El níquel es un elemento químico de número atómico 28 y su símbolo es Ni, situado en el grupo 10 de la tabla periódica de los elementos.
Papel biológico
El 87 % de las hidrogenasas contienen níquel, especialmente en aquellas cuya función es oxidar el hidrógeno. El níquel sufre cambios en su estado de oxidación lo que indica que el núcleo de níquel es la parte activa de la enzima.[cita requerida]
El níquel está también presente en la enzima metil con reductasa y en bacterias metanogénicas.
Características principales
Es un metal de transición de color blanco con un ligerísimo tono amarillo, conductor de la electricidad y del calor, muy dúctil y maleable por lo que se puede laminar, pulir y forjar fácilmente, y presentando ferromagnetismo a temperatura ambiental. Es otro de los metales muy densos como el hierro, iridio y osmio. Se encuentra en distintos minerales, en meteoritos (aleado con hierro) y, en principio, hay níquel en el interior de la Tierra principalmente en su núcleo, donde se trata del segundo metal más abundante por detrás del hierro, metal con el que comparte numerosas características similares. El níquel es aleado con hierro para proporcionar tenacidad y resistencia a la corrosión, en los aceros austeníticos el níquel es esencial puesto que al ser un metal gammágeno estabiliza la austenita. Es resistente a la corrosión y se suele utilizar como recubrimiento, mediante electro deposición. El metal y alguna de sus aleaciones, como la aleación Monel, se utilizan para manejar el flúor y algunos fluoruros debido a que reacciona con dificultad con estos productos. Su coste roza la mayoría de las veces el primer puesto entre los precios de los metales comunes en los mercados dedicados a los metales. Es un producto absolutamente esencial para el desarrollo de la industria, además de uno de los metales más demandados. Reacciona con dificultad en medios agresivos y se considera resistente a la corrosión; no sufre el llamado efecto "galleo" el cual sí padece el cobre, por ejemplo. Su estado de oxidación más normal es +2. Puede presentar otros, se han observado estados de oxidación 0, +1 y +3 en complejos, pero son muy poco característicos.
Historia
El uso del níquel se remonta aproximadamente al siglo IV a. C., generalmente junto con el cobre, ya que aparece con frecuencia en los minerales de este metal. Bronces originarios de la actual Siria tienen contenidos de níquel superiores al 2%. Manuscritos chinos sugieren que el «cobre blanco» se utilizaba en Oriente hacia 1700 al 1400 a. C.; sin embargo, la facilidad de confundir las menas de níquel con las de plata induce a pensar que en realidad el uso del níquel fue posterior, hacia el siglo IV a. C.[cita requerida]
Los minerales que contienen níquel, como la niquelina, se han empleado para colorear el vidrio. En 1751 Axel Frederik Cronstedt, intentando extraer cobre de la niquelina, obtuvo un metal blanco que llamó níquel, ya que los mineros de Hartz atribuían al «viejo Nick» (el diablo) el que algunos minerales de cobre no se pudieran trabajar; y el metal responsable de ello resultó ser el descubierto por Cronstedt en la niquelina, o Kupfernickel, diablo del cobre, como se llama aún al mineral en idioma alemán.[cita requerida]
Según un diccionario etimológico italiano, níquel proviene del sueco nickel, que viene del alemán Kupfernickel, propiamente ‘falso cobre’, compuesto de Kupfer (cobre) y Nickel (sobrenombre de Nikolaus), nombre dado por los mineros a los minerales inútiles, usado en broma para indicar un mineral que del cobre tiene sólo el color.[cita requerida]
Hoy en día es muy frecuente encontrarlo en las monedas de cualquier país, donde debido a su elevado coste se alea con cobre. Estas monedas suplantaron a las de plata alrededor de mediados del siglo XX, provocando en ocasiones confusión. Algunos ejemplos son los cinco céntimos de Estados Unidos o el disco interno de una moneda de un euro.
La primera moneda de níquel puro se acuñó en 1881.
