Profundización

Elementos de la Tabla Periódica

Níquel

Símbolo: Ni

Clasificación: Metales de transición Grupo 10

Es un elemento metálico magnético, de aspecto blanco plateado, utilizado principalmente en aleaciones. Es uno de los elementos de transición del sistema periódico.



Número Atómico: 28
Masa Atómica: 58,6934
Número de protones/electrones: 28
Número de neutrones (Isótopo 59-Ni): 31
Estructura electrónica: [Ar] 3d8 4s2
Electrones en los niveles de energía: 2, 8, 16, 2
Números de oxidación: +2, +3



Electronegatividad: 1,91
Energía de ionización (kJ.mol-1): 737
Afinidad electrónica (kJ.mol-1): 156
Radio atómico (pm): 125
Radio iónico (pm) (carga del ion): 78(+2), 62(+3)


Entalpía de fusión (kJ.mol-1): 17,6
Entalpía de vaporización (kJ.mol-1): 371,8


Punto de Fusión (ºC): 1455

Punto de Ebullición (ºC): 2913

Densidad (kg/m3): 8900; (20 ºC)

Volumen atómico (cm3/mol): 6,60

Estructura cristalina: Cúbica

Color: Blanco plateado



Vida Media: Cinco isótopos naturales: 58-Ni (68,077%), 60-Ni (26,223%), 61-Ni (1,140%), 62-Ni (3,634%), 64-Ni (0,926%). Veinticuatro inestables cuya vida media oscila entre 38 milisegundos (52-Ni) y 76000 años (59-Ni).


Descubierto en: 1751

Descubierto por: Alex V. Cronstedt

Fuentes: Minerales: pirrotina, garnierita, millerita, niquelina, gersdorfita, ullmanita, rammelsbergita, cloantita, nódulos manganosos del fondo del mar.

Usos: Aleaciones duras, tenaces y estables a la corrosión. Válvulas, cableado, galvanizado (niquelado), monedas, procesado químico y de alimentos, vasijas, acumuladores.

Estado natural

El níquel aparece en forma de metal en los meteoros. También se encuentra, en combinación con otros elementos, en minerales como la garnierita, milerita, niquelita, pentlandita y pirrotina, siendo estos dos últimos las principales menas del níquel. Ocupa el lugar 22 en abundancia entre los elementos de la corteza terrestre.

Las menas de níquel contienen generalmente impurezas, sobre todo de cobre. Las menas de sulfuros, como las de pentlandita y pirrotina niquelífera se suelen fundir en altos hornos y se envían en forma de matas de sulfuro de cobre y níquel a las refinerías, en donde se extrae el níquel mediante procesos diversos. En el proceso electrolítico, el níquel se deposita en forma de metal puro, una vez que el cobre ha sido extraído por deposición a un voltaje distinto y con un electrólito diferente. En el proceso de Mond, el cobre se extrae por disolución en ácido sulfúrico diluido, y el residuo de níquel se reduce a níquel metálico impuro. Al hacer pasar monóxido de carbono por el níquel impuro se forma carbonilo de níquel (Ni(CO)4), un gas volátil. Este gas calentado a 200 °C se descompone, depositándose el níquel metálico puro.

Aplicaciones y producción

El níquel se emplea como protector y como revestimiento ornamental de los metales; en especial de los que son susceptibles de corrosión como el hierro y el acero. La placa de níquel se deposita por electrólisis de una solución de níquel. Finamente dividido, el níquel absorbe 17 veces su propio volumen de hidrógeno y se utiliza como catalizador en un gran número de procesos, incluida la hidrogenación del petróleo.

El níquel se usa principalmente en aleaciones, y aporta dureza y resistencia a la corrosión en el acero. El acero de níquel, que contiene entre un 2% y un 4% de níquel, se utiliza en piezas de automóviles, como ejes, cigüeñales, engranajes, llaves y varillas, en repuestos de maquinaria y en placas para blindajes. Algunas de las más importantes aleaciones de níquel son la plata alemana, el invar, el monel, el nicromo y el permalloy. Las monedas de níquel en uso son una aleación de 25% de níquel y 75% de cobre. El níquel es también un componente clave de las baterías de níquel-cadmio.

Los mayores depósitos de níquel se encuentran en Canadá, y se han descubierto ricos yacimientos en el norte de Quebec en 1957. Le siguen en importancia como productores de níquel, Cuba, Puerto Rico, la antigua Unión Soviética (URSS), China y Australia. La producción mundial minera de níquel alcanzó en 1991 unas 923.000 toneladas.

