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Níquel

El níquel es un metal duro de color blanco plateado cuya fuerza, ductilidad y resistencia al calor y la corrosión lo hacen extremadamente útil para el desarrollo de una amplia variedad de materiales, desde alambres hasta monedas y equipos militares.

Este metal extremadamente útil es el número 28 en la tabla periódica de los elementos , entre los elementos cobalto y cobre. El níquel es un buen conductor de la electricidad y el calor y es uno de los cuatro elementos (cobalto, hierro, níquel y gadolinio) que son ferromagnéticos (magnetizados fácilmente) a temperatura ambiente. El níquel es un metal de transición, lo que significa que tiene electrones de valencia en dos capas en lugar de una, lo que le permite formar varios estados de oxidación diferentes.

Historia

El descubrimiento de mineral de níquel en la Europa del siglo XVII es una historia de identidad equivocada y superstición. En la década de 1600, los mineros alemanes que buscaban cobre en los Montes Metálicos encontraron un mineral de níquel previamente desconocido (conocido hoy como arseniuro de níquel o niccolita), una roca de níquel y arsénico de color marrón rojizo pálido. Creyendo que habían descubierto otro mineral de cobre, los mineros intentaron extraer el cobre, pero, por supuesto, las rocas no dieron resultado. Los mineros frustrados culparon a Nickel, un demonio travieso en la mitología alemana, por jugarles una broma y comenzaron a llamar al mineral kupfernickel , traducido como “demonio de cobre”.

Aproximadamente un siglo después, en 1751, el alquimista sueco Baron Axel Fredrik Cronstedt intentó calentar kupfernickel con carbón y descubrió que sus diversas propiedades, como ser blanco y magnético, revelaban claramente que no era cobre. A Cronstedt se le acredita como la primera persona en extraer níquel y aislarlo como un nuevo elemento. Dejó caer el nombre “kupfer” y llamó al nuevo elemento níquel .

¿Dónde se encuentra?

El níquel es el quinto elemento más abundante en la Tierra. Sin embargo, está 100 veces más concentrado debajo de la corteza terrestre que en ella, según Chemicool . De hecho, se cree que el níquel es el segundo elemento más abundante en el núcleo interno de la Tierra, siendo el hierro el primero por un amplio margen.

El níquel se encuentra típicamente en dos tipos de depósitos: depósitos de laterita, que son el resultado de la meteorización intensiva de rocas superficiales ricas en níquel, y depósitos de sulfuro magmático. El níquel también se puede encontrar en nódulos de manganeso y costras en el fondo del mar profundo, pero actualmente no se extraen, según Geology.com . Las principales fuentes minerales de níquel son limonita, garnierita y pentlandita.

En 1848, Noruega se convirtió en el primer sitio de fundición de níquel a gran escala. Aquí utilizaron un tipo de mineral de níquel conocido como pirrotita. En 1883, se descubrieron grandes depósitos de níquel en la cuenca de Sudbury en Canadá, que es donde se extrae alrededor del 30 por ciento del níquel del mundo en la actualidad. Se cree que este gran depósito de níquel se debe al impacto de un antiguo meteorito. Se descubrió más níquel en Rusia y Sudáfrica a principios del siglo XX, lo que permitió que el níquel ocupara un lugar destacado en la industria.

Datos importantes

  • Número atómico (número de protones en el núcleo): 28
  • Símbolo atómico (en la tabla periódica de los elementos): Ni
  • Peso atómico (masa media del átomo): 58,6934
  • Densidad: 8,912 gramos por centímetro cúbico
  • Fase a temperatura ambiente: sólido
  • Punto de fusión: 2651 grados Fahrenheit (1455 grados Celsius)
  • Punto de ebullición: 5275,4 F (2913 C)
  • Número de isótopos (átomos de un mismo elemento con distinto número de neutrones): 5 estables; 26 inestable
  • Isótopo más común: NI-58 (68,077 por ciento de abundancia natural)
  • Súper metálico
  • Pocas cosas están hechas de níquel puro. En cambio, el níquel tiende a desempeñar un papel de apoyo y estabilización en los materiales de la industria; generalmente se combina con otros metales para producir productos más resistentes, brillantes y duraderos. El níquel se usa comúnmente como una capa exterior protectora para metales más blandos.

