X

Níquel

Características del níquel

  • Símbolo: Ni
  • Masa atómica: 58,693 4 ± 0,000 2
  • Número CAS: 7440-02-0
  • Configuración electrónica: [Ar]3d84s2 o [Ar]3d94s1
  • Número atómico: 28
  • Grupo: 10
  • Bloque: Bloque D
  • Familia de elementos: Metal de transición
  • Electronegatividad: 1,91
  • Punto de fusión: 1 455 °C

Ver los productos asociados al níquel

El níquel, elemento atómico nº28 de símbolo Ni: sus generalidades, sus yacimientos, su extracción, sus propiedades, sus usos, su producción, su historia y su toxicidad.

De símbolo Ni, el níquel es un elemento químico de número atómico 28 en la tabla periódica. Se trata de un metal fascinante que ha conquistado numerosos campos de aplicación gracias a sus características notables. Ya sea en la industria automotriz, aeronáutica o incluso en la electrónica, este material es hoy indispensable. Pero más allá de sus usos industriales, el níquel también tiene un lugar importante en nuestra vida cotidiana, ya sea en las monedas o en ciertas joyas. Descubramos en detalle este metal con múltiples facetas.

La configuración atómica del níquel

Miembro del grupo de los metales no ferrosos, el níquel es el metal de transición más ligero en el bloque d. Posee dos configuraciones electrónicas muy cercanas en energía: [Ar] 3d8 4s2 y [Ar] 3d9 4s1. Sin embargo, la regla de Klechkowski, que predice el orden de llenado de los electrones en las subcapas, indica que la configuración [Ar] 4s2 3d8, especialmente el nivel 3d8(3F) 4s2 3F, J = 4, constituye el estado de menor energía del átomo de níquel. De hecho, las observaciones experimentales muestran que la subcapa 4s se llena antes que la 3d.

Sin embargo, es importante destacar que estas dos configuraciones corresponden a estados cuánticos de energías distintas, aunque sus conjuntos de energía se superponen. Además, la energía media de los estados de [Ar] 3d9 4s1 resulta inferior a la del nivel [Ar] 3d8 4s2. Las investigaciones sobre la estructura atómica consideran, por tanto, la configuración electrónica fundamental del níquel como [Ar] 3d9 4s1. Por otra parte, hay que saber que el níquel posee propiedades paramagnéticas y ferromagnéticas.

A título informativo, el símbolo [Ar] indica que los electrones del núcleo adoptan la misma configuración que la del átomo de argón.

nickel-01

Descubrimiento y generalidades notables del cuerpo simple y del elemento

El níquel es un metal a menudo presente en los depósitos mineros junto con el cobalto. Es particularmente buscado por sus propiedades en la producción de aleaciones, baterías y revestimientos protectores. Durante mucho tiempo confundido con la plata o el cobre, hoy se utiliza en diversos sectores industriales, especialmente para la fabricación de monedas.

Descubrimiento del cuerpo simple y del elemento químico

El níquel es un metal conocido desde la Antigüedad por sus propiedades de resistencia y endurecimiento. Sin embargo, no fue hasta 1751 cuando el químico sueco Axel Frederik Cronstedt identificó esta sustancia como un elemento distinto. Realizó sus experimentos con un mineral de Kupfernickel, creyendo que encontraría cobre. Sin embargo, logró aislar un metal desconocido que nombró “níquel”, para subrayar su singularidad en comparación con otras aleaciones similares.

Cronstedt hizo este descubrimiento mientras estudiaba residuos verdes provenientes de una mina de mineral de cobalto en Helsingland. Primero calentó los residuos en presencia de azufre y carbonato de potasio para obtener óxido de níquel. Luego redujo el protóxido de níquel en un crisol con carbón activado para obtener un polvo de metal blanco brillante.

En esa época, el níquel era considerado como el “cobre del diablo” debido a su apariencia verdosa. Hoy, este metal se utiliza ampliamente en la producción de monedas, joyas, baterías, componentes electrónicos y muchos otros productos. El descubrimiento de Cronstedt ha tenido, por tanto, un impacto considerable en la industria y la economía mundial.

Las diferentes denominaciones relacionadas con el níquel

Según las creencias, los enanos, los genios y los gnomos estaban protegidos por San Nicolás, apodado « sankt Nickelaas » en neerlandés, para garantizar la seguridad y serenidad de los mineros durante prácticas ritualizadas.