Compuestos

El níquel forma fundamentalmente compuestos divalentes, aunque se dan casos en estados de oxidación formales que varían entre -1 y +4. La mayoría de las sales de níquel, como el cloruro de níquel (II), NiCl2, sulfato de níquel (II), NiSO4, y nitrato de níquel (II), Ni(NO3)2, presentan color verde o azul, y están generalmente hidratadas. El sulfato de amonio y níquel (NiSO4 · (NH4)2SO4 · 6H2O) se utiliza en soluciones para galvanizado de níquel. Los compuestos del níquel se identifican frecuentemente añadiendo un reactivo orgánico, la dimetilglioxima, la cual reacciona con el níquel para formar un precipitado floculante de color rojo.


Curiosidades sobre el elemento:

En la Edad Media se confundían sus minerales con los de cobre. Fue descubierto y aislado por Cronstedt en 1751.

Se encuentra en muchos meteoritos y con frecuencia se utiliza para determinar si un mineral procede de meteoritos o no. Los meteoritos de hierro o sideritas contienen hierro aleado con entre un 5 a un 20% de níquel. Excepto en los meteoritos, no se encuentra libre, aunque el núcleo de la Tierra contiene grandes cantidades. En la corteza se encuentra en un 8,4x10-3% en peso. Los minerales están asociados con los de cobalto y hierro: pirrotina (pirita de cobre [CuFeS2] con pentlandita [NiS]), garnierita ((Ni,Mg)3H4Si2O11), millerita (NiS), niquelina (NiAs), gersdorfita (NiAsS), ullmanita (NiSbS), rammelsbergita (NiAs2), cloantita (NiAs2-3), nódulos manganosos del fondo del mar. Otros son annabergita [Ni3(AsO4)2.8H2O], forbesita [(Ni,Co)HAsO4], maucherita [Ni4As3].

Comercialmente (un 30%) se obtiene de la pentlandita y pirrotina extraída del cráter de impacto de un meteorito en Sudbury (Ontario, Canadá).

El mineral se concentra y se tuesta en un horno de reverbero; el material obtenido (mezcla de sulfuros de cobre y níquel) se trata según la composición: proceso Mond. El níquel tetracarbonilo [Ni(CO)4] es un compuesto que se obtiene haciendo reaccionar el metal con monóxido de carbono a 50ºC. Es un líquido volátil y muy venenoso que al calentarlo a 200ºC produce un níquel de gran pureza (Proceso Mond).

Es un metal blanco plateado, brillante. Es duro, maleable, dúctil, algo ferromagnético (temperatura de Curie (*) 360ºC), buen conductor del calor y la electricidad (1/4 del cobre).

Es estable al aire y al agua. Un hilo de níquel arde en oxígeno puro. En estado pulvurento se inflama espontáneamente. Finamente dividido absorbe grandes cantidades de CO y H2. Es insoluble (se pasiva) en ácidos oxidantes concentrados; los no oxidantes lo atacan lentamente y es fácilmente soluble en nítrico diluido. Los hidróxidos alcalinos no lo atacan.

Principalmente se usa en aleaciones (se alea con todos los metales, excepto plomo, plata, torio y metales alcalinos); estas aleaciones son tenaces, duras: acero inoxidable y otras resistentes a la corrosión (Invar, Monel, Inconel, Hastelloys). En las plantas desalinizadoras de agua del mar se emplean tuberías de aleaciones de cobre y níquel.

Otros usos importantes son la fabricación de monedas, blindajes, cámaras acorazadas.

Es componente de aleaciones como Nichrome, Permalloy y Constantan empleadas como termoelementos y material eléctrico.

Fabricación de imanes Álnico

Como catalizador en hidrogenaciones para obtención de margarinas y grasas sólidas a partir de aceites líquidos.

El niquelado es una técnica empleada para recubrir otros metales; en el cromado, primero se recubre el hierro con cobre, luego con níquel y después con cromo.

Entre sus compuestos:

El sulfato y los óxidos son importantes. Se emplean en el coloreado de verde de los vidrios. También en cerámicas.

Los hidróxidos de níquel se emplean en las baterías de níquel-cadmio.

Ni el metal ni sus combinaciones parecen venenosos (excepto el níquel tetracarbonilo). El contacto prolongado con el metal produce sarna de níquel. Los vapores y polvo del metal y del sulfuro son probablemente cancerígenos. La exposición al níquel y sus compuestos solubles no debe exceder de 0,05 mg/cm3.


(*)Temperatura o punto de Curie: temperatura por encima de la cual una sustancia ferromagnética pierde sus propiedades características y empieza a comportarse como paramagnética.