Níquel

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28 Ni
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Lustroso metálico
Información general
Nombre, símbolo, número	Níquel, Ni, 28
Serie química	Metales de transición
Grupo, período, bloque	10, 4, d
Masa atómica	58,71 u
Configuración electrónica	Ar3d84s2
Dureza Mohs	4,0
Electrones por nivel	2, 8, 16, 2 o 2, 8, 17, 1 (imagen)
Propiedades atómicas
Radio medio	135 pm
Electronegatividad	1,91 (Pauling)
Radio atómico (calc)	149 pm (Radio de Bohr)
Radio covalente	121 pm
Radio de van der Waals	163 pm
Estado(s) de oxidación	+3, +2, 0
Óxido	Levemente básico
1.ª Energía de ionización	737,1 kJ/mol
2.ª Energía de ionización	1753 kJ/mol
3.ª Energía de ionización	3395 kJ/mol
4.ª Energía de ionización	5300 kJ/mol
Propiedades físicas
Estado ordinario	Sólido (ferromagnético)
Densidad	8908 kg/m3
Punto de fusión	1 728 K (1 455 °C)
Punto de ebullición	2 730 K (2 457 °C)
Entalpía de vaporización	370,4 kJ/mol
Entalpía de fusión	17,47 kJ/mol
Presión de vapor	237 Pa a 1726 K
Varios
Estructura cristalina	Cúbica centrada en las caras
N° CAS	7440-02-0
N° EINECS	231-111-4
Calor específico	440 J/(K·kg)
Conductividad eléctrica	14,3 × 106 S/m
Conductividad térmica	90,7 W/(K·m)
Velocidad del sonido	4970 m/s a 293,15 K (20 °C)
Isótopos más estables
Artículo principal: Isótopos del níquel
iso AN Periodo MD Ed PD MeV 56Ni Sintético 6,077 días ε 2,136 56Co 58Ni 68,077% Estable con 30 neutrones 59Ni Sintético 76000 años ε 1,072 59Co 60Ni 26,233% Estable con 32 neutrones 61Ni 1,14% Estable con 33 neutrones 62Ni 3,634% Estable con 34 neutrones 63Ni Sintético 100,1 años ß- 2,137 63Cu 64Ni 0,926% Estable con 36 neutrones
Valores en el SI y condiciones normales de presión y temperatura, salvo que se indique lo contrario.

Moneda de 5 centavos de peso mexicano acuñada en níquel puro.

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

Muchas, aunque no todas, de las hidrogenasas contienen níquel, especialmente en aquellas cuya función es oxidar el hidrógeno. Parece que el níquel sufre cambios en su estado de oxidación lo que parece indicar 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 plateado con un ligero toque dorado, pobre 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 ambiente. Es otro de los metales altamente densos como el hierro e iridio. 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 electrodeposición. 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 éstos 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) y se encuentra en el núcleo de la Tierra también junto al hierro e iridio, formando entre estos tres metales una aleación increíblemente dura y pesada. Combinado se encuentra en minerales diversos como garnierita, millerita, pentlandita y pirrotina.^{cita requerida}

Las minas de Canadá, Cuba y Rusia producen hoy día el 70% del níquel consumido. Otros productores 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 30 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 metal y sus compuestos solubles no debe superar los 0,05 mg/cm³ medidos en niveles de níquel equivalente para una exposición laboral de 8 horas diarias y 40 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.

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 de 30% de níquel en masa puede dar una apariencia plateada a la aleación. Por ejemplo en aleaciones de cobre, incluso con un 40% en masa de zinc o aluminio el metal sigue teniendo una coloración dorada, mientras que con un sólo 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 piercings 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 baratijas) sí puede presentar un riesgo serio de alergia o infección, pero ambos casos son raros.

Referencias

• Dizionario etimológico essenziale della lingua italiana. Milán: Aldo Garzanti, 1979.

Enlaces externos

• Wikimedia Commons alberga contenido multimedia sobre NíquelCommons.
• ATSDR en Español - ToxFAQs: níquel
• Enciclopedia.us.es/Index.php/Níquel.
• EnvironmentalChemistry.com/Banblock.html.
• FQ.Profes.net/Archivo2.as (origen del nombre).
• Periodic.LANL.gov/Elements/28.html (Los Álamos National Laboratory).
• WebEelements.com/Elements/Text/Ni/Key.html.