Níquel (Ni): propiedades, usos, número atómico y características
Descubre el níquel (Ni): propiedades, usos, número atómico 28 y características físicas y químicas esenciales para industrias, aleaciones y tecnología.
El níquel (símbolo químico Ni) es un elemento. Tiene un número atómico de 28 y una masa atómica de aproximadamente 58,69amu. Tiene 28 protones. Es un metal de transición.
Propiedades físicas y electrónicas
- Apariencia: metal plateado, brillante.
- Estructura cristalina: cúbica centrada en las caras (FCC).
- Densidad: aproximadamente 8,90 g·cm−3 a 20 °C.
- Punto de fusión: ≈ 1 455 °C.
- Punto de ebullición: ≈ 2 913 °C.
- Configuración electrónica: [Ar] 3d8 4s2.
- Estados de oxidación: +2 es el más común; también existen compuestos con +1, +3 y, raramente, +4.
- Electronegatividad (Pauling): ≈ 1,91.
- Magnetismo: ferromagnético a temperatura ambiente; su temperatura de Curie es ≈ 627 K (≈ 354 °C).
Propiedades químicas
El níquel reacciona lentamente con el aire formando una fina capa de óxido que protege el metal subyacente contra la corrosión en muchos entornos. Es atacado por ácidos diluidos y disuelve más rápido en ácidos oxidantes o cloruros en presencia de oxígeno. Forma una gran variedad de compuestos, siendo los más frecuentes los sales de níquel(II). Muchos complejos de níquel son importantes en catálisis homogénea y estudios de coordinación.
Abundancia, minerales y obtención
El níquel es relativamente abundante en la corteza terrestre (decenas de ppm). Se encuentra principalmente en dos tipos de depósitos:
- Minerales de sulfuro: como la pentlandita (Fe,Ni)9S8 y la millerita (NiS), que se explotan mediante minería y fundición.
- Depósitos lateríticos: ricos en óxidos de níquel y otros metales, procesados por métodos hidrometalúrgicos (lixiviación, extracción por solventes y precipitación).
La recuperación de níquel incluye procesos pyrometalúrgicos (roasting, smelting, refino) y técnicas hidrometalúrgicas; también se emplea la biolixiviación en algunos casos. El reciclaje de chatarra de acero inoxidable y baterías es una fuente cada vez más importante de níquel secundario.
Isótopos
El níquel tiene varios isótopos estables; los más abundantes son Ni-58, Ni-60, Ni-61, Ni-62 y Ni-64. Además existen numerosos isótopos radiactivos de vida corta usados en investigaciones nucleares y aplicaciones científicas.
Usos principales
- Aceros inoxidables y aleaciones: el uso más importante; el níquel mejora la resistencia a la corrosión, tenacidad y resistencia mecánica (p. ej. Inconel, Monel, nichrome).
- Baterías: presente en baterías recargables Ni-Cd y Ni-MH, y componente clave en cátodos modernos de iones de litio (químicas NMC, NCA) que requieren altos contenidos de níquel para aumentar la energía específica.
- Recubrimientos y galvanoplastia: como protección contra la corrosión y por razones estéticas.
- Catalizadores: catalizadores basados en níquel (por ejemplo Raney-Ni) se usan ampliamente en hidrogenaciones y procesos químicos industriales.
- Monedas, instrumentos y electrónica: aleaciones de níquel se emplean en acuñación, fabricación de componentes eléctricos y piezas mecánicas.
- Imanes y componentes de alta temperatura: por su comportamiento magnético y estabilidad térmica en ciertas aleaciones.
Seguridad, salud y medio ambiente
El níquel metálico y muchos de sus compuestos deben manejarse con precaución:
- Dermatitis de contacto: la sensibilidad al níquel es común y puede provocar dermatitis alérgica de contacto al exponerse a objetos que liberan níquel.
- Riesgos por inhalación: la inhalación de polvo o humos de ciertos compuestos de níquel (especialmente en procesos industriales) está asociada a cáncer respiratorio; la IARC clasifica algunos compuestos de níquel como carcinógenos humanos.
- Medio ambiente: el níquel puede acumularse en sedimentos y suelos; sin embargo, muchas operaciones modernas controlan emisiones y efluentes para minimizar el impacto.
En general, el manejo seguro incluye ventilación adecuada, controles de exposición, uso de equipos de protección personal y seguimiento médico en entornos industriales.
Notas finales
El níquel es un metal versátil con propiedades físicas y químicas que lo hacen imprescindible en muchas industrias: desde la fabricación de acero inoxidable y aleaciones de alto rendimiento hasta su rol creciente en baterías para movilidad eléctrica. Su demanda y reciclaje seguirán siendo clave en la transición tecnológica y energética global.