La terminología “níquel” estaba así asociada a seres malignos que habitaban las minas y que influían negativamente en las vetas de cobre y los minerales preciosos. Estos últimos se asociaban a fenómenos inquietantes como fallas, ruidos y resonancias extrañas o fisuras por las que se infiltraba agua y se inundaban las galerías. En realidad, los científicos simplemente habían confundido los minerales de cobre con los de níquel, un elemento químico que aún era desconocido y distinto.

En francés, el término « nickel » se utilizó para designar un material que contenía níquel desde 1765. Luego, el adjetivo “niquelífero” apareció en 1818 y se extendió en 1900. Califica los materiales o cuerpos que contienen níquel. El niquelado, que consiste en recubrir una superficie con níquel, apareció antes de mediados del siglo XIX.

El término “niquelado”, que apareció en 1857, califica un metal o aleación recubierto con una capa de níquel, mientras que el niquelado designa una técnica específica de niquelación.

En 1873, el químico francés Adolphe Wurtz popularizó el adjetivo “niquelico” para calificar ciertos compuestos de níquel. Finalmente, la aleación de níquel-cromo, también llamada NiCr, apareció en el Grand Larousse Encyclopédique en 1932.

Los términos relacionados con el níquel continúan evolucionando, así como el uso a gran escala de este elemento. De este modo, se ha convertido en un elemento esencial en nuestra vida cotidiana, inmortalizado en la lengua francesa por una historia fascinante y compleja.

Sus isótopos

Los científicos han estudiado de cerca los isótopos del níquel para comprender mejor sus propiedades físicas y químicas. Los resultados de sus investigaciones han permitido explorar sus diversas aplicaciones potenciales en campos como la física y la medicina nuclear, la geología y la cosmoquímica. Además, permiten comprender mejor los procesos de formación de los astros celestes y de la Tierra misma.

Por un lado, el níquel posee 31 isótopos con un número de masa que va de 48 a 78 y 7 isómeros nucleares. Sin embargo, solo 5 de ellos son estables o casi estables. Se trata de níquel 58, 60, 61, 62 y 64. En todos los casos, el níquel 58 es el más común con una abundancia natural de aproximadamente 68,077% y una masa atómica estándar de 58,6934(2) u.

Por otro lado, los investigadores han logrado caracterizar 26 radioisótopos del níquel. Entre estos, el níquel 59 es el más estable, con una vida media de 76.000 años. Le sigue de lejos el níquel 63 (100,1 años) y el níquel 56 (6.077 días). Todos los demás radioisótopos tienen una vida media inferior a 60 horas, la mayoría por debajo de 30 segundos.

Las ocurrencias

El níquel es un elemento que se encuentra en gran cantidad en la tierra, pero muy por detrás de los cuatro mayores constituyentes que son el hierro (35%), el oxígeno (30%), el silicio (15%) y el magnesio (13%). Según los estudios, es el vigésimo cuarto elemento más común en la corteza terrestre, con una concentración media de 75 a 80 g/t, o 75 a 80 ppm. Sin embargo, se considera que es el noveno elemento más abundante en el manto terrestre con una concentración de 1.860 ppm.

Aunque el níquel se considera relativamente común en la superficie terrestre, también juega un papel importante en el núcleo terrestre. De hecho, es el segundo elemento más presente después del hierro, representando aproximadamente el 20% de la composición del núcleo interno. En el núcleo externo, también está presente en cantidad significativa, representando aproximadamente el 5%.

nickel-02

El níquel en la naturaleza y sus formas minerales asociadas

El níquel es uno de los elementos más comunes en la naturaleza. Se encuentra en numerosas formas, especialmente en forma de níquel metálico. También llamado níquel nativo, este último se encuentra a menudo en forma de aleación con otros metales en la naturaleza, así como en los meteoritos de hierro, los núcleos terrestres y los asteroides de tipo M. Asimismo, los nódulos polimetálicos de los fondos oceánicos contienen níquel, así como otros elementos como manganeso, cobalto, hierro y cromo.

Además, el níquel se encuentra en diversas composiciones rocosas. También puede reemplazar al hierro o al magnesio en varios silicatos de la corteza y del manto de las rocas magmáticas. Las peridotitas son un ejemplo de roca rica en níquel. De hecho, contienen habitualmente más de 3,1 kg/t de este elemento. Así, puede aparecer en forma de silicatos o hidrosilicatos como garnierita o nouméita, dos componentes de las rocas detríticas o de las lateritas.

