What is Níquel?
Níquel (symbol Ni) is element 28 on the periodic table, a metal de transición in period 4, group 10. Tough, corrosion-resistant and magnetic — and the second-biggest ingredient in stainless steel. At room temperature it is a solid.
Estructura
No es un diagrama de puntos sobre anillos, sino una muestra de Monte Carlo de la densidad de probabilidad real |ψ|² para cada subcapa ocupada. Arrastra para girar. El azul y el violeta indican signos opuestos de la función de onda, lo que hace posible el enlace químico.
Valores medidos
Cada barra muestra dónde se sitúa níquel entre los 118 elementos para esa propiedad.
Fuentes: pesos atómicos estándar de la IUPAC de 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Los valores marcados con ~ son predichos y no medidos.
Tamaño, a escala
Radius 124 pm — that is 0.124 nm, so about 4032 million of them side by side would span a millimetre.
Intervalo térmico
Níquel is liquid over a 1458 K window, from 1728 K to 3186 K.
Dónde se encuentra
La historia
¡El níquel es el metal resistente y anticorrosivo que mantiene el mundo moderno en marcha. Este metal de transición de color blanco plateado es tan duradero y versátil que se utiliza desde las monedas que llevas en el bolsillo hasta el acero inoxidable de los reactores nucleares. Los frustrados mineros alemanes lo llamaron "kupfernickel" (cobre del Viejo Nick) porque no podían extraer cobre de los minerales que contenían níquel; este elemento se ha vuelto absolutamente central para la tecnología moderna. Descubierto en 1751 por el químico sueco Axel Fredrik Cronstedt, al principio el níquel se confundió con el cobre debido a su aspecto similar en los minerales. Lo que hace verdaderamente extraordinario al níquel es su excepcional resistencia a la corrosión y su capacidad para mantener la resistencia a temperaturas extremas. Puede soportar el agua de mar, los ácidos y los álcalis que destruirían otros metales, por lo que es perfecto para aplicaciones marinas y el procesamiento químico. Esto es lo que hace al níquel absolutamente esencial: es el ingrediente clave del acero inoxidable, ya que constituye entre el 8 y el 12 % de las aleaciones de acero inoxidable austenítico. Sin níquel, el acero inoxidable perdería su resistencia a la corrosión y se volvería frágil. Esto significa que el níquel literalmente mantiene unida nuestra infraestructura: ¡desde los fregaderos de cocina hasta las plantas químicas y la Estación Espacial Internacional. El níquel también tiene propiedades magnéticas fascinantes. Es ferromagnético, como el hierro y el cobalto, pero pierde su magnetismo a 358 °C (la llamada temperatura de Curie). Esta propiedad se utiliza en controles automáticos de temperatura y sistemas de rociadores contra incendios. El níquel también tiene la capacidad única de absorber gas hidrógeno, lo que lo hace útil para el almacenamiento de hidrógeno y las aplicaciones de pilas de combustible. Una de las cosas más interesantes del níquel es su función en la fabricación de aleaciones con memoria de forma, como el nitinol (níquel-titanio). Estos "metales inteligentes" pueden recordar su forma original y volver a ella cuando se calientan, por lo que son perfectos para endoprótesis vasculares, monturas de gafas y aplicaciones aeroespaciales.
Axel Fredrik Cronstedt (1722-1765), un mineralogista sueco, descubrió el níquel en 1751 mientras intentaba extraer cobre del mineral kupfernickel (actualmente conocido como niquelina, NiAs). Los mineros alemanes habían llamado a este mineral problemático "kupfernickel" (que significa "cobre del Diablo") porque se parecía al mineral de cobre, pero no producía cobre y liberaba vapores tóxicos de arsénico al fundirse.
El cuidadoso análisis de Cronstedt reveló que el kupfernickel contenía un metal blanco hasta entonces desconocido, con propiedades distintas de las de todos los elementos conocidos. Sus técnicas de aislamiento consistían en tostar el mineral para eliminar el arsénico y, después, reducir el óxido resultante con carbón vegetal para producir níquel metálico.
La producción comercial de níquel comenzó en la década de 1860 con el desarrollo del procesamiento de lateritas de Nueva Caledonia. El descubrimiento de los yacimientos de Sudbury en 1883, tras la construcción del ferrocarril, transformó el níquel de una curiosidad de laboratorio en un material industrial estratégico, lo que permitió desarrollar el acero inoxidable y la metalurgia moderna.
Aplicaciones
El níquel transforma el acero, elaborado a partir de hierro propenso a oxidarse, en aleaciones resistentes a la corrosión que se utilizan para construir plantas químicas, equipos de procesamiento de alimentos y maravillas arquitectónicas. Este metal versátil permite fabricar tanto los componentes electrónicos más pequeños como la mayor infraestructura industrial gracias a su extraordinaria estabilidad química.
Los aceros inoxidables austeníticos que contienen entre un 8 y un 12 % de níquel ofrecen una resistencia a la corrosión y una conformabilidad superiores a las de los grados ferríticos. El acero inoxidable tipo 304 (18 % de cromo, 8 % de níquel) predomina en las aplicaciones alimentarias, farmacéuticas y arquitectónicas. Los aceros inoxidables dúplex utilizan níquel para equilibrar las fases ferrítica y austenítica, logrando una resistencia excepcional y resistencia a la corrosión para aplicaciones marinas y químicas.
