche Verbindung, die bei bestimmten industriellen Prozessen auftritt, und sollte nicht einfach als „Nickelgas“ bezeichnet werden. Expositionsbeurteilung und Schutzmaßnahmen müssen auf die tatsächlich verwendeten Chemikalien und die ausgeführten Arbeiten abgestimmt sein.

Bei der Risikobewertung für Trinkwasser und Lebensmittel wird die orale Aufnahme getrennt von der inhalativen Exposition am Arbeitsplatz betrachtet. Referenzwerte für die Nährstoffzufuhr, Grenzwerte für die Luft am Arbeitsplatz und Wasserqualitätsgrenzwerte dienen unterschiedlichen Zwecken und sind nicht austauschbar.

Umweltauswirkungen von Nickel

Nickel kann zwischen gelösten Formen, Partikeln, Böden und Sedimenten wechseln. Die Bindung an Feststoffe kann seine Mobilität verringern, macht Nickel aber nicht dauerhaft unbeweglich. Umweltbedingungen und chemische Form beeinflussen die Bioverfügbarkeit für Organismen.

Nickel erfüllt in Pflanzen und einigen anderen Organismen biologische Funktionen; eine übermäßige Exposition kann jedoch schädlich sein. Pflanzen können Nickel anreichern, manche Arten sogar in besonders großen Mengen. Dies ist von der Biomagnifikation entlang einer Nahrungskette zu unterscheiden: Allein die Aufnahme durch eine Pflanze belegt keinen Konzentrationsanstieg auf jeder weiteren trophischen Ebene.

Bei der Bewertung einer Einleitung sollten neben dem Gesamtnickelgehalt auch die aufnehmende Umwelt und der bioverfügbare Anteil berücksichtigt werden. Die Behandlung verändert die Form oder den Verbleib des Nickels; sie zerstört das Element nicht.

Nickelseite zuletzt überprüft am 24. Oktober 2026 von Lenntech.