Niken: con quỷ hầm mỏ thứ hai

Đồng của quỷ Nickel

Thợ mỏ Đức tìm thấy một loại quặng vàng nhạt trông hệt quặng đồng, mà nấu mãi không ra đồng. Họ gọi quặng ấy là Kupfernickel, đồng của Nickel, theo tên một con quỷ ranh mãnh trong chuyện dân gian. Có người còn cho rằng tên ấy vốn là "đồng của Thánh Nicholas", và tới nay hai cách giải thích vẫn cùng tồn tại.

Đó là lần thứ hai thợ mỏ Đức lấy tên quỷ đặt cho một loại quặng, sau coban.

Năm 1751, nhà khoáng vật học Thuỵ Điển Axel Fredrik Cronstedt nấu loại quặng ấy và thu được một kim loại mới. Ông công bố tên gọi niken năm 1754, nhưng giới hoá học thời đó không tin. Họ cho rằng đó chỉ là hợp kim của coban, arsenic, sắt và đồng, vì mẫu của Cronstedt quả thật lẫn đủ những nguyên tố đó. Phải tới năm 1775, khi Torbern Bergman làm ra được niken tinh khiết, người ta mới chịu công nhận.

Trong khi châu Âu còn cãi nhau, ở Trung Quốc người ta đã dùng một hợp kim kẽm-niken tên bạch đồng từ khoảng năm 200 trước Công nguyên. Có những mẻ đã theo đường buôn sang tới châu Âu.

Vì sao inox cần cả crom lẫn niken

Crom làm cho thép không gỉ. Nhưng thép chỉ có crom thì cứng và giòn, khó dập thành hình sâu như nồi hay bồn rửa. Thêm khoảng 8% niken thì cấu trúc tinh thể của thép chuyển sang một dạng khác, dẻo và dễ hàn. Inox 304 quen thuộc chính là loại này, với 18% crom và 8% niken.

Niken và crom còn đi cùng nhau ở một chỗ khác trong bếp. Hợp kim nichrome, thường 80% niken và 20% crom, là dây điện trở trong ấm siêu tốc, lò nướng và máy sấy tóc.

Phần lớn kim loại nung tới đỏ sẽ oxy hoá nhanh, giòn ra rồi đứt. Nichrome thì tự phủ một lớp oxit crom mỏng không cho oxy lọt qua, nên chịu được rất nhiều lần nung đỏ liên tiếp mà không đứt. Hợp kim này chỉ chảy ở khoảng 1.400 °C.

Dị ứng niken từ khuyên tai và tiền xu

Người Mỹ gọi đồng 5 xu là "a nickel" từ năm 1866. Tên gọi ấy gây hiểu lầm, vì đồng xu chỉ có 25% niken, còn lại 75% là đồng. Hợp kim đồng-niken đó gọi là cupronickel. Hợp kim ấy nằm trong tiền xu của rất nhiều nước vì bền và không gỉ, kể cả khi dính mồ hôi tay hay nước biển.

Việt Nam cũng từng có tiền xu. Đợt phát hành ngày 17/12/2003 gồm năm mệnh giá, trong đó hai đồng nhỏ nhất làm bằng thép mạ niken. Người dùng không chuộng, và Ngân hàng Nhà nước ngừng lưu hành từ tháng 4/2011.

Cầm đồng xu vài giây mỗi ngày thì không sao. Đeo sát da nhiều giờ liền như khuyên tai hay khoá thắt lưng thì khác. Mồ hôi thấm lâu mới đủ làm niken tan ra khỏi kim loại và ngấm vào da. Dị ứng niken là dạng dị ứng kim loại phổ biến nhất ở các nước công nghiệp.

Tỉ lệ lệch theo giới, khoảng 16% nữ giới so với 4% nam giới, có lẽ vì nữ giới đeo trang sức và khuyên tai nhiều hơn.

Liên minh châu Âu xử chuyện này bằng một quy định riêng từ năm 2004. Đồ tiếp xúc da lâu, như khuyên tai, khuy quần hay khoá thắt lưng, không được để quá 0,5 microgam niken tan ra trên mỗi centimet vuông mỗi tuần.

Ngưỡng đó dành cho đồ đeo hằng ngày. Trong nhà máy, nơi công nhân hít phải bụi niken chứ không chỉ chạm da, giới hạn còn ngặt hơn nhiều. Không quá 0,05 mg niken trên mỗi mét khối không khí, tính trung bình suốt ca làm tám tiếng.