Además, este metal se encuentra a menudo en forma de minerales. Generalmente se combina con azufre en la polidimita y la millerita insertadas en una matriz rocosa que contiene pirrotina. También puede combinarse con arsénico en la cloantita y la esmaltita. Finalmente, el elemento químico puede aparecer en forma de óxidos, sulfatos, carbonatos, fosfatos, antimoniuros o sulfoarseniuros que se encuentran principalmente en vetas excéntricas de los yacimientos rocosos magmáticos.

Los yacimientos de níquel en el mundo

Comúnmente presente en los residuos de la preparación del esmalte, el níquel se extrae principalmente de los complejos ígneos estratificados provenientes del manto terrestre y de los volcanes mantélicos primitivos ricos en magnesio del Arcaico. Dos tipos de minerales pueden ser explotados cuando su concentración en níquel supera el 1,3%.

  • Las lateritas representan el 70% de las reservas mundiales de níquel y el 40% de la producción mundial. Están esencialmente destinadas a la producción de ferroníquel.
  • Los sulfuros de níquel se explotan en numerosos yacimientos en el mundo para la producción de níquel puro. Son sometidos a un tostado a temperaturas entre 500 y 700 grados Celsius, y luego a procesos de hidrometalurgia clásicos.

Tras su descubrimiento en 1864 por el ingeniero Jules Garnier, el níquel era el principal recurso de Nueva Caledonia. De hecho, era considerada como el líder de la industria con más del 30% de las reservas mundiales estimadas en cerca de 174 millones de toneladas.

Rusia, Canadá, Australia, Cuba y Estados Unidos también han estado muy presentes en este mercado desde los años 1900. En Rusia, importantes yacimientos siguen siendo explotados en la región de Norilsk. Las minas de la cuenca de Sudbury en Canadá representan, por su parte, aproximadamente el 27% de la producción mundial de níquel. En Francia, los Pirineos y los Alpes eran las dos principales zonas de extracción de este precioso metal en el siglo XIX.

La extracción y purificación del metal

La extracción del níquel es una operación compleja que requiere una experiencia específica debido a numerosos factores a tener en cuenta, como la calidad del mineral extraído y la composición de la ganga. Los expertos del sector han desarrollado varios métodos para facilitar la producción de esta materia prima estratégica.

La vaporización y el proceso Mond

El proceso de vaporización de los minerales sulfurados es uno de los métodos más eficaces y comúnmente utilizados para extraer el níquel. Consiste en calentar el mineral sulfurado a alta temperatura en un horno de vaporización donde se expone a gases reductores para producir partículas de níquel. Sin embargo, la eficacia de este método depende de diversos factores clave como la naturaleza y composición química del mineral sulfurado. También varía en función de la temperatura, la presión en el horno de vaporización y la calidad de los gases oxidantes y reductores utilizados.

La vaporización de los minerales sulfurados es un método comúnmente utilizado para extraer el níquel. Esta técnica consiste en calentar el mineral a alta temperatura en un horno de vaporización donde se expone a gases oxidantes y reductores para producir partículas de níquel. Sin embargo, la eficacia de este método depende de diversos factores. Estos conciernen a la naturaleza y composición química del mineral sulfurado o a la temperatura y presión en el horno de vaporización.

La purificación sigue siendo también una etapa crítica, ya que el níquel habitualmente está mezclado con otros minerales como el hierro, el cobre y el cobalto en su estado natural. Por consiguiente, es imperativo separarlo de estos metales para obtener un níquel tan puro y concentrado como sea posible. El proceso Mond resulta así inevitable. Permite la formación de una molécula volátil, Ni(CO)4 a una temperatura entre 60°C y 80°C. Esta es luego pirolizada a 180°C para obtener níquel metal purificado.

La reducción del óxido de níquel

El método de reducción del óxido de níquel (NiO) es un procedimiento comúnmente utilizado para extraer el níquel de su estado oxidado. Este método requiere el uso de un agente reductor para convertir el NiO en níquel metálico. En este sentido, pueden utilizarse diversas técnicas.

