Principales usos del Níquel

Níquel

El níquel (Ni) es un metal brillante plateado-blanco y con un ligero matiz dorado, que se encuentra con una abundancia en la corteza terrestre del 0,008%. Es un material dúctil y maleable por lo que se puede laminar, pulir y forjar fácilmente. El níquel presenta una aceptable resistencia al calor fundiendo a la temperatura de 1455 ºC, y posee propiedades magnéticas a temperatura ambiental, aunque menores a las del hierro. Su peso especifico es de 8,9 gr/cm3.

El níquel, además de ser un material versátil, es un buen conductor de la electricidad y del calor, resistente a la corrosión y a las altas temperaturas. Debido a sus excelentes propiedades anticorrosivas y de resistencia al calor, el níquel es un material ampliamente empleado en la industria, sobretodo en la industria química y de alimentos. Además, el níquel tiene muchos usos domésticos, como son la fabricación de recipientes de cocina, utensilios de casa y herramientas en general. Es por tanto, un metal de gran demanda y esencial para la industria y la vida cotidiana.

El níquel tiene la propiedad de poder alearse con muchos metales. Sobre todo es de gran importancia en las aleaciones con hierro, con objeto de obtener un acero con mayor tenacidad y resistencia a la corrosión. También, y debido a su gran resistencia a las altas temperaturas, el níquel se usa como material de aleación en las denominadas superaleaciones, con objeto de conseguir nuevos materiales metálicos que mantienen sus propiedades químicas y mecánicas a temperaturas de hasta 1100 ºC.

Pero, además, el níquel es un mineral que se encuentra presente en pequeñas cantidades en nuestro organismo y que es vital para el desarrollo de la vida, aunque sea en pequeñas cantidades.

Los alimentos en su estado natural contienen pequeñas cantidades de níquel. En pequeñas dosis, el níquel es un aliado de la salud ya que sirve para combatir enfermedades, como la cirrosis hepática (cicatrización del hígado que da como resultado una función hepática anormal), la diabetes, la falta de calcio, la hipertensión arterial, los trastornos del sistema nervioso, entre otros. Recientes investigaciones estiman las necesidades de níquel de nuestro organismo alrededor de 35 µg/día (microgramo por dia).

Para la obtención del níquel metálico se parte de ciertos minerales que se extraen directamente de la naturaleza, como la niquelina (o incolita, también llamado pirita roja) que es un mineral compuesto de arseniuro de níquel (NiAs) y que contiene un 43,9% de níquel y el 56,1% de arsénico; también se obtiene de la pentlandita (Fe3S4.CuFeS2.NiS); de la pirrotita (SNi); aunque el principal mineral empleado para la obtención de níquel es la garnierita (SiO4H2(Ni,Mg)), también llamado mineral verde de níquel.

 Principales usos del Níquel

Como se ha dicho, actualmente el níquel es un material fundamental para la industria y de gran demanda, que hace que sus costes de adquisición sean de los más caros de entre los metales.

En términos generales, el 65% del níquel obtenido en el mundo se emplea en fabricar acero inoxidable austenítico, un 12% en la fabricación de superaleaciones de níquel y el 23% restante en baterías recargables, catálisis, acuñación de moneda, recubrimientos metálicos y como elemento para la fabricación de fundiciones.

Algunos de los muchos usos de este metal:

• Sus propiedades magnéticas hacen que el níquel sea un material muy importante para fabricar los discos duros de ordenador, imanes, las baterías recargables e incluso para fabricar las cuerdas de las guitarras eléctricas.

• Como se ha dicho, el níquel se emplea como elemento de aleación del hierro para fabricar el acero inoxidable. El acero inoxidable, como se sabe, tiene numerosas aplicaciones: se emplea en utensilios de cocina, cubiertos, herramientas, instrumentos quirúrgicos, o en la industria, para la fabricación de tanques de almacenamiento, conducciones y tuberías, componentes de automóviles, joyas y relojes, etc.

• Además de para fabricar aceros inoxidables, el níquel se emplea para otras aleaciones duras y tenaces que soportan el desgaste y las altas temperaturas, y que son empleadas para la construcción de los motores de los aviones, válvulas, cableado (niquelado), acuñación de monedas, muchos procesos químicos y de alimentos, vasijas, acumuladores.