Un trozo de metal de níquel
Propiedades
Propiedades físicas
El níquel es un metal blanco plateado. Se puede pulir fácilmente (hacer que brille). Es magnético. No es magnético cuando se calienta a más de 355 °C (671 °F). No es blando como muchos otros metales. Se puede estirar en forma de alambre con facilidad. No es radiactivo.
Propiedades químicas
El níquel no es un metal reactivo. Se disuelve lentamente en los ácidos. No se oxida como el hierro. Forma una fina capa de óxido de níquel (II) que impide la corrosión. El aluminio hace algo parecido.
Compuestos químicos
El níquel se encuentra en dos estados de oxidación: +2, níquel(II); y +3, níquel(III). El níquel (II) es más común. El níquel en su estado de oxidación +2 es de color verde. El cloruro de níquel (II) es un compuesto común en estado de oxidación +2. El óxido de níquel (II) es normalmente verde oscuro, pero a veces es gris. Esto se debe a que parte del níquel está en el estado de oxidación +3 (níquel(III). Los compuestos de níquel(III) son oxidantes. También son grisáceos. Los compuestos de níquel pueden ser verdes, azules, grises o negros.
Compuestos de níquel (II)
Los compuestos de níquel (II) no son muy reactivos. Normalmente son de color verde o azul. Son tóxicos e irritan la piel. Algunos de ellos son cancerígenos.
- Carbonato de níquel (II), verde
- Cloruro de níquel(II), verdoso
- Hidróxido de níquel (II), verde claro
- Nitrato de níquel (II), verdoso
- Óxido de níquel (II), gris o verde claro
- Sulfato de níquel (II), azul-verde
Compuestos de níquel (III)
Los compuestos de níquel (III) son negros o grises.
- Óxido de níquel (III)
Cloruro de níquel (II)
Sulfato de níquel (II)
Ocurrencia
El níquel no se encuentra normalmente como metal en el suelo. A veces los meteoritos contienen níquel y hierro. Normalmente, el níquel se encuentra en minerales. El mineral de níquel más común es la pentlandita. Hay minerales de níquel sulfídicos y lateríticos. Filipinas es el país que más níquel extrae. Otros países mineros importantes son Rusia, Canadá y Australia.
Un mineral de níquel común
Historia
El níquel se descubrió cuando un mineral de color cobre no producía cobre metálico. Más tarde se descubrió que el mineral era en realidad un mineral que contenía níquel. El níquel se aisló como metal en 1751. Al principio, el mineral de níquel de color cobre era la única fuente. Más tarde, se fabricó como subproducto de la producción de azul de cobalto.
Preparación
El níquel se encuentra tanto en minerales lateríticos como en sulfuros. Se calientan para fundirlos y concentrarlos. También se separan mediante aceites. El níquel se obtiene a partir de su sulfuro calentándolo en el aire. Esto oxida el sulfuro a dióxido de azufre, dejando el níquel líquido. Este níquel aún no es puro y no está listo para su uso.
El níquel puro con un contenido de níquel superior al 99% se obtiene mediante un proceso electrolítico. En este proceso, el níquel se disuelve en un baño de ácido sulfúrico. Cuando el níquel puro se adhiere a los cátodos que cuelgan en el baño, las impurezas quedan en el ácido sulfúrico o en el fondo del baño. Estas impurezas son muy interesantes, ya que pueden contener metales preciosos.
Utiliza
El 68% de todo el níquel producido se utiliza para fabricar acero inoxidable. El níquel también se utiliza en el nicromo, nombre de una aleación de níquel y cromo, y en otras aleaciones. El níquel se utiliza en los imanes. El níquel se utiliza en aleaciones especiales y costosas llamadas superaleaciones.
El sulfato de níquel se utiliza en las baterías recargables. Una batería de iones de litio contiene hasta un 15% de níquel, mientras que el contenido de litio es inferior al 1%. Una batería de níquel-cadmio también utiliza níquel. Los compuestos de níquel también se utilizan para la galvanoplastia de níquel en artículos. El níquel y algunos de sus compuestos también se utilizan como catalizadores.
Bola de acero inoxidable
Seguridad
El níquel puede irritar la piel. Por eso las joyas que liberan iones de níquel son malas para algunas personas. Algunas sales de níquel son cancerígenas. El níquel no es tan tóxico como otros metales, como el mercurio, pero sigue siendo tóxico.
Páginas relacionadas
- Compuestos de níquel
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