28-Níquel

Català	Español		English	Français	Símbol: Ni	Nombre atòmic: 28
Níquel	Níquel		Nickel	Nickel	Grup: 10	Període: 4
Família: metall de transició		Configuració electrònica: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²

Generalitats
Descobridor/s: Axel Frederik Cronstedt		Nacionalitat: Suècia			Any: 1751
Origen del nom: De l’alemany “kupfernickel” el coure del diable o el coure de San Nicolau.		Una mica d’història: L'ús del níquel es remunta aproximadament al segle IV aC generalment junt amb el coure ja que apareix ben sovint en els minerals d'aquest metall; bronzes originaris de l'actual Síria tenen continguts de níquel superiors al 2%. Manuscrits xinesos suggereixen que el «coure blanc» s'utilitzava a Orient cap a 1400-1700 aC, no obstant la facilitat de confondre les menes de níquel amb les de plata indueix a pensar que en realitat l'ús del níquel va ser posterior, cap al segle IV aC. Els minerals que contenen níquel, com la niquelina, s'han emprat per a pintar el vidre. El 1751 Axel Frederik Cronstedt, intentant extraure coure de la niquelina, va obtenir un metall blanc que va anomenar níquel, ja que els miners de Hartz atribuïen al «vell Nick» (el diable) el que alguns minerals de coure no pogueren ser treballats i el metall responsable d'això va resultar ser el descobert per Cronstedt en la niquelina, o kupfernickel, el coure del diable, com s'anomenava i s'anomena encara al mineral. La primera moneda de níquel pur s'encunyà el 1881.
Estat natural: Es presenta com a metall en meteorits (entre un 5% i un 20%). Combinat amb altres elements es presenta en minerals com niquelina, NiAs, pentlandita i pirrotita, que normalment contenen coure com impuresa més important. La majoria de jaciments de níquel es troben a Canadà, Cuba, URSS, Xina i Austràlia. Les mines de Nova Caledònia (Austràlia) i Canadà produeixen avui en dia el 70% del níquel consumit La producció mundial de mena de níquel està al voltant de 925000 tones anuals.		Estructura cristal·lina: Sistema cúbic centrat en les cares		tots els angles rectes a = b = c
Abundància a l’ésser humà: 100 ppb (parts per bilió) en pes.	Abundància a la Terra: ocupa el 22è lloc en la classificació dels elements més abundants en l’escorça terrestre.		Abundància al Sistema Solar: 60000 ppb (parts per bilió) en pes.

Propietats
Físiques	Massa atòmica (u)	Densitat (kg/m³)		Duresa (escala de Mohs)		Volum atòmic (cm³/mol)
	58,6934	8902		4,0		6,59
Tèrmiques	Estat d’agregació a 298 K	Punt de fusió (K)		Punt d’ebullició (K)
	Sòlid	1726		3005
Radis	Radi atòmic (Å)	Radi iònic (Å)		Radi covalent (Å)
	1,24	0,72 (Ni⁺²) 0,62 (Ni⁺³)		1,15
Ionització	Afinitat electrònica (KJ/mol)	1a energia ionització (KJ/mol)	2a energia ionització (KJ/mol)		3a energia ionització (KJ/mol)		Estats d’oxidació
	112	736,7	1752,9		3393,4		-1, +1, +2, +3, +4
Elèctriques	Conductivitat elèctrica (mOhm.cm)^-1	Electròniques	Electronegativitat (Pauling)		Polaritzabilitat (Å³)
	146,2		1,91		6,8
Termodinàmiques	Calor d’atomització (KJ/mol d’àtoms)	Calor de fusió (KJ/mol)	Calor de vaporització (KJ/mol)		Calor específica (J/kg K)		Conductivitat tèrmica (J/m s ºC)
	430,0	17,6	372,0		438,9		90,90
Altres	Potencial normal de reducció (v)	Caràcter metàl·lic	Precaucions: Les pólvores del metall de níquel són un perill de foc. Els compostos de níquel són molt tòxics per les plantes. Alguns són cancerígens i teratògens. L'exposició al níquel metall i els seus compostos solubles no ha de superar els 0,05 mg/cm³ mesurats en nivells de níquel equivalent per a una exposició laboral de 8 hores diàries i 40 setmanals. Els vapors i la pols de sulfur de níquel se sospita que poden ser cancerígens. El carbonil de níquel (Ni(CO)₄), generat durant el procés d'obtenció del metall, és un gas extremadament tòxic i només ha de ser manejat per persones qualificades en àrees molt ben ventilades. Les persones sensibilitzades poden manifestar al·lèrgies al níquel. La quantitat de níquel admissible en productes que puguin entrar en contacte amb la pell està regulada per la Unió Europea; tot i així, la revista Nature va publicar el 2002 un article en què investigadors afirmaven haver trobat en monedes d'1 i 2 euros nivells superiors als permesos, es creu que a causa d'una reacció galvànica.
	-0,26 Ni²⁺/Ni Solució àcida	metall
	Característiques: És un metall de transició de color blanc platejat, conductor de l'electricitat i de la calor, és dúctil i mal·leable pel que es pot laminar, polir i forjar fàcilment. És magnètic fins a 345ºC, temperatura a la que perd aquesta propietat. Es presenta en cinc formes isotòpiques estables.

