Nichel (Ni) ed acqua

In che modo il nichel reagisce con l'acqua?

In condizioni normali il nichel non reagisce con l'acqua.

Solubilità di nichel e composti di nichel

Il nichel elementare è insolubile a T=20^oC ed alla pressione di 1 bar. I composti di nichel possono comunque essere solubili nell'acqua. Il cloruro di nichel è quasi solubile: da 553 g/L a 20°C fino a 880 g/L a 99.9^oC. Il carbonato di nichel ha una solubilità pari a 90 mg/L, mentre altri composti di nichel come ossido di nichel, solfuro di nichel e nichel tetra carbonile sono insolubili in acqua.

Perchè il nichel è presente nell'acqua?

Il nichel può essere trovato in ardesia, arenaria, minerali di argilla e nei basalti. La maggiore fonte di nichel è la pertlandite. L'elemento si accumula nei sedimenti e prende parte a numerosi cicli biologici.
Il nichel può finire nell'acqua sia da fonti puntuali che non puntuali, con diffuse emissioni di nichel che possono originarsi da centrali termiche, inceneritori di rifiuti ed industrie di metallo. Il nichel è infatti direttamente emesso da varie industrie attraverso scarico in acque superficiali. E' usato in leghe per il trattamento di acque superficiali, nelle batterie nichel-cadmio, come catalizzatore e come pigmento. Il nichel puro è spesso usato come rivestimento protettivo su oggetti di acciaio e rame. Le leghe nichel-rame sono state usate per molto tempo per monete. Altre leghe sono usate per la produzione di utensili per la cucina, gioielli e turbine. Il nichel può essere usato come anti-corrosivo, l'acetato di nichel è usato come mordente nella produzione di tessuti, infine carbonato e cloruro di nichel sono usati come catalizzatore di grassi per l'idurimento durante la produzione di ceramica. Il nichel tetra carbonile è un sottoprodotto derivante dalla pulitura del nichel ed è usato in diversi processi produttivi.
I composti di nichel sono anche usati in agricoltura: fertilizzanti a base di fosfati possono contenere tracce di nichel. Il nichel è spesso presente nel terreno situato nei pressi di industrie di combustibile fossile. Le sostanze organiche infatti spesso assorbono nichel, facendo in modo che carbone e petrolio ne contengano tracce. Composti di nichel possono essere trovati anche in fango, scorie e ceneri derivanti dall'incenerimento di rifiuti. Una migliore separazione dei rifiuti sarebbe utile, in quanto il nichel è riciclabile per il 60%.

Quali sono gli effetti ambientali del nichel in acqua?

Il nichel è un elemento necessario per la dieta di molti organismi, ma può essere tossico in dosi elevate. Il nichel metallico ed alcuni altri composti di nichel sono teratogeni e cancerogeni nei confronti dei mammiferi. Le concentrazioni di nichel nelle piante solitamente si aggirano intorno a 1 μg/g, e concentrazioni al di sopra di 50 μg/g sono tossiche. Il tè ha una straordinaria concentrazione di nichel di 7.6 mg/kg di foglie secche. Il nichel causa problemi di crescita per le piante se in concentrazioni tra 0.5 e 10 ppm. I pesci sono apparentemente meno suscettibili al nichel, ma ciò dipende dalle specie. Per la Dafnia ialina l'LD₅₀ per 48 ora è 1.9 ppm, per la Dafnia magna si ha una tossicità cronica tra 30 e 150 ppb. LD₅₀ per le aragoste marine è compreso tra 150 e 300 ppm. Nel corpo di uccelli che vivono nutrendosi per la maggior parte di organismi contenenti nichel è stata trovata una concentrazione di tale elemento tra 0.6 e 36 ppm (massa secca). L'accumulo di nichel nei ratti si manifesta principalmente all'interno dei polmoni, dove la sua concentrazione supera di 4-40 volte quella degli altri organi.
Ci possono essere approssimativamente 70 specie di piante che accumulano concentrazioni di nichel particolarmente elevate, che possono raggiungere fino a 10,000 ppm (massa secca). Per normali semi di piante una concentrazione di nichel compresa tra 0.5 e 2 ppm nei substrati liquidi è considerata tossica. Molte piante hanno una tolleranza al nichel relativamente elevata, ma molte specie di grano sono generalmente più sensibili. Se viene aggiunta acqua con una concentrazione pari a 40 ppm di nichel esse possono morire. La concimazione del terreno può decrescere rapidamente l'assunzione di nichel, d'altra parte elevate concentrazioni di nichel possono accumulare altri metalli pesanti. Fanghi contenenti più di 200 ppm di nichel (massa secca) non possono essere applicati su terreni agricoli.
In natura esistono 5 isotopi stabili del nichel e otto instabili.

Quali sono gli effetti nel nichel in acqua sulla salute?

Il corpo umano contiene circa 10 mg di nichel. Il nichel è un requisito dietetico per un certo numero di organismi, e potrebbe quindi essere importante anche per gli esseri umani. Il bisogno dietetico umano è stimato di soltanto 5 μg, che risulta da un'assunzione di 150 μg. Il nichel probabilmente nell'urea ha la funzione di convertire l'ammoniaca attraverso l'enzima ureasi. Il nichel non può essere riassorbito nella ghiandola digestiva, a meno che non sia complessato.
L'inalazione di nichel comporta un rischio più grande rispetto al nichel in acqua, infatti può causare cancro polmonare, o tumori nasali. La cancerogenicità del nichel è probabilmente dovuta dal fatto che il nichel sostituisce gli ioni magnesio e zinco sulla polimerasi del DNA. Queste osservazioni furono principalmente fatte sugli operai impiagati nella lavoranzione del nichel. Solitamente questo problema si manifesta soltanto negli uomini che fumano.
Molta persone sviluppano dermatite tramite contatto della pelle con nichel. Lo stesso vale per soluzioni di nichel. Le allergie da nichel sono più comuni fra le donne che fra gli uomini. I composti di nichel possono essere tossici in elevate concentrazioni, ma questi sono spesso insolubili in acqua, limitando quinid il danno potenziale. Per esempio, il nichel tetra carbonilico è insolubile in acqua, ma è tuttavia tossico e cancerogeno.
A seguito di assunzioni di elevate dosi di nichel solitamente si manifesta vomito, con sua conseguente rapida rimozione dal corpo.

Quali tencnologie di purificaizone dell'acqua sono usate per rimuovere il nichel dall'acqua?

Il nichel viene solitamente rimosso dall'acqua con l'utilizzo del carbone attivo. Anche la coagulazione è un metodo efficace. Il nichel precipita completamente solo in certe condizione, cioè un pH di almeno 9.5, sotto al quale è convertito in idrossido.

Bibiliografia e altri elementi e loro interazione con l'acqua.