“妖鎳”的前世今生

曲建翹　吳義梅

鎳可以作為鑄造硬幣的材料

“妖鎳”的由來(lái)

鎳是一種銀白色金屬，其熔點(diǎn)是1453℃，沸點(diǎn)是2732℃，純鎳有磁性。鎳排在原子序列的第28位，為第四周期第Ⅷ族元素，前面分別是鐵和鈷，后面緊挨著的是銅，所以它在物理化學(xué)屬性上和鐵、鉆比較相似，同時(shí)具有和銅相似的親氧親硫性。

鎳是地球上含量較高的元素，位居第六，且分布較廣。地球上的鎳主要集中在地核中，其含量約為8.5%。地表和地殼中的鎳多與鐵共生。

鎳在化學(xué)元素周期表中的位置

盡管人類發(fā)現(xiàn)鎳的時(shí)間不長(zhǎng)，但使用鎳的時(shí)間卻可以一直追溯到公元前300年左右。中國(guó)最晚于春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期就已經(jīng)出現(xiàn)了含鎳成分的兵器及合金器皿。據(jù)考證，在公元前1世紀(jì)，中國(guó)便已懂得用鎳和銅制成合金——鎳白銅，用以制造墨盒、燭臺(tái)、盤(pán)子等。資料顯示，云南人發(fā)明和生產(chǎn)白銅，不僅在中國(guó)，在世界上也是最早的，這為國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界所公認(rèn)。古代云南所產(chǎn)的白銅也最有名，稱為“云白銅”。雖然中國(guó)冶煉白銅的歷史很長(zhǎng)，但是沒(méi)有冶煉出純金屬鎳。1751年，瑞典礦物學(xué)家和化學(xué)家阿克塞爾墊·弗雷德里克·克朗斯塔特用紅砷鎳礦表面風(fēng)化的晶體顆粒與木炭共熱，才制出了鎳，并將它界定為化學(xué)元素。1755年，純凈的鎳被制取出來(lái)。

鎳的名字“Nickel”帶有迷信色彩，來(lái)自于德國(guó)礦工傳說(shuō)中同名的淘氣妖精，這是因?yàn)殒嚨V看似銅礦，卻無(wú)法冶煉出銅來(lái)，因此從前被看作是魔鬼搞的惡作劇。

不可或缺的鎳

進(jìn)入近現(xiàn)代，隨著金屬冶煉工藝的發(fā)展，鎳被廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域?？梢哉f(shuō)，無(wú)論是在國(guó)防工業(yè)還是民用工業(yè)上，鎳都是不可或缺的。鎳的主要用途是生產(chǎn)不銹鋼，其次是生產(chǎn)合金。

比如，現(xiàn)在世界上的主要鎳消耗國(guó)同時(shí)也是不銹鋼生產(chǎn)國(guó)，而不銹鋼的重要性我們也無(wú)需多言。SUS-304牌號(hào)的不銹鋼經(jīng)常被冠以“食品級(jí)不銹鋼”的名號(hào)，并為一切民用領(lǐng)域的不銹鋼產(chǎn)品做廣告形象宣傳：打開(kāi)購(gòu)物網(wǎng)站，輸入“不銹鋼”三字，即可搜出能夠涵蓋生活各個(gè)方面、種類繁多的日用品。在不銹鋼中加入鎳，可以提高其強(qiáng)度和韌性，并改善不銹鋼的機(jī)械加工性能。

形狀記憶合金的記憶效應(yīng)（圖片來(lái)源/維基百科）

隨處可見(jiàn)的不銹鋼產(chǎn)品

在合金中加入鎳，可使不同種類的鎳合金具有不同的性能。比如鈦鎳合金具有“記憶”的本領(lǐng)，而且記憶力很強(qiáng)，經(jīng)過(guò)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，重復(fù)上千萬(wàn)次都準(zhǔn)確無(wú)誤。原來(lái)，這種合金有一個(gè)特性——轉(zhuǎn)變溫度，在轉(zhuǎn)變溫度之上，它具有一種組織結(jié)構(gòu)，例如：當(dāng)一種鈦鎳記憶合金在轉(zhuǎn)變溫度之上時(shí)，很堅(jiān)硬，強(qiáng)度也大，而在轉(zhuǎn)變溫度以下時(shí)，它卻很軟，容易冷加工。結(jié)構(gòu)不同，性能也就不同。這樣，當(dāng)我們需要它記憶什么形狀時(shí)，就把它做成那種形狀，這就是它的“永久記憶”形狀，在轉(zhuǎn)變溫度以下，由于它很軟，我們便可以在相當(dāng)大的程度內(nèi)使其任意變形。而當(dāng)需要它恢復(fù)到原來(lái)形狀時(shí)，只要把它加熱到轉(zhuǎn)變溫度以上就行了。

鎳與人體健康

鎳是非常常見(jiàn)的致敏性金屬，約有20%的人對(duì)鎳離子過(guò)敏，且女性患者的人數(shù)要高于男性患者。一旦出現(xiàn)致敏反應(yīng)，鎳過(guò)敏將無(wú)限期持續(xù)。金屬鎳和鎳鹽對(duì)皮膚的影響主要表現(xiàn)為接觸性皮炎或過(guò)敏性濕疹。損害往往從接觸部位開(kāi)始，嚴(yán)重時(shí)可蔓延至全身。皮膚先有劇烈的癢感，后呈丘疹、皰疹和紅斑樣，嚴(yán)重者可化膿、潰爛，急性期伴有發(fā)熱。個(gè)別對(duì)鎳敏感性高的人，因戴含鎳的皮帶或眼鏡架而發(fā)生皮炎，但皮炎患者會(huì)在脫離接觸后1～2周自愈。

不僅如此，流行病學(xué)調(diào)查和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明，鎳屬于致癌物（2B級(jí)），它可以引起口腔癌、咽癌、直腸癌和肺癌，而且這些癌癥發(fā)病率與外界環(huán)境中的鎳含量成正比。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，接觸某種鎳化合物的工人肺癌死亡率比正常人高出10倍，鼻竇癌高出900倍，接觸鎳化合物的工人可見(jiàn)染色體畸變率增加。近些年多方面的研究更是表明，鎳化合物是一類活性相當(dāng)高的遺傳毒物。

配飾中含有鎳可能會(huì)引起過(guò)敏

以羰基鎳的毒性為例，在常溫下，鎳即刻與一氧化碳發(fā)生反應(yīng)，生成四羰基鎳，加熱后又會(huì)分解成金屬鎳和一氧化碳。金屬鎳幾乎沒(méi)有急性毒性，但羰基鎳卻能產(chǎn)生很強(qiáng)的毒性。羰基鎳以蒸氣形式迅速由呼吸道吸收，也能由皮膚少量吸收。前者是作業(yè)環(huán)境中毒物侵入人體的主要途徑。羰基鎳低濃度時(shí)，人有不適應(yīng)感，會(huì)出現(xiàn)頭暈、頭疼、步態(tài)不穩(wěn)，有時(shí)是惡心、嘔吐、高燒、呼吸困難、胸部疼痛等癥狀;接觸高濃度時(shí)，會(huì)發(fā)生急性肺炎，最終出現(xiàn)肺水腫和呼吸道循環(huán)衰竭而致死亡;接觸致死量時(shí)，事故發(fā)生后4～11日死亡。因此，避免羰基鎳的形成可有效避免羰基鎳中毒。

（責(zé)任編輯/岳萌 美術(shù)編輯/李子夜）