Abundancia y obtención
El níquel aparece en forma de metal en los meteoritos junto con el hierro (formando las aleaciones kamacita y taenita). También se encuentra en el núcleo de la Tierra junto al hierro, iridio y osmio, formando con estos tres metales una aleación de estructura metálica. Combinado se encuentra en minerales diversos como garnierita, millerita, pentlandita y pirrotina.[cita requerida]
Las minas del Canadá, Cuba y Rusia producen hoy día el 70 % del níquel consumido. Otros productores mayores son Bolivia, Colombia, Nueva Caledonia provincia de ultramar de Francia y República Dominicana.[cita requerida]
Principales minerales de níquel
Véase también: Garnierita
La niquelina (NiAs), la garnierita (Si4O13[Ni, Mg]2•2 H2O), este último es uno de los minerales más utilizados en la extracción del níquel, también existen los sulfuros, de ellos los más importantes son los sulfuros de hierro y níquel, pentlandita y pirrotita (Ni, Fe) xSy, otros minerales que se encuentran en la naturaleza son los arseniuros, silicatos, sulfoarseniuros.[cita requerida]
Isótopos
En la naturaleza se encuentran 5 isótopos estables: 58Ni, 60Ni, 61Ni, 62Ni y 64Ni, siendo el más ligero el más abundante (68,077 %). Se han caracterizado además 18 isótopos radioactivos de los que los más estables son el 59Ni, el 63Ni y el 56Ni con periodos de semidesintegración de 76.000 años, 100,1 años y 6,077 días respectivamente. Los demás radioisótopos, con masas atómicas desde 52 uma (52Ni) a 74 uma (74Ni), tienen periodos de semidesintegración inferiores a 60 horas y la mayoría no alcanzan los treinta segundos. El níquel tiene además un estado metaestable.[cita requerida]
El 56Ni se produce en grandes cantidades en supernovas de tipo II correspondiendo la forma de la curva de luz a la desintegración del 56Ni en 56Co y éste en 56Fe.[cita requerida]
El 59Ni es un isótopo de larga vida obtenido por cosmogénesis. Este isótopo ha encontrado diversas aplicaciones en la datación radiométrica de meteoritos y en la determinación de la abundancia de polvo extraterrestre en hielos y sedimentos. El 60Ni es hijo del 60Fe (periodo de semidesintegración de 1,5 millones de años) cuya persistencia en el sistema Solar en concentraciones suficientemente altas ha podido causar variaciones observables en la composición isotópica del 60Ni, de este modo, el análisis de la abundancia de 60Ni en materiales extraterrestres puede proporcionar información sobre el origen del sistema solar y su historia primordial.[cita requerida]
Precauciones
La exposición al níquel metalico y sus compuestos solubles no debe superar los 0,05 mg/cm3 medidos en niveles de níquel equivalente para una exposición laboral de ocho horas diarias y cuarenta semanales. Los vapores y el polvo de sulfuro de níquel se sospecha que sean cancerígenos.[cita requerida]
El carbonilo de níquel (Ni(CO)4), generado durante el proceso de obtención del metal, es un gas extremadamente tóxico.[cita requerida]
Las personas sensibilizadas pueden manifestar alergias al níquel. La cantidad de níquel admisible en productos que puedan entrar en contacto con la piel está regulada en la Unión Europea; a pesar de ello, la revista Nature publicó en 2002 un artículo en el que investigadores afirmaban haber encontrado en monedas de 1 y 2 euros niveles superiores a los permitidos, se cree que debido a una reacción galvánica.3
Aplicaciones
Aproximadamente el 65 % del níquel consumido se emplea en la fabricación de acero inoxidable austenítico y otro 12 % en superaleaciones de níquel. El restante 23 % se reparte entre otras aleaciones, baterías recargables, catálisis, acuñación de moneda, recubrimientos metálicos y fundición:[cita requerida]
- Alnico, aleación para imanes.
- El mu-metal se usa para apantallar campos magnéticos por su elevada permeabilidad magnética.
- Las aleaciones níquel-cobre (monel) son muy resistentes a la corrosión, utilizándose en motores marinos e industria química.
- La aleación níquel-titanio (nitinol-55) presenta el fenómeno de efecto térmico de memoria (metales) y se usa en robótica, también existen aleaciones que presentan superplasticidad.
- Crisoles de laboratorios químicos.
- Níquel Raney: catalizador de la hidrogenación de aceites vegetales.
- Se emplea para la acuñación de monedas, a veces puro y, más a menudo, en aleaciones como el cuproníquel.
- El metal es la opción más económica para hacer oro blanco. El níquel, un metal blanco y de tonalidad mate y de tacto suave, es un metal que encuentra mucha facilidad para «blanquear» a otros metales. Esto se traduce en que un mínimo del 30 % de níquel en masa puede dar una apariencia blanca a la aleación. Por ejemplo en aleaciones de cobre, incluso con el 40 % en masa de zinc o aluminio el metal sigue teniendo una coloración amarillenta, mientras que con solo el 30 % de níquel en masa adquiere su característico tono blanco.
- Es posible encontrarlo en joyería actualmente, pero no se recomienda su uso, ya que es cancerígeno y altamente tóxico. El níquel ha sido vetado en numerosos estados, donde su uso se ve cada vez más reducido. Se halla sobre todo en perforaciones corporales y joyería de acero inoxidable, donde suele representar alrededor del 13 % en masa. Estos aceros no son peligrosos para la salud puesto que son inertes químicamente y no reaccionan. Sin embargo el uso de una joya enchapada en níquel (típico de las joyas de fantasía) sí puede presentar un riesgo serio de alergia o infección, pero ambos casos son raros.
- Se utiliza níquel para fabricar los volantes de los relojes mecánicos, no todos pero la mayoría de los relojes rusos antiguos y algunos suizos.
