El níquel es un elemento químico cuyo número atómico es 28 y su símbolo es Ni, situado en el grupo10 de la tabla periódica de los elementos.
Características principales
thumb|left|170px|Microscopía electrónica de un nanocristal de níquel en un nanotubo de carbono. Es un metal de transición de color blanco, con un ligerísimo tono amarillo, buen conductor de la electricidad y del calor, muy dúctil y maleable (por lo que se puede laminar, pulir y forjar fácilmente), y presenta ferromagnetismo a temperatura ambiente. Es otro de los metales muy densos como el hierro, iridio y osmio. Se encuentra en distintos minerales, así como en meteoritos (aleado con hierro) y, en principio, hay níquel en el interior de la Tierra, principalmente en el núcleo, siendo el segundo metal más abundante por detrás del hierro, metal con el que comparte numerosas características similares.
El níquel se alea con hierro para proporcionar tenacidad y resistencia a la corrosión. En los aceros austeníticos, el níquel es un elemento esencial puesto que, al ser un metal gammágeno estabiliza la austenita. Es resistente a la corrosión y se suele utilizar como recubrimiento, mediante la electrodeposición. El metal y alguna de sus aleaciones, como la aleación Monel, se utilizan para manejar el flúor y algunos fluoruros, debido a que éste reacciona con dificultad con estos productos.
Su coste roza la mayoría de las veces el primer puesto entre los precios de los metales comunes en los mercados dedicados a los metales. Es un producto absolutamente esencial para el desarrollo de la industria, además de uno de los metales más demandados. Reacciona con dificultad en medios agresivos y se considera resistente a la corrosión; no sufre el llamado efecto "galleo" el cual sí padece el cobre, por ejemplo.
Su estado de oxidación más común es +2. Se han observado estados de oxidación de 0, +1 y +3 en complejos, pero son muy poco característicos.
Papel biológico
El 87% de las hidrogenasas contienen níquel, especialmente en aquellas cuya función es oxidar el hidrógeno. El níquel sufre cambios en su estado de oxidación lo que indica que el núcleo de níquel es la parte activa de la enzima.
El níquel está también presente en la enzima metil con reductasa y en bacterias metanogénicas.
Historia
El uso del níquel se remonta aproximadamente al , generalmente junto con el cobre, ya que aparece con frecuencia en los minerales de este metal. Bronces originarios de la actual Siria tienen contenidos de níquel superiores al 2%. Alrededor del año190a.C., durante los reinados de Euthydemus II, Agathocles y Pantaleon se utilizó en Bactriana para fabricar monedas una aleación de color blanco, semejante a la plata, formada por cobre con el 20% de níquel, semejante al cuproníquel actual. Manuscritos chinos sugieren que el «cobre blanco» se utilizaba en Oriente hacia 1700 al 1400 a. C.; sin embargo, la facilidad de confundir las menas de níquel con las de plata, y la existencia de otras aleaciones de color blanco induce a pensar que en realidad el uso del níquel fue muy posterior.
Los minerales que contienen níquel, como la niquelina, se han empleado para colorear el vidrio. En 1751 Axel Frederik Cronstedt, intentando extraer cobre de la niquelina, obtuvo un metal blanco que llamó níquel, ya que los mineros de Hartz atribuían al «viejo Nick» (el diablo) el que algunos minerales de cobre no se pudieran trabajar; y el metal responsable de ello resultó ser el descubierto por Cronstedt en la niquelina, o Kupfernickel, diablo del cobre, como se llama aún al mineral en idioma alemán.
Según un diccionario etimológico italiano, níquel proviene del sueco nickel, que viene del alemán Kupfernickel, propiamente ‘falso cobre’, compuesto de Kupfer (cobre) y Nickel (sobrenombre de Nikolaus), nombre dado por los mineros a los minerales inútiles, usado en broma para indicar un mineral que del cobre tiene sólo el color.
Hoy en día es muy frecuente encontrarlo en las monedas de cualquier país, donde debido a su elevado coste se alea con cobre. Estas monedas suplantaron a las de plata alrededor de mediados del , provocando en ocasiones confusión. Algunos ejemplos son los cinco céntimos de Estados Unidos o el disco interno de una moneda de un euro.