Soporta grandes temperaturas

Debido a su capacidad para soportar temperaturas extremadamente altas, el níquel es el metal elegido para fabricar superaleaciones, combinaciones de metales conocidas por su gran resistencia, así como por su resistencia al calor, la corrosión y la oxidación. De hecho, aproximadamente el 65 por ciento del níquel se usa para fabricar aceros inoxidables y otro 20 por ciento se usa para fabricar otras aleaciones de acero y sin hierro, incluidos usos militares, aeroespaciales e industriales altamente especializados, según el Nickel Institute. Alrededor del 9 por ciento se usa en el enchapado y el 6 por ciento se destina a otros tipos de aplicaciones, como monedas, baterías y productos electrónicos.

Fabricación de monedas

Dado que el níquel es un material tan sólido y resistente a la corrosión, es un metal excelente para la fabricación de monedas. La primera moneda que incluyó el níquel metálico fue la pieza de un centavo Flying Eagle, una moneda estadounidense hecha de 12 por ciento de níquel y 88 por ciento de cobre. Esta moneda, que también fue la primera en llevar el nombre de “níquel”, solo circuló dos años, entre 1857 y 1858.

El níquel de cinco centavos se introdujo unos años más tarde, en 1866, justo después de que terminara la Guerra Civil. Antes de la guerra, la mayoría de las monedas todavía estaban hechas de oro y plata, lo que les otorgaba un valor intrínseco. A medida que los rumores de guerra comenzaron a extenderse, la gente comenzó a acumular estas valiosas monedas, lo que provocó que la economía cayera en picada. Para compensar la falta de monedas, la gente comenzó a intercambiar sellos y billetes emitidos por bancos y tiendas. Incluso los soldados de la Unión estaban siendo pagados con notas por el gobierno.

Mientras tanto, el industrial Joseph Wharton había comprado varias minas de níquel en los primeros años de la guerra. El níquel era un metal muy necesario durante la guerra, ya que se usaba para ayudar a fabricar equipos militares. Sin embargo, una vez que terminó la guerra, hubo un excedente de níquel, y Wharton probablemente se preguntó qué iba a hacer con todo su níquel. Instó a los legisladores a comenzar a hacer más monedas con níquel. Después de todo, es mucho menos probable que las personas acumulen este metal menos valioso.

Los legisladores escucharon y, en 1866, el gobierno estadounidense acuñó 15 millones de monedas de 5 centavos hechas de 75 por ciento de cobre y 25 por ciento de níquel. El níquel inundó la economía y se convirtió en la moneda más destacada en los años posteriores a la guerra.

En los Estados Unidos, las monedas de cinco centavos, diez centavos, cuartos y medios dólares todavía se fabrican con una aleación de cobre y níquel. La moneda de níquel, muy acertadamente, contiene la mayor cantidad de níquel con un 25 por ciento, mientras que las otras monedas tienen un 8,33 por ciento de níquel.

Configuración electrónica y propiedades elementales del níquel. (Crédito de la imagen: Greg Robson/Creative Commons, Andrei Marincas Shutterstock)

Datos Curiosos

  • Muchos meteoritos consisten en una aleación de níquel y hierro. La gente en el Antiguo Egipto consideraba estos meteoritos ricos en níquel tan significativos que les dieron forma en objetos de belleza. Se descubrieron cuentas en forma de tubo hechas de material de meteorito (alrededor del 30 por ciento del peso de níquel) en fosas comunes en el cementerio de Gerzeh en la orilla oeste del río Nilo. Se cree que fueron enterrados alrededor del 3300 a.C.
  • El níquel se utiliza como catalizador para la hidrogenación de compuestos insaturados en varios tipos de aceites, cambiando sustancias de líquidos a sólidos. Se puede usar un catalizador de níquel para producir margarina, manteca vegetal y ciertos tipos de jabón.
  • El nitinol es una aleación de níquel que recuerda su forma anterior, según Chemicool . Si calienta un alambre de esta aleación de níquel-titanio a 500 C (932 F), puede doblar el alambre en cualquier forma que desee. Deje que se enfríe y dóblelo en otra forma. Luego vuelva a calentar el cable y observe cómo reaparece la primera forma.
  • La explosión de la supernova 2007bi creó una masa de níquel tres veces mayor que la de nuestro sol, lo que provocó que los gases en expansión brillaran intensamente durante meses.
  • La alergia al níquel es una de las causas más comunes de dermatitis alérgica de contacto. Un irritante común son las joyas que contienen níquel, como el oro blanco.
  • Suiza produjo la primera moneda de níquel casi puro en 1881, y Canadá, el mayor productor de níquel del mundo, también introdujo una moneda de 99,9 por ciento de níquel con un valor de cinco centavos entre 1922 y 1981.
  • Agregar níquel al vidrio le da un color verde.
  • Un solo kilogramo de níquel se puede convertir en 300 kilómetros de alambre, según el Laboratorio Jefferson.

