28 Ni Níquel 58.693
Metal de transição 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
MASSA ATÓMICA 58.693 u
ELECTRON CONFIGURATION [Ar] 3d⁸ 4s²

Estrutura

O átomo de níquel

Não é um diagrama de pontos em anéis — é uma amostra de Monte Carlo da densidade de probabilidade real |ψ|² para cada subcamada ocupada. Arraste para girar. Azul e violeta marcam sinais opostos da função de onda, o que torna possível a ligação química.

Nuvem orbital

Valores medidos

Ficha de propriedades

Cada barra mostra onde níquel se situa entre todos os 118 elementos para essa propriedade.

Física

Densidade 8.908 g/cm³ 57%
Ponto de Fusão 1728 K 71%
Ponto de Ebulição 3186 K 65%
calor específico 0.444 J/g·K
Condutividade Térmica 90.9 W/m·K 79%

Atômica

Raio Atômico 124 pm 16%
raio covalente 124 pm
raio de Van der Waals 163 pm

Eletrónica

Eletronegatividade 1.91 65%
energia de ionização 737.1 kJ/mol 58%
Afinidade Eletrônica 111.9 kJ/mol 75%

Ocorrência

Abundância na crosta 84 mg/kg 81%

Identidade

SímboloNi
Número atômico28
Massa atómica58.6934 u
CategoriaMetal de transição
Blocod
Estrutura cristalinacúbica de face centrada
Estados de oxidação-2, -1, 0, +1, +2, +3, +4
Descoberto1751
Descoberto porAxel Fredrik Cronstedt

Fontes: massas atômicas padrão da IUPAC de 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Os valores marcados com ~ são previstos, não medidos.

Tamanho, em 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.

Faixa térmica

Solid, liquid, gas — and when

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

Onde está

Posição na tabela

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 METAIS DE TRANSIÇÃO

All metais de transição

A história

O que é níquel e como o encontramos

O níquel é o metal resistente e anticorrosivo que mantém o mundo moderno funcionando perfeitamente. Esse metal de transição branco-prateado é tão durável e versátil que é usado em tudo, desde as moedas no seu bolso até o aço inoxidável dos reatores nucleares. Batizado de "kupfernickel" (cobre do Velho Nick) por mineiros alemães frustrados que não conseguiam extrair cobre de minérios contendo níquel, esse elemento tornou-se absolutamente indispensável para a tecnologia moderna. Descoberto em 1751 pelo químico sueco Axel Fredrik Cronstedt, o níquel foi inicialmente confundido com cobre devido à sua aparência semelhante nos minérios. O que torna o níquel verdadeiramente notável é sua excepcional resistência à corrosão e sua capacidade de manter a resistência mecânica em temperaturas extremas. Ele suporta água do mar, ácidos e álcalis que destruiriam outros metais, tornando-o perfeito para aplicações marítimas e processamento químico. Eis o que torna o níquel absolutamente essencial: ele é o ingrediente principal do aço inoxidável, constituindo 8-12% das ligas de aço inoxidável austenítico. Sem níquel, o aço inoxidável perderia sua resistência à corrosão e se tornaria quebradiço. Isso significa que o níquel está literalmente mantendo nossa infraestrutura unida — de pias de cozinha a plantas químicas e à Estação Espacial Internacional. O níquel também tem propriedades magnéticas fascinantes. Ele é ferromagnético como o ferro e o cobalto, mas perde seu magnetismo a 358°C (a chamada temperatura de Curie). Essa propriedade é usada em controles automáticos de temperatura e sistemas de sprinklers contra incêndio. O níquel também tem a capacidade única de absorver gás hidrogênio, tornando-o útil para armazenamento de hidrogênio e aplicações em células a combustível. Uma das coisas mais interessantes sobre o níquel é seu papel na produção de ligas com memória de forma, como o Nitinol (níquel-titânio). Esses "metais inteligentes" conseguem memorizar sua forma original e retornar a ela quando aquecidos, tornando-os perfeitos para stents médicos, armações de óculos e aplicações aeroespaciais.

