El elemento químico níquel tiene el número atómico 28 y el símbolo Ni. Es un metal blanco plateado brillante y contiene pequeñas cantidades de oro. Un metal de transición con ductilidad y dureza es el níquel. Aunque el níquel puro es químicamente reactivo, las partículas grandes tardan más de lo habitual en reaccionar con el aire porque, en condiciones normales, crece una capa de pasivación de óxido de níquel en la superficie para detener una mayor corrosión. Sin embargo, solo se encuentran trazas de níquel natural puro en la corteza terrestre, generalmente en rocas ultramáficas y en el interior de meteoritos de níquel-hierro más grandes que no han entrado en contacto con oxígeno durante su tiempo fuera de la atmósfera terrestre.
El hierro y el níquel meteórico a menudo se descubren juntos, lo que indica su origen como subproductos esenciales de la nucleosíntesis de las supernovas. Se supone que los núcleos exterior e interior de la Tierra están compuestos por una combinación de hierro y níquel.
ANTES DE CRISTO. Hacia el 3500 a. C., la gente usaba níquel (en forma de una aleación meteórica natural de níquel y hierro). Axel Fredrik Cronstedt, en las minas de cobalto en Los, Hälsingland, Suecia, inicialmente confundió el mineral con un mineral de cobre y en 1751 separó y clasificó por primera vez al níquel como un elemento. El nombre del elemento se deriva de Nickel, una figura traviesa del folclore minero alemán que representa la resistencia de los minerales de cobre y níquel al refinado de cobre. La limonita de mineral de hierro, que típicamente contiene 1-2% de níquel, es una fuente económicamente importante de níquel. El conjunto de minerales de silicato de origen natural conocido como pentlandita y garnierita son dos importantes minerales de níquel. Los principales sitios de producción incluyen Norilsk, Rusia; Nueva Caledonia en el Pacífico; y la región de Sudbury de Canadá.
Los otros tres elementos ferromagnéticos son el hierro, el cobalto y el gadolinio. El níquel es una de estas cuatro sustancias. En términos de fuerza, entre los imanes permanentes hechos de hierro y los imanes de tierras raras se encuentran los imanes Alnico, que son parcialmente a base de níquel. El metal se usa principalmente en aleaciones y revestimientos para resistencia a la corrosión. El acero inoxidable representa más del 68% de la producción mundial. Se utiliza en diversas aplicaciones, como 10 aleaciones a base de níquel y cobre, 9% para revestimiento, 7% para aceros aleados, 3% para fundiciones y 4% para baterías recargables utilizadas en vehículos eléctricos (EV). Aunque el níquel se usa a menudo en monedas, las alergias al níquel ocasionalmente pueden ser provocadas por artículos niquelados.
El níquel es una sustancia utilizada en una variedad de procesos industriales químicos especializados, incluida la hidrogenación de combustibles, la producción de cátodos para baterías recargables, pigmentos y tratamientos de superficies metálicas. Muchas bacterias y plantas con enzimas cuyo sitio activo es el níquel aceptan el níquel como nutriente esencial.
Propiedades físicas y atómicas del níquel
El níquel es un metal blanco plateado altamente pulible con un tono dorado pálido. Solo cuatro elementos (hierro, cobalto, gadolinio y ese elemento) son ferromagnéticos a temperatura ambiente o cerca de ella. La temperatura a la que el níquel deja de ser magnético se conoce como temperatura de Curie, que es de 355 °C. El radio atómico del níquel es de 0,124 nm y su celda unitaria es un cubo centrado en las caras con un parámetro de red de 0,352 nm.
Las presiones de al menos 70 GPa no son suficientes para romper esta estructura cristalina. Para los metales de transición, el níquel tiene una conductividad eléctrica y térmica relativamente alta y es duro, maleable y dúctil. Debido al desarrollo y la migración de las dislocaciones, el verdadero material a granel nunca alcanza la alta resistencia a la compresión de 34 GPa que se espera para los cristales perfectos.
Sin embargo, las nanopartículas de Ni han logrado esto.