Podrás ver cualidades del níquel como su punto de fusión y de ebullición, sus propiedades magnéticas o cual es su símbolo químico. Además, aquí encontrarás información sobre sus propiedades atómicas como la distribución de electrones en los átomos de níquel y otras propiedades.
Para algunos elementos parte de esta información es desconocida. En estos casos mostramos las propiedades que se les atribuyen.
Propiedades del níquel
Los metales de transición, también llamados elementos de transición es el grupo al que pertenece el níquel. En este grupo de elementos químicos al que pertenece el níquel, se encuentran aquellos situados en la parte central de la tabla periódica, concretamente en el bloque d. Entre las características que tiene el níquel, así como las del resto de metales de tansición se encuentra la de incluir en su configuración electrónica el orbital d, parcialmente lleno de electrones. Propiedades de este tipo de metales, entre los que se encuentra el níquel son su elevada dureza, el tener puntos de ebullición y fusión elevados y ser buenos conductores de la electricidad y el calor.
El estado del níquel en su forma natural es sólido (ferromagnético). El níquel es un elmento químico de aspecto lustroso metálico y pertenece al grupo de los metales de transición. El número atómico del níquel es 28. El símbolo químico del níquel es Ni. El punto de fusión del níquel es de 1728 grados Kelvin o de 1455,85 grados celsius o grados centígrados. El punto de ebullición del níquel es de 2730 grados Kelvin o de 2457,85 grados celsius o grados centígrados.
Usos del níquel
El níquel es un metal brillante plateado-blanco con un ligero matiz dorado. Si alguna vez te has preguntado para qué sirve el níquel, a continuación tienes una lista de sus posibles usos:
- El níquel se utiliza en muchos productos. Algunos ejemplos son las cuerdas de la guitarra eléctrica, los imanes y baterías recargables. Las propiedades magnéticas de níquel en realidad hacen que sea un material muy importante para fabricar discos duros de ordenador.
- El níquel se une al hierro en una aleación para fabricar acero inoxidable. El acero inoxidable tiene numerosas aplicaciones. Se emplea en utensilios de cocina, cubiertos, herramientas, instrumentos quirúrgicos, tanques de almacenamiento de armas de fuego, faros de coches, joyas y relojes.
- Varios tipos de hoja de lata se hacen usando níquel aleado con otros metales. También se pueden hacer aleaciones resistentes al calor y la electricidad de níquel.
- El níquel se añade también a superaleaciones. Por ejemplo, mezclándolo con el cobalto.
- El níquel se utiliza todavía en muchas partes del mundo para la fabricación de monedas.
- El níquel se utiliza para fabricar pilas alcalinas, como parte de los electrodos.
- El níquel se utiliza en un proceso conocido como ensayo de fuego. Este proceso ayuda a identificar los tipos de compuestos en un mineral, metal o aleación. El níquel es capaz de recoger todos los elementos del grupo del platino en este proceso. También recoge parcialmente oro.
- En química, el níquel se utiliza normalmente como un catalizador para una reacción de hidrogenación.
Propiedades atómicas del níquel
La masa atómica de un elemento está determinado por la masa total de neutrones y protones que se puede encontrar en un solo átomo perteneciente a este elemento. En cuanto a la posición donde encontrar el níquel dentro de la tabla periódica de los elementos, el níquel se encuentra en el grupo 10 y periodo 4. El níquel tiene una masa atómica de 58,71 u.
La configuración electrónica del níquel es [Ar]3d84s2. La configuración electrónica de los elementos, determina la forma el la cual los electrones están estructurados en los átomos de un elemento. El radio medio del níquel es de 135 pm, su radio atómico o radio de Bohr es de 149 pm, su radio covalente es de 121 pm y su radio de Van der Waals es de 163 pm.
Características del níquel
A continuación puedes ver una tabla donde se muestra las principales características que tiene el níquel.
| Níquel | ||
|---|---|---|
| Símbolo químico | Ni | |
| Número atómico | 28 | |
| Grupo | 10 | |
| Periodo | 4 | |
| Aspecto | lustroso metálico | |
| Bloque | d | |
| Densidad | 8908 kg/m3 | |
| Masa atómica | 58.71 u | |
| Radio medio | 135 pm | |
| Radio atómico | 149 | |
| Radio covalente | 121 pm | |
| Radio de van der Waals | 163 pm | |
| Configuración electrónica | [Ar]3d84s2 | |
| Estados de oxidación | +3, +2, 0 | |
| Óxido | levemente básico | |
| Estructura cristalina | cúbica centrada en las caras | |
| Estado | sólido | |
| Punto de fusión | 1728 K | |
| Punto de ebullición | 2730 K | |
| Calor de fusión | 17.47 kJ/mol | |
| Presión de vapor | 237 Pa a 1726 K | |
| Electronegatividad | 1,91 | |
| Calor específico | 440 J/(K·kg) | |
| Conductividad eléctrica | 14,3 × 106S/m | |
| Conductividad térmica | 90,7 W/(K·m) | |
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