Níquel

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca
Níquel
28Ni
cobaltníquelcoure
-

Ni

Pd
Aspecte
Brillant, metàl·lic, platejat amb un matís daurat
Propietats generals
Nom, símbol, nombre Níquel, Ni, 28
Categoria d'elements Metalls de transició
Grup, període, bloc 104, d
Pes atòmic estàndard 58,6934(4)(2)
Configuració electrònica [Ar] 4s2 3d8 o [Ar] 4s1 3d9 (vegeu text)
2, 8, 16, 2 o bé 2, 8, 17, 1
Configuració electrònica de Níquel
Propietats físiques
Fase Sòlid
Densitat
(prop de la t. a.)
8,908 g·cm−3
Densitat del
líquid en el p. f.
7,81 g·cm−3
Punt de fusió 1.728 K, 1.455 °C
Punt d'ebullició 3.186 K, 2.913 °C
Entalpia de fusió 17,48 kJ·mol−1
Entalpia de vaporització 377,5 kJ·mol−1
Capacitat calorífica molar 26,07 J·mol−1·K−1
Pressió de vapor
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
a T (K) 1.783 1.950 2.154 2.410 2.741 3.184
Propietats atòmiques
Estats d'oxidació 4[1], 3, 2, 1[2], -1
(òxid bàsic feble)
Electronegativitat 1,91 (escala de Pauling)
Energies d'ionització
(més)
1a: 737,1 kJ·mol−1
2a: 1.753,0 kJ·mol−1
3a: 3.395 kJ·mol−1
Radi atòmic 124 pm
Radi covalent 124±4 pm
Radi de Van der Waals 163 pm
Miscel·lània
Estructura cristal·lina Cúbica centrada en la cara
Níquel té una estructura cristal·lina cúbica centrada en la cara
Ordenació magnètica Ferromagnètic
Resistivitat elèctrica (20 °C) 69,3 nΩ·m
Conductivitat tèrmica 90,9 W·m−1·K−1
Dilatació tèrmica (25 °C) 13,4 µm·m−1·K−1
Velocitat del so (barra prima) (t. a.) 4.900 m·s−1
Mòdul d'elasticitat 200 GPa
Mòdul de cisallament 76 GPa
Mòdul de compressibilitat 180 GPa
Coeficient de Poisson 0,31
Duresa de Mohs 4,0
Duresa de Vickers 638 MPa
Duresa de Brinell 700 MPa
Nombre CAS 7440-02-0
Isòtops més estables
Article principal: Isòtops del níquel
Iso AN Semivida MD ED (MeV) PD
58Ni 68,077% 58Ni és estable amb 30 neutrons
59Ni traça 76.000 a ε - 59Co
60Ni 26,223% 60Ni és estable amb 32 neutrons
61Ni 1,14% 61Ni és estable amb 33 neutrons
62Ni 3,634% 62Ni és estable amb 34 neutrons
63Ni sin 100,1 a β 0,0669 63Cu
64Ni 0,926% 64Ni és estable amb 36 neutrons

El níquel és un element químic de nombre atòmic 28 i símbol Ni situat en el grup 10 de la taula periòdica dels elements.

Característiques principals[modifica | modifica el codi]

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, i presenta cert ferromagnetisme. Es troba en diferents minerals, en meteorits (aliat amb ferro) i, en principi, hi ha níquel en l'interior de la Terra.

És resistent a la corrosió i se sol utilitzar com a recobriment, per mitjà de electrodeposició. El metall i algun dels seus aliatges, com el metall Monel, s'utilitzen per a manejar el fluor i alguns fluorurs pel fet que reacciona amb dificultat amb aquests productes.

El seu estat d'oxidació més normal és +2. Pot presentar-ne altres, s'han observat estats d'oxidació 0, +1 i +3 en complexos, però són molt poc característics.

Aplicacions[modifica | modifica el codi]

Aproximadament el 65% del níquel consumit s'empra en la fabricació d'acer inoxidable austenític i un altre 12% en superaliatges de níquel. El restant 23% es repartix entre altres aliatges, bateríes recarregables, catàlisi, encunyació de moneda, recobriments metàl·lics i fosa:

Rol biològic[modifica | modifica el codi]

Moltes hidrogenases, encara que no totes, contenen níquel, especialment en aquelles la funció de les quals és oxidar l'hidrogen. Sembla que el níquel pateix canvis en el seu estat d'oxidació el que indicaria que el nucli de níquel és la part activa de l'enzim.

El níquel està també present en l'enzim metil com a reductasa i en bacteris metanogènics.

Història[modifica | modifica el codi]

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 suggerixen 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 Fredrik Cronstedt, intentant extraure coure de la niquelina, va obtindre 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, diable del coure, com s'anomenava i s'anomena encara al mineral.

La primera moneda de níquel pur s'encunyà el 1881.

Abundància i obtenció[modifica | modifica el codi]

El níquel apareix en forma de metall en els meteors junt amb el ferro (formant els aliatges kamacita i taenita) i es creu que es troba en el nucli de la Terra també amb el ferro. Combinat es troba en minerals diversos com garnierita, millerita, pentlandita i pirrotina.

Les mines de Nova Caledònia i Canadà produeixen avui dia el 70% del níquel consumit. Altres productors són Cuba, Puerto Rico, Rússia i Xina.

Isòtops[modifica | modifica el codi]

En la naturalesa es troben 5 isòtops estables: Ni-58, Ni-60, Ni-61, Ni-62 i Ni-64, sent el més lleuger el més abundant (68,077%). S'han caracteritzat a més 18 isòtops radioactius dels que els més estables són el Ni-59, el Ni-63 i el Ni-56 amb períodes de semidesintegració de 76.000 anys, 100,1 anys i 6,077 dies respectivament. Els altres radioisòtops, amb masses atòmiques des de 52 uma (Ni-52) a 74 uma (Ni-74), tenen períodes de semidesintegració inferiors a 60 hores i la majoria no arriben els 30 segons. El níquel té a més un estat metaestable.

El Ni-56 es produeix en grans quantitats en supernoves de tipus II corresponent la forma de la corba de llum a la desintegració del Ni-56 en Co-56 i aquest en Fe-56.

El Ni-59 és un isòtop de llarga vida obtingut per cosmogènesis. Aquest isòtop ha trobat diverses aplicacions en la datació radiomètrica de meteorits i en la determinació de l'abundància de pols extraterrestre en gels i sediments. El Ni-60 és fill del Fe-60 (període de semidesintegració d'1,5 milions d'anys) la persistència del qual en el Sistema Solar en concentracions prou altes ha pogut causar variacions observables en la composició isotòpica del Ni-60, d'aquesta manera, l'anàlisi de l'abundància de Ni-60 en materials extraterrestres pot proporcionar informació sobre l'origen del sistema solar i la seua història primordial.

Precaucions[modifica | modifica el codi]

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.

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.

Referències[modifica | modifica el codi]

  1. M. Carnes et al.. «A Stable Tetraalkyl Complex of Nickel(IV)». Angewandte Chemie International Edition, vol. 48, 2009, pàg. 3384. DOI: 10.1002/anie.200804435.
  2. S. Pfirrmann et al.. «A Dinuclear Nickel(I) Dinitrogen Complex and its Reduction in Single-Electron Steps». Angewandte Chemie International Edition, vol. 48, 2009, pàg. 3357. DOI: 10.1002/anie.200805862.

Enllaços externs[modifica | modifica el codi]

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Níquel