The discovery of níquel

O minério de cobre enganoso

Axel Fredrik Cronstedt (1722-1765), mineralogista sueco, descobriu o níquel em 1751 ao tentar extrair cobre do minério kupfernickel (agora conhecido como niquelina, NiAs). Os mineiros alemães deram a esse minério problemático o nome de "kupfernickel" (que significa "cobre do Diabo") porque ele se parecia com o minério de cobre, mas não produzia cobre e liberava vapores tóxicos de arsénio quando fundido.

Investigação sistemática

A análise cuidadosa de Cronstedt revelou que o kupfernickel continha um metal branco até então desconhecido, com propriedades distintas de todos os elementos conhecidos. Suas técnicas de isolamento envolviam a torrefação do minério para remover o arsénio e, em seguida, a redução do óxido resultante com carvão vegetal para produzir níquel metálico.

Desenvolvimento industrial

A produção comercial de níquel começou na década de 1860 com o desenvolvimento do processamento de lateritas da Nova Caledônia. A descoberta dos depósitos de Sudbury em 1883, após a construção de ferrovias, transformou o níquel de uma curiosidade de laboratório em um material industrial estratégico, possibilitando o desenvolvimento do aço inoxidável e da metalurgia moderna.

Aplicações

Para que níquel é usado

Níquel: o combatente da corrosão

O níquel transforma o aço, convertendo o ferro propenso à ferrugem em ligas resistentes à corrosão usadas na construção de plantas químicas, equipamentos de processamento de alimentos e maravilhas arquitetônicas. Esse metal versátil possibilita tanto os menores componentes eletrônicos quanto a maior infraestrutura industrial graças à sua notável estabilidade química.

Aprimoramento do aço inoxidável

Aços inoxidáveis austeníticos contendo 8-12% de níquel oferecem resistência à corrosão e conformabilidade superiores em comparação com os tipos ferríticos. O aço inoxidável tipo 304 (18% de crómio, 8% de níquel) predomina em aplicações de processamento de alimentos, farmacêuticas e arquitetônicas. Aços inoxidáveis duplex usam níquel para equilibrar os estados ferrítico e austenítico, alcançando resistência mecânica e resistência à corrosão excepcionais em aplicações marítimas e químicas.

Aplicações de superligas

Superligas à base de níquel, como Inconel e Hastelloy, mantêm a resistência mecânica e a resistência à oxidação em temperaturas superiores a 1000°C. Essas ligas possibilitam seções quentes de motores a jato, componentes de turbinas a gás e equipamentos de processamento químico que operam em condições extremas. Pás de turbina monocristalinas fundidas a partir de superligas de níquel permitem que os motores modernos alcancem eficiência e confiabilidade sem precedentes.

Tecnologia de baterias

Baterias de níquel-hidreto metálico (NiMH) alimentam veículos híbridos como o Toyota Prius, fornecendo armazenamento de energia confiável com excelente vida útil em ciclos. As baterias de íons de lítio usam cada vez mais cátodos ricos em níquel (NCM 811: 80% de níquel, 10% de cobalto, 10% de manganés) para melhorar a densidade de energia e reduzir a dependência de cobalto em aplicações de veículos elétricos.

Eletrodeposição e revestimentos

A eletrodeposição de níquel oferece proteção contra corrosão e acabamentos decorativos para peças automotivas, acessórios hidráulicos e componentes eletrônicos. O revestimento de níquel químico cria camadas uniformes em geometrias complexas sem conexões elétricas, sendo essencial para discos rígidos de computador, componentes aeroespaciais e instrumentos de precisão.

Níquel: presente em toda parte, mas invisível

  • Cozinha e serviços de alimentação
    • Panelas e utensílios de aço inoxidável
    • Equipamentos de restaurantes e máquinas de processamento de alimentos
    • Pias de cozinha e superfícies comerciais de preparação de alimentos
    • Equipamentos de produção e destilação de bebidas
  • Transporte
    • Sistemas de baterias de veículos híbridos (Toyota Prius, Honda Insight)
    • Sistemas de escapamento de aço inoxidável
    • Componentes e estruturas de motores de aeronaves
    • Eixos e acessórios de hélices marítimas
  • Eletrônica e tecnologia
    • Componentes de discos rígidos de computador
    • Carcaças de smartphones e dispositivos eletrônicos
    • Sistemas de baterias recarregáveis
    • Componentes de placas de circuito impresso
  • Indústria química
    • Equipamentos e reatores de processamento químico
    • Suportes de catalisadores para refino de petróleo
    • Equipamentos de fabricação farmacêutica
    • Sistemas industriais de tubulação e armazenamento
  • Construção e arquitetura
    • Fachadas de edifícios e sistemas de revestimento
    • Ferragens e acessórios arquitetônicos
    • Componentes de pontes e elementos estruturais
    • Sistemas de cobertura e calhas