El tratamiento con ácido oxálico

El tratamiento de los minerales de arseniuros o sulfoarseniuros para extraer el níquel ha sido posible gracias al descubrimiento del químico Georg Brandt, quien identificó el elemento calentando minerales con azufre y carbonato de potasio.

Hoy, el ácido oxálico se utiliza comúnmente para obtener nitrato purificado. El proceso comienza con el tratamiento del óxido de níquel con ácido oxálico para producir C4O6. Luego, al calentar este compuesto al fuego de forja en vaso cerrado, la sustancia se descompone en dióxido de carbono y níquel purificado. Este último se recupera en forma metálica en un crisol cerrado adaptado.

Sin embargo, el níquel metálico obtenido todavía contiene óxido de cobalto que debe ser separado. Para ello, una solución salina concentrada se neutraliza con potasa, así como una solución de nitrito de potasa añadida en exceso. Luego se deja reposar en medio acético durante un día. El nitrito doble de potasio y cobalto CoK(NO2)3 resultante se recupera mediante filtración de la solución después de un lavado con una solución acuosa de cloruro de potasio.

Este cuerpo recuperado puede utilizarse para producir amarillo de cobalto, un pigmento de pintura acuarela. El licor filtrado que contiene el ion níquel es, por su parte, tratado con hidróxido de potasio para producir hidróxido de níquel u “óxido de níquel hidratado”.

La reducción a baja temperatura

Los científicos han creado un método innovador para transformar el óxido de níquel en níquel metálico a baja temperatura en laboratorio. Esta técnica implica un proceso continuo de inyección de gas de hidrógeno en un tubo de vidrio que contiene óxido de níquel. Luego transforma la sustancia en níquel metálico en forma de partículas finas y pulverulentas de níquel metálico.

Desafortunadamente, los polvos obtenidos tienen un alto grado de reactividad y pueden inflamarse espontáneamente al contacto con el oxígeno.

La reducción con carbón

En el sector industrial, se utiliza el método de reducción del óxido de níquel con carbón en un crisol refractario para extraer el níquel metálico. Aunque esta técnica es menos costosa, la calidad producida es a menudo inferior en términos de pureza. En efecto, el producto final contiene generalmente otros elementos como cobalto, cobre y hierro. Esto puede tener consecuencias negativas en el rendimiento industrial donde el uso de níquel puro es un factor decisivo.

La recuperación del sulfuro de níquel

También es posible recuperar el sulfuro de níquel de los minerales sulfurados concentrados utilizando el pentasulfuro de potasio K5S5, un compuesto soluble en agua. Una vez separado, el sulfuro de níquel se quema y se trata con ácido sulfúrico según una técnica antigua creada en el laboratorio de Friedrich Wöhler.

Durante este tratamiento, el azufre se transforma en gas de hidrógeno sulfurado. Posteriormente, el tratamiento con potasa da un óxido de níquel hidratado Ni(OH)2 insoluble de color verde manzana. Esta práctica es bastante avanzada y ofrece una posibilidad adicional de recuperar metales preciosos a partir de materias primas naturales.

La hidrometalurgia y la pirometalurgia

Los métodos actuales de extracción del níquel se basan a menudo en la combinación de técnicas hidrometalúrgicas y pirometalúrgicas. Aunque son eficaces, su éxito depende esencialmente de las propiedades únicas de cada mineral.

Además, se trata de una operación costosa que requiere una inversión considerable. Por ejemplo, la construcción de la planta Koniambo en Nueva Caledonia, que produce aproximadamente 60.000 toneladas de ferroníquel al año a partir de laterita, ha costado hasta cuatro mil millones de dólares. En cifras, el costo de la construcción representa 70.000 dólares por tonelada de níquel al año. A esto se añade el costo de transformación del mineral en ferroníquel, que ronda los 4.000 a 6.000 dólares por tonelada, mientras que el precio de venta es de aproximadamente 26.000 dólares por tonelada.

Las propiedades físicas

El níquel es un metal blanco plateado con a veces matices grisáceos. Una vez pulido, muestra una superficie lisa y brillante gracias a su estructura cristalina en malla cúbica. Bien conocido por su elevada densidad que puede llegar a 8,9 en función del proceso de endurecimiento por deformación, se presenta en dos formas alotrópicas distintas:

  • El Niα hexagonal inestable
  • El Niβ cúbico centrado en las caras que presenta una estabilidad notable, incluso bajo presiones elevadas de hasta 70 GPa.