La primera moneda acuñada níquel puro fue la de 20céntimos de Suiza, en 1881.
Abundancia y obtención
190px|thumb|left|Estructura de Widmanstätten en la que se aprecian las dos formas de níquel-hierro: kamacita y taenita, en un meteorito de octaedrita. El níquel aparece en forma de metal en los meteoritos junto con el hierro (formando las aleaciones kamacita y taenita). También se encuentra en el núcleo de la Tierra junto al hierro, iridio y osmio, formando con estos tres metales una aleación de estructura metálica. Combinado se encuentra en minerales diversos como garnierita, millerita, pentlandita y pirrotina.
Los principales productores de mineral de níquel son: (2018, datos estimados) Indonesia: , 24% total mundial Filipinas: , 15% Nueva Caledonia, provincia de ultramar de Francia: , 9% Rusia: , 9% Australia: , 7% Canadá: , 7% China: , 5% Otros productores importantes son Brasil, Cuba o Guatemala
En cuanto a reservas. Indonesia, Australia y Brasil contaban con el 57% de las reservas mundiales estimadas en 2018. No se contabilizan las reservas de Nueva Caledonia.
+ Producción mundial en 2019, en miles de toneladas por año 1. 853 2. 323 3. 279 4. 208 5. 181 6. 159 7. 120 8. 60 9. 57
Fuente: USGS.</small>
Para coches eléctricos En 2017, Indonesia producía el 5% del tipo de níquel que se usa en coches eléctricos; en 2022, el 50%, y se anticipa que en 2027 produzca el 80%. Una ley indonesia de 2018 permite arrojar los bagazos al mar.
Producción El níquel se obtiene a través de la metalurgia extractiva: se extrae del mineral mediante procesos convencionales de tostado y reducción que producen un metal con una pureza superior al 75%. En muchas aplicaciones de acero inoxidable, el níquel con una pureza del 75% puede utilizarse sin más purificación, dependiendo de las impurezas.Lascelles, Keith; Morgan, Lindsay G.; Nicholls, David and Beyersmann, Detmar (2019) "Nickel Compounds" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH, Weinheim.
Tradicionalmente, la mayoría de los minerales de sulfuro se procesan mediante técnicas pirometalúrgicas para producir una mata para su posterior refinado. Ciertos avances en la hidrometalurgia dan como resultado un producto de níquel metálico significativamente más puro. La mayoría de los yacimientos de sulfuros se han procesado tradicionalmente mediante la concentración a través de un proceso de flotación seguido de una extracción pirometalúrgica. En los procesos hidrometalúrgicos, los minerales de sulfuro de níquel se concentran con flotación (flotación diferencial si la relación Ni/Fe es demasiado baja) y luego se funden. La mata de níquel se sigue procesando con el proceso Sherritt-Gordon. En primer lugar, se elimina el cobre añadiendo ácido sulfhídrico, dejando un concentrado de cobalto y níquel. A continuación, se utiliza la extracción con solventes para separar el cobalto y el níquel, alcanzando un contenido final de níquel superior al 99%.
Electrorrefinamiento Un segundo proceso de refinado común es la lixiviación de la mata de metal en una solución de sales de níquel, seguida de la electrodeposición del níquel de la solución mediante el chapado en un cátodo como níquel electrolítico. La única refinadora electrolítica de Iberoamérica se encuentra en San Pablo, Brasil.
Precios en el mercado mundial Para marzo de 2022 la tonelada de níquel se cotizaba en 26505dólares en el mercado de metales de Londres.
Principales minerales de níquel
La niquelina (NiAs), la garnierita (Si4O13[Ni, Mg]2•2 H2O), este último es uno de los minerales más utilizados en la extracción del níquel, también existen los sulfuros, de ellos los más importantes son los sulfuros de hierro y níquel, pentlandita y pirrotita (Ni, Fe) xSy, otros minerales que se encuentran en la naturaleza son los arseniuros, silicatos y sulfoarseniuros.
