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.
Estrutura
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.
Valores medidos
Cada barra mostra onde níquel se situa entre todos os 118 elementos para essa propriedade.
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
Radius 124 pm — that is 0.124 nm, so about 4032 million of them side by side would span a millimetre.
Faixa térmica
Níquel is liquid over a 1458 K window, from 1728 K to 3186 K.
A história
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.
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.
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.
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
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.
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.
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.
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.
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.
De onde vem
84 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 81% of elements
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.
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.
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.
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.
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
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.
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.
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 (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.
[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.