Isòtops
Isòtop	Protons	Neutrons	Símbol	Vida mitjana	Abundància (%)	Altres
Níquel- 56	28	28	⁵⁶Ni	6,077 dies	0,00	Radioactiu
Níquel- 57	28	29	⁵⁷Ni	35,6 hores	0,00	Radioactiu
Níquel- 58	28	30	⁵⁸Ni	Estable	67,0769
Níquel -59	28	31	⁵⁹Ni	76000 anys	0,00	Radioactiu
Níquel- 60	28	32	⁶⁰Ni	Estable	26,2231
Níquel- 61	28	33	⁶¹Ni	Estable	1,1399
Níquel- 62	28	34	⁶²Ni	Estable	3,6345
Níquel- 63	28	35	⁶³Ni	100,1 anys	0,00	Radioactiu
Níquel- 64	28	36	⁶⁴Ni	Estable	0,9256
Níquel -65	28	37	⁶⁵Ni	2,517 hores	0,00	Radioactiu
Níquel -66	28	38	⁶⁶Ni	54,6 hores	0,00	Radioactiu

Reactivitat
Descripció	El níquel metàl·lic no és molt actiu químicament. No s’oxida en fred però a altes temperatures la reacció entre el níquel i l’oxigen no té lloc completament però dóna una mica d’òxid de níquel (II): 2Ni (s) + O₂ (g) à 2NiO (s) No és atacac per l’aigua. És soluble en àcid nítric diluït i en la major part dels àcids, però no s’altera en l’àcid nítric concentrat ni reacciona amb les bases. Es dissol en àcid sulfúric diluït i forma solucions que contenen el ió aquós Ni (II) juntament amb hidrogengas. A la pràctica el ió Ni (II) és present com a complex (Ni(OH₂)₆)²⁺: Ni (s) + H₂SO₄ (aq) à Ni²⁺ (aq) + SO₄^2- (aq) + H₂ (g) Reacciona amb els halògens en calent i, en presència d’humitat, també en fred; amb el fluor però molt a poc a poc: Ni (s) + Cl₂ (g) à NiCl₂ (s) de color groc Ni (s) + Br₂ (g) à NiBr₂ (s) de color groc Ni (s) + I₂ (g) à NiI₂ (s) de color negre El níquel forma principalment compostos divalents (niquelosos), encara que es coneixen exemples de compostos en els quals presenta estats d’oxidació des de - 1 fins a +4. La majoria de les sals de níquel com el clorur de níquel (NiCl₂), sulfat de níquel (NiSO₄) i nitrat de níquel (Ni (NO₃)₂), són de color verd o blau i solen estar hidratades. El sulfat de níquel i amoni (NiSO₄ · (NH4)₂SO₄ · 6H₂O) s’usa en solucions per a l’electroniquelat.
Amb aire	Suau. Amb calor àNiO
Amb H₂O	No reacciona
*Amb HCL* 6M**	Suau. àH₂ ; NiCl₂
*Amb HNO₃* 15M**	Es torna passiu
*Amb NaOH* 6M**	No reacciona

Obtenció

El mètode de preparació del níquel depèn de la composició del minerals. Tots els mètodes són complexos degut a la dificultad que porta la separació d’altres elements de propietats molt semblants com ferro, coure i cobalt presents en els minerals.