Isótopos miniaturadeimagen|Estructura electrónica del níquel En la naturaleza se encuentran 5isótopos estables: 58Ni, 60Ni, 61Ni, 62Ni y 64Ni, siendo el más ligero y el más abundante (68,077 %). Se han caracterizado además 18isótopos radioactivos de los que los más estables son el 59Ni, el 63Ni y el 56Ni con periodos de semidesintegración de 76000años, 100,1años y 6,077días respectivamente. Los demás radioisótopos, con masas atómicas desde 52 uma (52Ni) a 74 uma (74Ni), tienen periodos de semidesintegración inferiores a 60horas y la mayoría no alcanzan los treinta segundos. El níquel tiene además un estado metaestable.
El 56Ni se produce en grandes cantidades en supernovas de tipo II correspondiendo la forma de la curva de luz a la desintegración del 56Ni en 56Co y este en 56Fe.
El 59Ni es un isótopo de larga vida obtenido por cosmogénesis. Este isótopo ha encontrado diversas aplicaciones en la datación radiométrica de meteoritos y en la determinación de la abundancia de polvo extraterrestre en hielos y sedimentos. El 60Ni es hijo del 60Fe (periodo de semidesintegración de 1,5millones de años) cuya persistencia en el sistema solar en concentraciones suficientemente altas ha podido causar variaciones observables en la composición isotópica del 60Ni, de este modo, el análisis de la abundancia de 60Ni en materiales extraterrestres puede proporcionar información sobre el origen del sistema solar y su historia primordial.
El níquel-56 radioactivo se produce mediante el proceso de combustión de silicio y luego se libera en grandes cantidades durante las supernovas de tipo Ia. La forma de la curva de la luz de estas supernovas en tiempos intermedios y tardíos corresponde a la desintegración a través de la captura de electrones de níquel-56 a cobalto-56 y finalmente a hierro-56. El níquel-59 es un radionúclido cosmogénico de larga duración con una vida media de 76000años. El 59Ni ha encontrado muchas aplicaciones en la geología isotópica.
El níquel se ha utilizado para fechar la edad terrestre de los meteoritos y para determinar la abundancia de polvo extraterrestre en hielo y sedimentos.
La vida media del níquel-78 se midió recientemente a 110milisegundos, y se cree que es un isótopo importante en la nucleosíntesis de supernovas de elementos más pesados que el hierro. El nucleido 48Ni, descubierto en 1999, es el isótopo de elementos pesados más rico en protones conocido. Con 28protones y 20neutrones, el 48Ni es "doble magia", como lo es el 78Ni, que cuenta con 28protones y 50neutrones. Por lo tanto, ambos son inusualmente estables para los nucleidos con un desequilibrio de protones y neutrones tan grande.
Precauciones
La exposición al níquel metálico y sus compuestos solubles no debe superar los 0,05 mg/cm³ medidos en niveles de níquel equivalente para una exposición laboral de ocho horas diarias y cuarenta semanales. Los vapores y el polvo de sulfato de níquel se sospecha que sean cancerígenos.
El carbonilo de níquel (Ni(CO)4), generado durante el proceso de obtención del metal, es un gas extremadamente tóxico.
Las personas sensibilizadas pueden manifestar alergias al níquel. La cantidad de níquel admisible en productos que puedan entrar en contacto con la piel está regulada en la Unión Europea; a pesar de ello, la revista Nature publicó en 2002 un artículo en el que investigadores afirmaban haber encontrado en monedas de 1 y 2euros niveles superiores a los permitidos, se cree que debido a una reacción galvánica.
Aplicaciones thumb|Moneda de 5 centavos de peso mexicano acuñada en níquel puro. Aproximadamente el 65 % del níquel consumido se emplea en la fabricación de acero inoxidable austenítico y otro 12 % en superaleaciones de níquel. El restante 23 % se reparte entre otras aleaciones, baterías recargables, catálisis, acuñación de moneda, recubrimientos metálicos y fundición:
Alnico, aleación para imanes.