• Debido a su relativamente alta conductividad térmica y su buena resistencia a la corrosión, es usado en la fabricación de intercambiadores de calor.

• En las plantas desalinizadoras de agua se usan tuberías fabricadas de aleaciones de níquel y cobre.

• El níquel es empleado en los procesos para el cromado del hierro: primero se recubre el metal con cobre, después con níquel y finalmente con cobre de nuevo.

• El MONEL, que son aleaciones de níquel-cobre en proporción aproximadamente 2:1 de razón en peso, es extremadamente resistente a la corrosión y posee una elevada resistencia al impacto, utilizándose en motores marinos e industria química.

• El níquel se utiliza para fabricar pilas alcalinas como parte de los electrodos, mientras que los hidróxidos de níquel se emplean en las baterías de níquel-cadmio.

• Debido a su resistencia a la corrosión, es usado para mantener la pureza en el procesamiento de comidas y fibra sintética. Es muy resistente a varias reducciones químicas y a los álcalis cáusticos.

• El níquel es un componente de aleación empleado como termo-elementos y en la fabricación de material eléctrico.

Otras aplicaciones del níquel es en la industria química que se utiliza normalmente como un catalizador para reacciones de hidrogenación. También el níquel se utiliza en un proceso conocido como ensayo de fuego. Este proceso ayuda a identificar los tipos de compuestos en un mineral, metal o aleación. El níquel es capaz de recoger todos los elementos del grupo del platino en este proceso. También recoge parcialmente oro. Como curiosidad, el níquel añadido al vidrio le confiere a éste un color verde.

Características atómicas del Níquel

El Níquel, cuyo símbolo químico es Ni, forma parte de los llamados metales de transición, también llamados elementos de transición, encuadrado en el Grupo 10 y Período 4 de la tabla periódica de los elementos, situados en la parte central de la tabla periódica, concretamente en el bloque d. Se conocen 5 isótopos estables del níquel:  58Ni, 60Ni, 61Ni, 62Ni y 64Ni.

Entre las características del níquel, así como del resto de metales de transición, se encuentra la de incluir en su configuración electrónica el orbital d, parcialmente lleno de electrones. En concreto, la configuración electrónica del níquel es [Ar]4s23d8. El número atómico del níquel es 28 y tiene una masa atómica de 58,6934 u.

El estado del níquel en su forma natural es sólido (ferromagnético). Al igual que el resto de los metales de transición, el níquel presenta una aceptable dureza (90 HB), tiene puntos de ebullición y fusión elevados y es un buen conductor de la electricidad y del calor. El punto de fusión del níquel es de 1728 Kelvin (1455º Celsius o grados centígrados). El punto de ebullición del níquel es de 3003 Kelvin (2730º Celsius o grados centígrados).

Propiedades Físicas y Químicas del Níquel

El sistema de cristalización del Níquel es cúbico centrado en las caras (fcc) y durante todo el rango de temperaturas en estado sólido carece de variedades alotrópicas(capaces de ordenar sus átomos de distinta forma manteniendo el mismo estado de agregación (sólido, líquido o gas).). Su coeficiente de dilatación térmica es bajo (13·10-6 ºC-1), que ayuda a utilizar níquel para la fabricación de materiales que deban poseer unos índices de dilatación térmica bastante bajos.

El Níquel tiene como estados de oxidación +3, +2, y 0 (levemente básico). Como se ha dicho, tiene unas propiedades de resistencia a la corrosión en ambientes acuosos y marinos muy elevadas, por lo que su uso es muy frecuente en la fabricación de recubrimientos de materiales para medios hostiles, como cascos de barcos. No obstante, cuando se trabaja en atmósferas sulfúricas el níquel se degrada formando un eutéctico (es una mezcla de varios componentes con punto de fusión (solidificación) mínimo, inferior al correspondiente a cada uno de los componentes en estado puro. Esto ocurre en mezclas que poseen alta estabilidad en estado líquido, cuyos componentes son insolubles en estado sólido.) SNi-Ni.

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