Níquel

Níquel é um elemento químico de símbolo Ni de número atômico 28 (28 prótons e 28 elétrons) e de massa atómica 58,7 uma. À temperatura ambiente, encontra-se no estado sólido. É um elemento de transição situado no grupo 10 da Classificação Periódica dos Elementos.

Níquel
Cobalto ← Níquel → Cobre     28 Ni                                                                                                                                                                                                                                           ↑ Ni ↓ Pd Tabela completa • Tabela estendida
Aparência
brilhante, metálico, e prateado com uma coloração dourada Nódulos de níquel puro eletroliticamente refinados (99,9%), e um cubo de níquel de 1cm3 de alta pureza (99,99%) para comparação.
Informações gerais
Nome, símbolo, número	Níquel, Ni, 28
Série química	Metal de transição
Grupo, período, bloco	10, 4, d
Densidade, dureza	8908 kg/m3, 4,0
Número CAS
Número EINECS
Propriedade atómicas
Massa atómica	58,6934(4) u
Raio atómico (calculado)	124 pm
Raio covalente	124±4 pm
Raio de Van der Waals	163 pm
Configuração electrónica	[Ar] 4s1 3d9
Elétrons (por nível de energia)	2, 8, 17, 1 (ver imagem)
Estado(s) de oxidação	4,[1] 3, 2, 1,[2] -1 (óxido básico)
Óxido
Estrutura cristalina	cúbico de faces centradas
Propriedades físicas
Estado da matéria	sólido
Ponto de fusão	1728 K
Ponto de ebulição	3186 K
Entalpia de fusão	17,48 kJ/mol
Entalpia de vaporização	377,5 kJ/mol
Temperatura crítica	K
Pressão crítica	Pa
Volume molar	6,59×10-6 m3/mol
Pressão de vapor	1 Pa a 1783 K
Velocidade do som	4970 m/s a 20 °C
Classe magnética	ferromagnético
Susceptibilidade magnética
Permeabilidade magnética
Temperatura de Curie	638 K
Diversos
Eletronegatividade (Pauling)	1,91
Calor específico	J/(kg·K)
Condutividade elétrica	S/m
Condutividade térmica	90,7536 W/(m·K)
1.º Potencial de ionização	737,1 kJ/mol
2.º Potencial de ionização	1753 kJ/mol
3.º Potencial de ionização	3395 kJ/mol
4.º Potencial de ionização	5300 kJ/mol
5.º Potencial de ionização	kJ/mol
6.º Potencial de ionização	kJ/mol
7.º Potencial de ionização	kJ/mol
8.º Potencial de ionização	kJ/mol
9.º Potencial de ionização	kJ/mol
10.º Potencial de ionização	kJ/mol
Isótopos mais estáveis
iso AN Meia-vida MD Ed PD MeV 58Ni 68,077% estável com 30 neutrões 59Ni traços 76000 a ε 59Co 60Ni 26,223% estável com 32 neutrões 61Ni 1,14% estável com 33 neutrões 62Ni 3,634% estável com 34 neutrões 63Ni sintético 100,1 a β− 0,0669 63Cu 64Ni 0,926% estável com 36 neutrões
Unidades do SI & CNTP, salvo indicação contrária.
v d e

Características principais

Imagem de microscopia eletrônica de transmissão de varredura (STEM) de campo escuro anular (ADF) de SWCNT preenchido com níquel após recozimento em vácuo a 700 °C. Barra de escala 5 nm.

É um metal de transição de coloração branca-prateada, condutor de eletricidade e calor, dúctil e maleável porém não pode ser laminado, polido ou forjado facilmente, apresentando certo caráter ferromagnético. É encontrado em diversos minerais, em meteoritos (formando liga metálica com o ferro) e, em princípio, existe níquel no núcleo da Terra.

É bastante resistente a corrosão. Como revestimento pode ser aplicado por eletrodeposição, ligas e compósitos pelos processos de niquel químico e aspersão térmica. O metal e algumas de suas ligas metálicas, como o metal Monel, são utilizados para manejar o flúor e alguns fluoretos porque reage com dificuldade com essas substâncias. Outras ligas bastante conhecidas são INCOLOY, INCONEL, HASTELLOYs.