Las superaleaciones a base de níquel, como Inconel y Hastelloy, mantienen su resistencia y resistencia a la oxidación a temperaturas superiores a 1000 °C. Estas aleaciones permiten fabricar las secciones calientes de los motores a reacción, componentes de turbinas de gas y equipos de procesamiento químico que funcionan en condiciones extremas. Las palas de turbina monocristalinas fundidas a partir de superaleaciones de níquel permiten que los motores modernos alcancen una eficiencia y fiabilidad sin precedentes.
Las baterías de níquel-metal hidruro (NiMH) alimentan vehículos híbridos como el Toyota Prius y proporcionan un almacenamiento de energía fiable con una excelente vida útil de ciclos. Las baterías de ion-litio utilizan cada vez más cátodos ricos en níquel (NCM 811: 80 % de níquel, 10 % de cobalto, 10 % de manganeso) para mejorar la densidad energética y reducir al mismo tiempo la dependencia del cobalto en las aplicaciones de vehículos eléctricos.
La galvanoplastia de níquel proporciona protección contra la corrosión y acabados decorativos para piezas de automóviles, accesorios de fontanería y componentes electrónicos. El niquelado químico crea recubrimientos uniformes sobre geometrías complejas sin conexiones eléctricas, algo esencial para discos duros, componentes aeroespaciales e instrumentos de precisión.
De dónde procede
84 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 81% of elements
El níquel se forma principalmente mediante procesos de captura de neutrones durante la nucleosíntesis estelar y representa uno de los elementos más abundantes en los meteoritos de hierro. El núcleo terrestre contiene concentraciones importantes de níquel, mientras que el níquel de la corteza procede tanto de la acumulación primordial como del posterior bombardeo meteórico.
La corteza terrestre contiene aproximadamente 90 partes por millón de níquel, aunque esta cifra representa muy por debajo la verdadera abundancia planetaria del níquel debido a su concentración en el núcleo de hierro y níquel. El níquel superficial se encuentra principalmente en yacimientos de laterita formados por la meteorización tropical y en yacimientos de sulfuros asociados con rocas ígneas máficas y ultramáficas.
La cuenca de Sudbury, en Ontario, Canadá, se formó por el impacto de un meteorito hace 1.850 millones de años y contiene yacimientos de níquel, cobre y elementos del grupo del platino de categoría mundial. El impacto fundió las rocas existentes y concentró metales procedentes tanto de fuentes terrestres como del meteorito impactante. Norilsk-Talnakh, en Rusia, es otro importante yacimiento de sulfuros asociado con la formación de una gran provincia ígnea.
Los yacimientos de laterita tropical de Nueva Caledonia, Filipinas e Indonesia se forman por la intensa meteorización química de rocas ultramáficas en condiciones cálidas y húmedas. Estos yacimientos suelen contener entre un 1 y un 3 % de níquel en minerales de óxido y silicato, y requieren técnicas especializadas de procesamiento pirometalúrgico o hidrometalúrgico.
Los sulfuros masivos del fondo marino y los nódulos de manganeso representan recursos emergentes de níquel a medida que se agotan los yacimientos terrestres. El desarrollo de la tecnología de minería de aguas profundas se centra en estos recursos, aunque los desafíos ambientales y técnicos siguen siendo importantes.
Manejo
El níquel es el alérgeno metálico más común y afecta al 10-15 % de las mujeres y al 2-5 % de los hombres a través de la joyería y la exposición laboral. Ciertos compuestos de níquel también presentan riesgos carcinogénicos que requieren controles integrales en el lugar de trabajo.
La alergia al níquel causa dermatitis de contacto por la joyería, los cierres de prendas de vestir y la exposición laboral. El carbonilo de níquel (Ni(CO)₄) es un gas extremadamente tóxico que puede causar edema pulmonar y la muerte en bajas concentraciones. Los sulfuros y óxidos de níquel están clasificados como carcinógenos humanos y causan principalmente cánceres pulmonares y nasales en trabajadores expuestos laboralmente.
Los equipos de protección individual, la ventilación por extracción local y la vigilancia médica previenen los efectos sobre la salud relacionados con el níquel. La protección de la piel y las alternativas hipoalergénicas ayudan a prevenir el desarrollo de alergia al níquel en personas sensibles.
Respuestas rápidas
Níquel (symbol Ni) is element 28 on the periodic table, a metal de transición in period 4, group 10. Tough, corrosion-resistant and magnetic — and the second-biggest ingredient in stainless steel. At room temperature it is a solid.
[Ar] 3d⁸ 4s², giving 4 occupied shells holding 2, 8, 16, 2 electrons respectively.Níquel melts at 1728 K (1454.9 °C) and boils at 3186 K (2912.9 °C).
The standard atomic weight of Níquel is 58.693 u. That is a weighted average across its naturally occurring isotopes, which is why it is rarely a whole number.
Níquel has a density of 8.908 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of níquel is about 8.9× heavier.
Níquel has a Pauling electronegativity of 1.91. The scale runs from 0.70 (francium, the least greedy for electrons) to 3.98 (fluorine, the most). Values in this middle band tend to form covalent rather than strongly ionic bonds.
Níquel was discovered in 1751 by Axel Fredrik Cronstedt. It is named after german Kupfernickel, "devil's copper".
Níquel makes up about 84 mg/kg of the Earth's crust — uncommon, but not rare.