Por otra parte, el níquel es un metal apreciado en metalurgia por su resistencia y durabilidad. Por un lado, forma parte de los metales más resistentes después del cromo y por delante del hierro. Además, posee propiedades mecánicas similares a las del hierro, el cual puede ser laminado y estirado en hilos finos. Por otro lado, este elemento supera con creces la maleabilidad y ductilidad del cobalto.

Además, el níquel es conocido por sus propiedades poco comunes en términos de conductividad térmica y eléctrica. En efecto, a pesar de que su conductividad eléctrica es inferior a la del cobre puro, sigue siendo impresionante con un 24% IACS.  En cuanto al cuerpo simple de níquel, es dilatable bajo el efecto del calor y tiene una temperatura de fusión que supera los 1.452°C. Su temperatura de ebullición, por su parte, alcanza los 2.730°C. Sin embargo, cuando su temperatura de Curie supera los 355°C, se vuelve no magnético. En realidad, el campo magnético disminuye desde los 250°C.

Las propiedades químicas del níquel

El níquel es conocido por su estabilidad frente al aire y al agua, en particular, a baja temperatura. Sin embargo, a alta temperatura, puede sufrir una oxidación que provoca cambios de color que van del amarillo pálido al marrón rojizo.

Por otro lado, es importante destacar que este elemento químico puede inflamarse en ciertas circunstancias. Es el caso, en particular, del hilo fino de níquel calentado que se inflama en contacto con el gas oxígeno puro. Lo mismo ocurre con la espuma de níquel, utilizada en hidrogenación y en electroquímica. En efecto, este cuerpo pulverulento es reactivo y puede inflamarse fácilmente tras una chispa o si se coloca cerca de una fuente de calor. Además, el níquel de Raney requiere precauciones adicionales de manipulación debido a su carácter pirofórico.

También conviene mencionar el níquel pulverulento que posee una notable capacidad de absorción de moléculas gaseosas como el monóxido de carbono o el hidrógeno. A modo de ejemplo, puede retener más de 8 litros de monóxido de carbono.

Finalmente, el níquel masivo es más sensible a la corrosión lenta provocada por ácidos no oxidantes. Puede disolverse en ácido sulfúrico o clorhídrico con producción de hidrógeno gaseoso. Esta reacción es posible con ácidos diluidos o mezclados con agua, pero no con ácidos oxidantes concentrados.

Al igual que la superficie del hierro, la del níquel se vuelve pasiva en contacto con ácido nítrico concentrado.

nickel-03

Las aplicaciones del níquel

Apreciado por sus propiedades anticorrosión y protectoras, el níquel es insoluble en el disolvente amoníaco. Se presenta así como una elección ideal para revestimientos y placas de niquelado. Entre otras cosas, al formar una capa de óxido pasivante o protectora llamada NiO, actúa como una barrera que protege otros metales del entorno exterior. Esta capa es eficaz para aislar los metales oxidables como el hierro, el acero, el cobre y previene su corrosión.

Por otra parte, el níquel muestra una mayor resistencia frente a condiciones difíciles. No sufre corrosión en soluciones neutras o alcalinas, agua de mar y condiciones atmosféricas moderadas.

Además, incluso cuando está sometido a bases calientes, este elemento químico no sufre deterioro. Esta resistencia excepcional lo convierte en un material muy buscado para la manipulación y/o el transporte de álcalis concentrados. Además, su resistencia a la oxidación y a la corrosión le permite jugar un papel importante en la fabricación de monedas y para el chapado de metales como el hierro, el cobre y el latón. También está presente en diversas combinaciones químicas así como en una amplia variedad de aleaciones.

Fácil de mecanizar, moldear y soldar, el níquel también encuentra su utilidad en una variedad de aplicaciones industriales. Como se suelda bien al hierro, es posible obtener chapas chapadas de níquel en ambas caras laminando hojas de acero tomadas entre dos placas de níquel.

Propiedades y usos de las aleaciones a base de níquel

El níquel es un metal que tiene una gran capacidad para combinarse con diferentes elementos, como el hierro, el manganeso, el cromo, el cobalto, el cobre, el zinc, el aluminio e incluso algunos no metales como el silicio. Sin embargo, no puede alearse con el plomo, la plata, el torio y los metales alcalinos.

