Ni · Elemento 28 · Metal de transición
Resistente, resistente a la corrosión y magnético; además, es el segundo ingrediente más importante del acero inoxidable.
Estructura
No es un diagrama de puntos sobre anillos — es una muestra de Monte Carlo de la densidad de probabilidad real |ψ|² de cada subcapa ocupada. Arrastra para girar. El azul y el violeta indican signos opuestos de la función de onda, lo que permite la formación de enlaces.
Valores medidos
Cada barra muestra dónde se sitúa níquel entre los 118 elementos según 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
Radio de 124 pm: es decir, 0,124 nm, por lo que aproximadamente 4,03 millones de ellos, uno al lado del otro, abarcarían un milímetro.
Intervalo térmico
Níquel es líquido en un intervalo de 1458 K, desde 1728 K hasta 3186 K.
Dónde se encuentra
Níquel se encuentra en el periodo 4, grupo 10. Todos los elementos del grupo 10 tienen el mismo número de electrones externos, por lo que se comportan de forma muy similar.
Otros Metales de transición
Todos los metales de transiciónLa historia
El níquel es el metal resistente y anticorrosivo que hace que el mundo moderno funcione sin problemas. Este metal de transición de color blanco plateado es tan duradero y versátil que se utiliza en todo, desde las monedas de tu 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, el níquel se confundió inicialmente con el cobre debido a su apariencia similar en los minerales. Lo que hace verdaderamente extraordinario al níquel es su excepcional resistencia a la corrosión y su capacidad para mantener su resistencia a temperaturas extremas. Puede soportar el agua de mar, los ácidos y los álcalis que destruirían otros metales, lo que lo hace perfecto para aplicaciones marinas y el procesamiento químico. Esto es lo que hace que el níquel sea 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 (lo que se denomina 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 características más interesantes del níquel es su papel en la fabricación de aleaciones con memoria de forma, como el nitinol (níquel-titanio). Estos "metales inteligentes" pueden recordar su forma original y recuperarla cuando se calientan, lo que los hace perfectos para stents médicos, monturas de gafas y aplicaciones aeroespaciales.
Axel Fredrik Cronstedt (1722-1765), 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 depósitos 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, que sería hierro propenso a oxidarse, en aleaciones resistentes a la corrosión con las que se construyen plantas químicas, equipos para el procesamiento de alimentos y maravillas arquitectónicas. Este metal versátil permite fabricar tanto los componentes electrónicos más pequeños como la infraestructura industrial más grande 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 de procesamiento de alimentos, farmacéuticas y arquitectónicas. Los aceros inoxidables dúplex utilizan níquel para equilibrar las fases de ferrita y austenita, logrando una resistencia excepcional y una gran resistencia a la corrosión para aplicaciones marinas y químicas.
Las superaleaciones basadas en 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 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 ofrecen 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 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 de la corteza terrestre · más abundante que el 81 % de los elementos
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 de posteriores bombardeos meteóricos.
La corteza terrestre contiene aproximadamente 90 partes por millón de níquel, aunque esto 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 depósitos de laterita formados por la meteorización tropical y en depósitos 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 1,85 mil millones de años y contiene depósitos 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, representa otro importante depósito de sulfuros asociado con la formación de una gran provincia ígnea.
Los depósitos 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 depósitos suelen contener entre un 1 y un 3 % de níquel en minerales de óxido y silicato, por lo que 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 depósitos terrestres. El desarrollo de la tecnología de minería en 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: afecta al 10-15 % de las mujeres y al 2-5 % de los hombres mediante la exposición a joyas y en el trabajo. Ciertos compuestos de níquel también presentan riesgos carcinogénicos que requieren controles laborales exhaustivos.
La alergia al níquel causa dermatitis de contacto por joyas, cierres de ropa y exposición laboral. El carbonilo de níquel (Ni(CO)₄) es un gas extremadamente tóxico que puede causar edema pulmonar y muerte en bajas concentraciones. Los sulfuros y óxidos de níquel están clasificados como carcinógenos humanos y causan principalmente cánceres de pulmón y nasales en trabajadores expuestos laboralmente.
Los equipos de protección personal, la ventilación por extracción localizada 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 (símbolo Ni) es el elemento 28 de la tabla periódica, un Metal de transición del periodo 4, grupo 10. Resistente, resistente a la corrosión y magnético; además, es el segundo ingrediente más importante del acero inoxidable. A temperatura ambiente es un sólido.
[Ar] 3d⁸ 4s², con 4 capas ocupadas y la distribución 2, 8, 16, 2.Níquel se funde a 1728 K (1454.9 °C) y hierve a 3186 K (2912.9 °C).
La masa atómica estándar de Níquel es 58.693 u. Es un promedio ponderado de sus isótopos naturales, por lo que rara vez es un número entero.
Níquel tiene una densidad de 8.908 g/cm³. El agua tiene una densidad de 1.0 g/cm³, por lo que un bloque de Níquel es aproximadamente 8.9 veces más pesado.
Níquel tiene una electronegatividad de Pauling de 1.91. La escala va de 0.70 (francio, el que menos atrae a los electrones) a 3.98 (flúor, el que más). Los valores de esta franja intermedia tienden a formar enlaces covalentes en lugar de enlaces fuertemente iónicos.
Níquel fue descubierto en 1751 por Axel Fredrik Cronstedt. Recibe su nombre de alemán Kupfernickel, «cobre del diablo».
Níquel constituye aproximadamente 84 mg/kg de la corteza terrestre; no es común, pero tampoco es raro.