Compostos

Categoria

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Níquel

níquel tetracarbonilo

Seu estado de oxidação mais comum é +2, podendo apresentar outros. Tem-se observado estados de oxidação 0, +1 e +3 em complexos, porém são muito pouco característicos.

Níquel (0)

O níquel tetracarbonilo (Ni(CO)₄), descoberto por Ludwig Mond,^[3] é um líquido volátil e com alta toxicidade em temperatura ambiente. Aquecido, o complexo decompõe na forma de níquel e monóxido de carbono:

Ni(CO)₄ Ni + 4 CO

Este comportamento é explorado no processo Mond para a purificação de níquel, como descrito acima. A relação do complexo de bis(ciclooctadieno) de níquel é um útil catalisador nas substâncias organometálicas devido sua facilidade de ligação do 1,5 ciclooctadieno.

Aplicações

Aproximadamente 65% do níquel consumido é empregado na fabricação de aço inoxidável (austenítico ou corrente) e outros 12% em superligas de níquel. O restante 23% é repartido na produção de outras ligas metálicas, baterias recarregáveis, reações de catálise, cunhagens de moedas, revestimentos metálicos e fundição.

• Alnico, ligas para ímãs.
• O mu-metal se usa para proteger campos magnéticos por sua elevada permeabilidade magnética.
• As ligas níquel-cobre (monel) são muito resistentes a corrosão, utilizando-se em motores marítimos e indústria química.
• A liga níquel-titânio (nitinol-55) apresenta o fenômeno memória de forma e é usado em robótica, também existem ligas que apresentam superelasticidade. Esta liga também é muito utilizada em Odontologia, na confecção de fios ortodônticos e limas endodônticas.
• cadinhos de laboratórios químicos.
• Catalisador da hidrogenação de óleos vegetais
• Usado em cordas de guitarra e outros instrumentos^[4]

Papel biológico

Muitas, porém não todas, as enzimas hidrogenases contém níquel, especialmente aquelas cuja função é oxidar o hidrogênio. Parece que o níquel sofre mudanças no seu estado de oxidação indicando que o núcleo de níquel é a parte ativa da enzima.

O níquel também está presente em bactérias metanogênicas.

O níquel tem papel biológico parecido com o ferro por serem muito próximos.

História

O uso do níquel remonta aproximadamente ao século IV a.C.geralmente junto com o cobre já que aparece com frequência nos minerais deste metal. Bronzes originários da atual Síria têm conteúdos de níquel superiores a 2%. Manuscritos chineses sugerem que o «cobre branco» era utilizado no Oriente desde 1400-1700 A.C, entretanto a facilidade de confundir as minas de níquel com as de prata induzem a pensar que, na realidade, o uso do níquel foi posterior, a partir do século IV A.C. Tem-se empregado minerais que contém níquel, como a niquelina, para colorir o vidro.

Em 1751 Axel Fredrik Cronstedt tentando extrair o cobre da niquelina, obteve um metal branco que chamou de níquel, já que os mineiros de Harz atribuem ao «viejo Nick» (o diabo) o motivo pelo qual alguns minerais de cobre não poderiam ser trabalhados. O metal responsável por isso foi descoberto por Cronstedt na niquelina, o kupfernickel, diabo do cobre, como se chamava e ainda é chamado o mineral.

A primeira moeda de níquel pura foi cunhada em 1881.] O Níquel é usado até hoje para a produção de moedas

Abundância e obtenção

O níquel aparece na forma de metal nos meteoros junto com o ferro (formando as ligas kamacita e taenita), e acredita-se que exista no núcleo da Terra junto com o mesmo metal. Combinado é encontrado em diversos minerais como garnierita, millerita, pentlandita e pirrotita.