En el procés electrolític, el níquel es diposita en forma metàl·lica pura després de que el coure ha estat prèviament eliminat per deposició amb un electrolit i voltatge diferent.

En el mètode Mond, el coure es treu per dissolució en àcid sulfúric diluït i el residu de níquel es redueix a níquel metàl·lic impur. Es passa monòxid de carboni sobre el níquel impur, formant-se tetracarbonil de níquel, Ni(CO)₄, un gas volàtil que es descompon escalfant a 230ºC, dipositant-se el níquel metàl·lic pur en pols:

Ni + 4CO (50ºC) à Ni(CO)₄ à Ni + 4CO

Els minerals sulfurosos com la pentlandita i la pirrotita, es redueixen comunament en un forn i s’envien en forma de sulfur aglomerat de coure i níquel a les refineries, on el níquel es separat per diferents processos.

Usos

El níquel s’usa principalment en forma d’aliatges que tenen infinitat d’aplicacions quan interessa controlar la dilatació, conferir propietats mecàniques especials, augmentar la resistència a la corrosió, disposar de qualitats magnètique específiques o disminuir la conductivitat elèctrica.

Aproximadament el 65% del níquel consumit s'empra en la fabricació d'acer inoxidable i un altre 12% en superaliatges de níquel. El restant 23% es reparteix entre altres aliatges, bateries recargables, catàlisi, encunyació de moneda (els aliatges de Cu-Ni usats per a les monedes tenen un 25% de níquel i un 75% de coure), recobriments metàl·lics, fosa, fabricació de parts dels automòbils com eixos, frens, engranatges, vàlvules o rodaments; resistències elèctriques, transformadors, teles metàl·liques, xassís d’instruments de precisió, aparells per a criogenia, etc:

AlNiCo, aliatge per a imants.

Els aliatges níquel-coure (monel) són molt resistents a la corrosió, utilitzant-se en motors marins i indústria química.

L'aliatge níquel-titani (nitinol-55) presenta el fenomen de memòria de forma i s'usa en robòtica. També hi ha aliatges que presenten superplasticitat.

Gresols de laboratoris químics.

Catàlisi de la hidrogenació de olis vegetals i petrolis; el níquel finament dividit absorbeix 17 vegades el seu volum d’hidrogen.

S’usa en la fabricació de piles de Ni-Cd i en multitud de components electrònics.

El níquel afegit al vidre li dóna color verd.

Toxicitat

Moderadament tòxic. Els compostos de níquel són molt tòxics per les plantes. Alguns són cancerígens i teratògens.

L'exposició al níquel metall i els seus compostos solubles no ha de superar els 0,05 mg/cm³ mesurats en nivells de níquel equivalent per a una exposició laboral de 8 hores diàries i 40 setmanals. Els vapors i la pols de sulfur de níquel se sospita que poden ser cancerígens.

El carbonil de níquel (Ni(CO)4), generat durant el procés d'obtenció del metall, és un gas extremadament tòxic i només ha de ser manejat per persones qualificades en àrees molt ben ventilades.

Les persones sensibilitzades poden manifestar al·lèrgies al níquel. La quantitat de níquel admissible en productes que puguin entrar en contacte amb la pell està regulada per la Unió Europea; tot i així, la revista Nature va publicar el 2002 un article en què investigadors afirmaven haver trobat en monedes d'1 i 2 euros nivells superiors als permesos, es creu que a causa d'una reacció galvànica.