Desacuerdo sobre la configuración electrónica
Las dos configuraciones electrónicas atómicas con energías relativamente similares para el níquel son [Ar] 3d8 4s2 y [Ar] 3d9 4s1. [Ar] representa la estructura completa del núcleo de argón. Existe cierto debate sobre qué configuración tiene la energía más baja. [16] La configuración electrónica del níquel se da como [Ar] 4s2 3d8, a menudo escrita como [Ar] 3d8 4s2. La regla de ordenación de energía de Madelung, que establece que 4s está lleno antes que 3d, es compatible con esta configuración. El hallazgo empírico de que el estado de energía más bajo del átomo de níquel es el nivel de energía 3d8 4s2, más específicamente el nivel 3d8(3F) 4s2 3F, J = 4, respalda esta teoría.
Sin embargo, debido a la estructura fina, cada una de estas dos configuraciones se divide en varios niveles de energía y los dos conjuntos de niveles de energía se superponen. En comparación con Ar] 3d8 4s2, la energía promedio de los estados con [Ar] 3d9 4s1 es en realidad más baja. Como resultado, la configuración del estado fundamental [Ar] 3d9 4s1 figura en la literatura académica sobre cálculos atómicos.
Isótopos de níquel
Los pesos atómicos de los isótopos de níquel oscilan entre 48 u (48 Ni) y 82 u (82 Ni). Los cinco isótopos de níquel estables que se encuentran en la naturaleza son 58Ni, 60Ni, 61Ni, 62Ni y 64Ni, y el 58Ni tiene la mayor abundancia natural (68,077%).
El níquel-62 tiene la energía de enlace más alta de todos los nucleidos, con una energía de enlace de nucleón de 8,7946 MeV. Tiene una energía de enlace más alta que el 56Fe y el 58Fe, dos nucleidos comunes que a menudo se enumeran erróneamente como los que tienen las energías de enlace más altas. Si bien esto parece indicar que el níquel es el elemento pesado más común en el universo, el hierro es significativamente más común debido a la alta tasa de fotointegración del níquel en las estrellas.
El descendiente del 60Fe radiactivo extinguido hace mucho tiempo es el níquel-60 (vida media de 2,6 millones de años). Dada la larga vida media y la persistencia del 60Fe en los componentes del sistema solar, es posible ver cambios en la composición isotópica del 60Ni. En consecuencia, la prevalencia de 60Ni en materia extraña puede arrojar luz sobre la formación y el desarrollo temprano del Sistema Solar.
Hay al menos 26 radioisótopos de níquel conocidos; los más estables son 76.000Ni, 59Ni y 63Ni (56 días) con vidas medias de 6 años. Todos los demás radioisótopos tienen vidas medias inferiores a 60 horas y, a menudo, inferiores a 30 segundos. Además, este elemento tiene un estado meta.
La quema de silicio da como resultado la producción de níquel-56 radiactivo, que luego se libera en cantidades significativas en las supernovas de tipo Ia. Las curvas de luz de estas supernovas en los tiempos medio y tardío tienen una forma constante a medida que el 56Ni se desintegra a cobalto-56 y luego a hierro-56 después de la captura de electrones. El níquel-59 es un radionucleido cosmogénico con una larga vida media de 76.000 años.
La geología de isótopos ha utilizado 59Ni de varias maneras. El 59Ni se ha utilizado para medir la cantidad de polvo extraterrestre en hielo y sedimentos, así como para fechar la edad de los meteoritos en la Tierra. Se cree que el níquel-110, cuya vida media se estima actualmente en 78 milisegundos, desempeña un papel importante en la nucleosíntesis de supernova de elementos más pesados que el hierro. El isótopo de elemento pesado con el mayor contenido de protones conocido es 1999Ni, encontrado en 48. 48Ni es "doble magia" con 28 protones y 20 neutrones, al igual que 28Ni con 50 protones y 78 neutrones. Como resultado, ambos son bastante estables para núcleos con un desequilibrio protón-neutrón tan significativo.
Las estructuras de soporte de los reactores nucleares contienen níquel-63, un contaminante. Se crea a través del proceso de captura de neutrones de níquel-62. También se han encontrado pequeñas cantidades cerca de los sitios de prueba de armas nucleares en el Pacífico Sur.
Fuente: Wikipedia
Günceleme: 14/03/2023 13:14