As minas da Nova Caledônia, Austrália e Canadá produzem atualmente 70% do níquel consumido. Outros produtores são Cuba, Porto Rico, Rússia, China e Brasil. No Brasil, as minas estão concentradas nos Estados do Pará, Bahia e Goiás, e são exploradas pelas empresas Anglo American Brasil LTDA, Vale S.A., Atlantic Nickel e Grupo Votorantim. Baseando-se em evidências geofísicas e análises de meteoritos é suposto que o níquel ocorra em abundância no núcleo terrestre, formando ligas metálicas com o ferro. O níquel, assim como o vanádio são os elementos-traço mais comuns encontrados na composição química do petróleo, em geral estando mais enriquecidos nos óleos pesados.

Produção mundial em 2019, em mil toneladas por ano^[5]

1.	Indonésia	853
2.	Filipinas	323
3.	Rússia	279
4.	Nova Caledônia	208
5.	Canadá	181
6.	Austrália	159
7.	China	120
8.	Brasil	60
9.	República Dominicana	57

Isótopos

Na natureza são encontrados 5 isótopos estáveis: Ni-58, Ni-60, Ni-61, Ni-62 e Ni-64, sendo o mais leve o mais abundante (68,077%). Se tem caracterizado ainda 18 radioisótopos dos quais os mais estáveis são o Ni-59, o Ni-63 e ol Ni-56 com meias-vidas de 76.000 anos, 100,1 anos e 6,077 dias respectivamente. Os demais radioisótopos com massas atómicas desde 52 uma (Ni-52) a 74 uma (Ni-74), apresentam meias-vidas inferiores a 60 horas, e a maioria não alcançam os 30 segundos. O níquel tem também um estado metaestável.

O Ni-56 é produzido em grandes quantidades em supernovas de tipo II correspondendo a forma da curva de luz a desintegração de Ni-56 em Co-56 e este em Fe-56.

O Ni-59 é um isótopo de vida longa obtido por cosmogênese. Este isótopo tem encontrado diversas aplicações na datação radiométrica de meteoritos e na determinação da abundância de pó extraterrestre em gelos e sedimentos. O Ni-60 é filho do Fe-60 (meia-vida de 1,5 milhões de anos) cuja persistência no sistema solar em concentrações suficientemente altas tem possivelmente causado variações observáveis na composição isotópica do Ni-60^{[carece de fontes?]}. Deste modo a análise da abundância de Ni-60 em materiais extraterrestres pode proporcionar informações sobre a origem do Sistema solar e sua história primordial.

Níquel

Precauções

A exposição ao metal níquel e seus compostos solúveis não deve superar aos 0,05 mg/cm³, medidos em níveis de níquel equivalente para uma exposição laboral de 8 horas diárias e 40 horas semanais.

O níquel tetracarbonilo (Ni(CO)₄), gerado durante o processo de obtenção do metal, é um gás extremamente tóxico.

As pessoas sensíveis podem manifestar alergias ao níquel. A quantidade de níquel admissível em produtos que podem entrar em contato com a pele está regulamentada na União Europeia. Apesar disso, a revista Nature publicou em 2002 um artigo em que os pesquisadores afirmaram haver encontrado em moedas de 1 e 2 euros níveis superiores aos permitidos.^{[carece de fontes?]}

Toxicologia

Intoxicações, mesmo leves, por níquel podem causar sintomas como dores, febre, insônia e náuseas.

Ver também

Ver também: Lista de países por produção de níquel

Referências

1. M. Carnes; et al. (2009). «A Stable Tetraalkyl Complex of Nickel(IV)». Angewandte Chemie International Edition. 48: 3384. doi:10.1002/anie.200804435
2. S. Pfirrmann; et al. (2009). «A Dinuclear Nickel(I) Dinitrogen Complex and its Reduction in Single-Electron Steps». Angewandte Chemie International Edition. 48: 3357. doi:10.1002/anie.200805862
3. «The Extraction of Nickel from its Ores by the Mond Process». Nature. 59 (1516): 63. 1898. Bibcode:1898Natur..59...63.. doi:10.1038/059063a0
4. «O níquel e a indústria». Instituto de Metais Não Ferrosos. Consultado em 30 de julho de 2011
5. https://pubs.usgs.gov/periodicals/mcs2021/mcs2021-nickel.pdf USGS