28 Ni Níquel 58.693
Metal de transición d-block Period 4 Group 10

Níquel

Ni · Element 28 · Nickel group

Tough, corrosion-resistant and magnetic — and the second-biggest ingredient in stainless steel.

ESTADO A 20°C sólido
MASA ATÓMICA 58.693 u
ELECTRON CONFIGURATION [Ar] 3d⁸ 4s²

Estructura

El átomo de níquel

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.

Nube orbital

Valores medidos

Ficha de propiedades

Cada barra muestra dónde se sitúa níquel entre los 118 elementos para esa propiedad.

Físico

Densidad 8.908 g/cm³ 57%
Punto de Fusión 1728 K 71%
Punto de Ebullición 3186 K 65%
calor específico 0.444 J/g·K
Conductividad Térmica 90.9 W/m·K 79%

Atómico

Radio Atómico 124 pm 16%
radio covalente 124 pm
radio de Van der Waals 163 pm

Electrónico

Electronegatividad 1.91 65%
energía de ionización 737.1 kJ/mol 58%
Afinidad Electrónica 111.9 kJ/mol 75%

Presencia

Abundancia en la corteza 84 mg/kg 81%

Identidad

SímboloNi
Número atómico28
Masa atómica58.6934 u
CategoríaMetal de transición
Bloqued
Estructura cristalinacúbica centrada en las caras
Estados de oxidación-2, -1, 0, +1, +2, +3, +4
Descubrimiento1751
Descubierto porAxel Fredrik Cronstedt

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

How big is a níquel atom?

Radius 124 pm — that is 0.124 nm, so about 4032 million of them side by side would span a millimetre.

Intervalo térmico

Solid, liquid, gas — and when

Níquel is liquid over a 1458 K window, from 1728 K to 3186 K.

Dónde se encuentra

Posición en la tabla

Níquel sits in period 4, group 10. Everything in group 10 shares the same outer-electron count, which is why they behave so similarly.

OTHER METALES DE TRANSICIÓN

All metales de transición

La historia

Qué es níquel y cómo lo descubrimos

¡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.

The discovery of níquel

El mineral de cobre engañoso

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.

Investigación sistemática

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.

Desarrollo industrial

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

Para qué se utiliza níquel

Níquel: el luchador contra la corrosión

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.

Mejora del acero inoxidable

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.

Aplicaciones de superaleaciones

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.

Tecnología de baterías

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.

Galvanoplastia y recubrimientos

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.

Níquel: presente en todas partes, aunque invisible

  • Cocina y servicio de alimentos
    • Baterías de cocina y utensilios de acero inoxidable
    • Equipos de restaurantes y maquinaria para el procesamiento de alimentos
    • Fregaderos de cocina y superficies comerciales para la preparación de alimentos
    • Equipos para la elaboración y destilación de bebidas
  • Transporte
    • Sistemas de baterías de vehículos híbridos (Toyota Prius, Honda Insight)
    • Sistemas de escape de acero inoxidable
    • Componentes y estructuras de motores de aeronaves
    • Ejes y accesorios de hélices marinas
  • Electrónica y tecnología
    • Componentes de discos duros
    • Carcasas de teléfonos inteligentes y dispositivos electrónicos
    • Sistemas de baterías recargables
    • Componentes de placas de circuito impreso
  • Industria química
    • Equipos y reactores para el procesamiento químico
    • Soportes de catalizadores para el refinado de petróleo
    • Equipos para la fabricación de productos farmacéuticos
    • Sistemas industriales de tuberías y almacenamiento
  • Construcción y arquitectura
    • Fachadas de edificios y sistemas de revestimiento
    • Herrajes y accesorios arquitectónicos
    • Componentes de puentes y elementos estructurales
    • Sistemas de techado y canalones

De dónde procede

Presencia natural

84 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 81% of elements

Níquel: de los meteoritos a la Tierra

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.

Distribución terrestre

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.

Principales yacimientos de níquel

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.

Recursos de laterita

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.

Potencial del fondo oceánico

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

Seguridad

Seguridad del níquel: preocupaciones por alergias y carcinogenicidad

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.

Efectos sobre la salud

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.

Límites de exposición

  • OSHA PEL: 1 mg/m³ (TWA de 8 horas) para el níquel metálico y los compuestos solubles
  • NIOSH REL: 0.015 mg/m³ (TWA de 10 horas) para el níquel y sus compuestos
  • Carbonilo de níquel: 0.001 ppm (TWA de 8 horas): extremadamente tóxico
  • Compuestos de níquel carcinogénicos: Minimizar la exposición mediante controles de ingeniería

Medidas de seguridad

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

Preguntas frecuentes sobre Níquel

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.

What is the electron configuration of Níquel?

Níquel's ground-state electron configuration is [Ar] 3d⁸ 4s², giving 4 occupied shells holding 2, 8, 16, 2 electrons respectively.

What are the melting and boiling points of Níquel?

Níquel melts at 1728 K (1454.9 °C) and boils at 3186 K (2912.9 °C).

What is the atomic mass of Níquel?

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.

How dense is Níquel?

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.

What is the electronegativity of Níquel?

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.

Who discovered Níquel, and when?

Níquel was discovered in 1751 by Axel Fredrik Cronstedt. It is named after german Kupfernickel, "devil's copper".

How common is Níquel on Earth?

Níquel makes up about 84 mg/kg of the Earth's crust — uncommon, but not rare.