Magnetismo

El níquel es uno de los cuatro únicos metales que son ferromagnéticos, lo que significa que se sienten atraídos por los imanes y son magnéticos en sí mismos. Los otros son hierro, cobalto y gadolinio. Los imanes de Alnico, una combinación de aluminio (Al), níquel (Ni) y cobalto (Co), son imanes permanentes muy fuertes que retienen su magnetismo incluso cuando se calientan hasta que se vuelven rojos, según Chemicool.

Mu-metal es una aleación magnética suave de aproximadamente 80 por ciento de níquel y 20 por ciento de hierro (y una pizca de molibdeno). Mu-metal tiene una permeabilidad muy alta, lo que le permite proteger equipos electrónicos sensibles contra campos magnéticos estáticos o de baja frecuencia. Si coloca Mu-metal entre un imán y un metal, la atracción habitual desaparece.

Toxicidad

El níquel es un elemento esencial para la vida saludable de las plantas, y se encuentran naturalmente pequeñas cantidades en la mayoría de las verduras, frutas, nueces y en cantidades ligeramente mayores en el chocolate y el vino, según el Nickel Institute.

Pero como la mayoría de los metales, el níquel tiene un lado oscuro cuando entra demasiado en el cuerpo humano. Cuando grandes cantidades de níquel, que es un cancerígeno conocido, se acumulan en el suelo, el aire o nuestro suministro de alimentos y agua, existen riesgos de toxicidad.

Las personas que trabajan en trabajos de refinación de níquel, galvanoplastia y soldadura corren el mayor riesgo de sufrir problemas de salud. Los trabajadores que respiran rastros de polvo de níquel tienen un mayor riesgo de cáncer de pulmón, fibrosis y otras dolencias.

En 2012, 25 trabajadores de niquelado en Egipto se sometieron a pruebas de función hepática. Los resultados mostraron abrumadoramente una función hepática deficiente entre los trabajadores del níquel en comparación con el grupo de control. Otro estudio en Arabia Saudita también expuso los efectos tóxicos de la exposición al níquel en los pulmones y las vías respiratorias, pero los investigadores también descubrieron un hecho interesante: la ingesta de curcumina en la dieta, el ingrediente activo de la especia cúrcuma , se relacionó con una reducción significativa de la toxicidad y la oxidación. estrés.

Referencias

Data
W. M. Haynes, ed., CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL, 95th Edition, Internet Version 2015, accessed December 2014.
Tables of Physical & Chemical Constants, Kaye & Laby Online, 16th edition, 1995. Version 1.0 (2005), accessed December 2014.
J. S. Coursey, D. J. Schwab, J. J. Tsai, and R. A. Dragoset, Atomic Weights and Isotopic Compositions (version 4.1), 2015, National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD, accessed November 2016.
T. L. Cottrell, The Strengths of Chemical Bonds, Butterworth, London, 1954.
Uses and properties
John Emsley, Nature’s Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements, Oxford University Press, New York, 2nd Edition, 2011.
Thomas Jefferson National Accelerator Facility – Office of Science Education, It’s Elemental – The Periodic Table of Elements, accessed December 2014.
Periodic Table of Videos, accessed December 2014.
Supply risk data
Derived in part from material provided by the British Geological Survey © NERC.
History text
Elements 1-112, 114, 116 and 117 © John Emsley 2012. Elements 113, 115, 117 and 118 © Royal Society of Chemistry 2017.

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