Quy trình Mond tinh luyện niken bằng khí độc

Cách tinh luyện niken kỳ lạ nhất do Ludwig Mond nghĩ ra năm 1890. Niken thô gặp khí CO (loại khí gây ngạt khi đốt than trong phòng kín) ở khoảng 50–80 °C thì hợp thành một chất khí tên nickel tetracarbonyl. Chất này sôi ở 43 °C nên bay hơi gần như ngay. Tạp chất nằm lại dưới dạng rắn, còn niken bay đi theo dòng khí.

Nung dòng khí ấy lên 220–250 °C thì phản ứng chạy ngược. Chất khí vỡ ra, trả lại niken tinh khiết trên 99,99% bám vào thành lò, còn khí CO được thu về dùng cho mẻ sau.

Đổi lại, nickel tetracarbonyl thuộc hàng độc nhất trong công nghiệp, độc hơn nhiều so với riêng lượng CO chứa trong đó. Chỉ khoảng 30 phần triệu trong không khí, hít trong 30 phút, là đủ gây chết người.

Niken đào ở đâu, từ Canada sang Indonesia

Mỏ niken nổi tiếng nhất thế kỷ 20 nằm ở lòng chảo Sudbury, Ontario, Canada. Đó là đáy một hố va chạm rộng khoảng 130 km, do một khối đá đường kính 10 tới 15 km đâm xuống cách đây 1,85 tỷ năm. Va chạm nấu chảy cả lớp vỏ Trái Đất ở đó, và các kim loại nặng lắng xuống kết thành quặng ngay dưới đáy hố. Người ta tìm ra mỏ năm 1883, rồi Sudbury là nguồn niken hàng đầu thế giới suốt gần một thế kỷ.

Giờ Sudbury không còn đứng đầu. Cả thế giới đào khoảng 3,7 triệu tấn niken một năm, riêng Indonesia làm ra 2,2 triệu tấn, khoảng 59%. Niken ở đó không nằm sâu dưới đá như Sudbury mà nằm ngay trên mặt, trong lớp đất đỏ do mưa nhiệt đới bào mòn hàng triệu năm. Chỉ cần gạt rừng đi là đào được.

Phần còn lại của thế giới chia nhau phần nhỏ hơn hẳn. Philippines khoảng 330 nghìn tấn một năm, Nga 210 nghìn, Canada 190 nghìn. Dưới lòng đất vẫn còn hơn 130 triệu tấn niken chưa đào, riêng Indonesia giữ khoảng 55 triệu tấn.

Ở Mỹ, nơi gần như không còn mỏ niken lớn, khoảng 54% lượng niken dùng mỗi năm đến từ thép không gỉ phế liệu nấu lại.

Thợ mỏ Đức đổ lỗi cho quỷ vì quặng nấu mãi không ra đồng. Ba thế kỷ sau, kim loại nằm trong quặng ấy là lý do người ta bóc từng mảng rừng nhiệt đới ở Indonesia.

5 điều cần nhớ về niken

1. 1 "Kupfernickel" nghĩa là đồng của quỷ Nickel. Thợ mỏ Đức đặt tên vậy vì quặng trông như quặng đồng mà nấu không ra đồng.
2. 2 Inox 304 cần cả crom lẫn niken: crom chống gỉ, còn 8% niken giúp thép dẻo và dễ dập hình.
3. 3 Đồng xu Mỹ gọi là "nickel" chỉ chứa 25% niken, còn lại là đồng.
4. 4 Quy trình Mond tinh luyện niken bằng cách biến kim loại thành một chất khí cực độc rồi biến ngược lại.
5. 5 Khoảng 16% nữ giới bị dị ứng niken, so với 4% nam giới, chủ yếu vì đeo trang sức nhiều hơn.

Khối lượng nguyên tử theo CIAAW/IUPAC 2021; các giá trị còn lại từ PubChem (NCBI/NIH). Chuyện Kupfernickel, Cronstedt và Bergman, bạch đồng Trung Quốc, cấu trúc thép không gỉ, nichrome, thành phần tiền xu, quy trình Mond và lòng chảo Sudbury theo các trang tổng hợp dẫn nguồn gốc. Sản lượng niken theo USGS, Mineral Commodity Summaries 2025. Tỉ lệ dị ứng niken và quy định thôi niken của Liên minh châu Âu theo các trang y khoa tổng hợp dẫn nguồn gốc. Gốc gác tên gọi có hai cách giải thích chưa ngã ngũ, nên bài nêu cả hai. Đối chiếu lại lần cuối 12/09/2026.