De onde vem

Ocorrência natural

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

Níquel: dos meteoritos à Terra

O níquel se forma principalmente por meio de processos de captura de neutrões durante a nucleossíntese estelar e representa um dos elementos mais abundantes nos meteoritos de ferro. O núcleo da Terra contém concentrações significativas de níquel, enquanto o níquel da crosta provém tanto do acúmulo primordial quanto de bombardeios meteóricos posteriores.

Distribuição terrestre

A crosta terrestre contém aproximadamente 90 partes por milhão de níquel, embora isso subestime enormemente a verdadeira abundância planetária do níquel devido à sua concentração no núcleo de ferro-níquel. O níquel superficial ocorre principalmente em depósitos lateríticos formados pelo intemperismo tropical e em depósitos de sulfetos associados a rochas ígneas máficas e ultramáficas.

Principais depósitos de níquel

A Bacia de Sudbury, em Ontário, Canadá, formada pelo impacto de um meteorito há 1,85 bilhão de anos, contém depósitos de classe mundial de níquel, cobre e elementos do grupo da platina. O impacto fundiu as rochas existentes e concentrou metais provenientes tanto de fontes terrestres quanto do meteorito impactante. Norilsk-Talnakh, na Rússia, representa outro importante depósito de sulfetos associado à formação de uma grande província ígnea.

Recursos lateríticos

Depósitos lateríticos tropicais na Nova Caledônia, nas Filipinas e na Indonésia formam-se pelo intemperismo químico intenso de rochas ultramáficas em condições quentes e úmidas. Esses depósitos normalmente contêm 1-3% de níquel em minerais de óxido e silicato, exigindo técnicas especializadas de processamento pirometalúrgico ou hidrometalúrgico.

Potencial do fundo oceânico

Sulfetos maciços do fundo do mar e nódulos de manganés representam recursos emergentes de níquel à medida que os depósitos terrestres se esgotam. O desenvolvimento de tecnologias de mineração em águas profundas concentra-se nesses recursos, embora os desafios ambientais e técnicos continuem significativos.

Manuseio

Segurança

Segurança do níquel: preocupações com alergias e carcinogenicidade

O níquel é o alérgeno metálico mais comum, afetando 10-15% das mulheres e 2-5% dos homens por meio de joias e exposição ocupacional. Certos compostos de níquel também apresentam riscos carcinogênicos que exigem controles abrangentes no local de trabalho.

Efeitos à saúde

Alergia ao níquel causa dermatite de contacto provocada por joias, fechos de roupas e exposição ocupacional. O carbonilo de níquel (Ni(CO)₄) é um gás extremamente tóxico que pode causar edema pulmonar e morte em baixas concentrações. Sulfetos e óxidos de níquel são classificados como carcinógenos humanos, causando principalmente cânceres pulmonares e nasais em trabalhadores expostos ocupacionalmente.

Limites de exposição

  • OSHA PEL: 1 mg/m³ (TWA de 8 horas) para níquel metálico e compostos solúveis
  • NIOSH REL: 0.015 mg/m³ (TWA de 10 horas) para níquel e compostos
  • Carbonilo de níquel: 0.001 ppm (TWA de 8 horas) — extremamente tóxico
  • Compostos carcinogênicos de níquel: Minimize a exposição por meio de controles de engenharia

Medidas de segurança

Equipamentos de proteção individual, ventilação local por exaustão e acompanhamento médico previnem efeitos à saúde relacionados ao níquel. A proteção da pele e alternativas hipoalergênicas ajudam a prevenir o desenvolvimento de alergia ao níquel em indivíduos sensíveis.

Respostas rápidas

Níquel: perguntas frequentes

What is Níquel?

Níquel (symbol Ni) is element 28 on the periodic table, a metal de transição 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.