Debido a su compatibilidad con muchos otros elementos, puede formar así una gran variedad de aleaciones. Además, su uso refuerza la resistencia mecánica y la resistencia a la corrosión de otros materiales.

Entre otras, el acero-níquel es conocido por su alta resistencia a la ruptura y al ataque químico. Es por esto que a menudo se utiliza en aplicaciones industriales, como la construcción naval, la producción de tubos y tuberías, así como en la fabricación de piezas de automóviles.

Propiedades de las aleaciones a base de níquel

La presencia de níquel en los aceros refuerza su resistencia a la ruptura y a la corrosión. Los aceros inoxidables austeníticos como el 18/8 o el 18/10 deben su resistencia a la corrosión gracias a este metal. Del mismo modo, las aleaciones a base de níquel juegan un papel crucial en la mejora de las propiedades de los aceros y las superaleaciones.

Entre otras cosas, su capacidad para favorecer la formación de una estructura martensítica durante el temple lo convierte en un elemento gammageno esencial. La deformación en caliente del acero o de la aleación también afecta a su microestructura, lo que puede tener un impacto significativo en su propiedad.

Por otra parte, las aleaciones a base de níquel son materiales críticos para los procesos industriales que exigen una resistencia y una fiabilidad acrecentadas a temperaturas elevadas y en entornos corrosivos. En efecto, gracias a sus propiedades mecánicas y térmicas excepcionales, el níquel es ampliamente utilizado en numerosas aplicaciones. Se cita especialmente la aeroespacial, la industria química, la automotriz, la biomedicina y la energía.

También ofrece una mayor resistencia al desgaste en un amplio rango de temperaturas. Esta puede ir desde bajas temperaturas hasta temperaturas extremas de más de 1.000°C. Además, las aleaciones a base de níquel son conocidas por su baja dilatación, así como por su excelente resistencia a la corrosión atmosférica y a los reactivos químicos. Su notable combinación de características fisicoquímicas explica, por otro lado, el aumento significativo del uso de estas aleaciones en los últimos años.

Las aleaciones comunes

Las aleaciones a base de níquel ganan en popularidad en diversos sectores gracias a su resistencia y fiabilidad en entornos extremos. Ofrecen una resistencia excepcional a la corrosión y al desgaste, así como una gran estabilidad eléctrica que las convierte en materiales indispensables en la industria moderna.

Entre otras, el níquel se utiliza frecuentemente en la fabricación de aceros inoxidables y refractarios con alto contenido en cromo, de fundiciones de níquel como el Ni-resist o de aleaciones de blindaje magnético. También se encuentra en los imanes Alnico y de Hastelloy, así como en las aleaciones Monel anticorrosión. Los cuproníqueles también son comunes en las monedas o en el nigusil.

En los hechos, existen tres categorías distintas de aleaciones de níquel: las aleaciones hierro-níquel, las aleaciones cobre-níquel y las superaleaciones a base de níquel como el níquel-cromo. Esta aleación puede resistir la corrosión seca a alta temperatura con buenas propiedades mecánicas.

Las aleaciones hierro-níquel

El níquel se utiliza comúnmente en asociación con el hierro. Permite obtener materiales que presentan propiedades mecánicas y térmicas notables, así como una fuerte resistencia a la corrosión y al ataque químico, especialmente a bajas temperaturas.

Además, su fuerte resistencia a la corrosión lo convierte en un material de elección para aleaciones populares como el invar, el constantán, el kovar, el alumel, la platinita, el cunife, el inconel y la platinita. Por otra parte, las aleaciones hierro-níquel son conocidas por su mayor resistencia a la ruptura y al desgaste.

Las aleaciones cobre-níquel

Las aleaciones cobre-níquel incluyen especialmente los maillechorts, los bronces al níquel y los cuproníqueles. Son ampliamente utilizados por su durabilidad, su resistencia a la corrosión y al desgaste, así como por sus propiedades térmicas y mecánicas.

El níquel también es buscado por sus propiedades magnéticas, especialmente para la fabricación de imanes permanentes como el alnico, y puede ser utilizado en aleaciones con memoria de forma como el nitinol.

Finalmente, las aleaciones cobre-níquel son conocidas por resistir la corrosión en medio ácido o marino, siendo al mismo tiempo fáciles de forjar y soldar.

Las superaleaciones a base de níquel

Las superaleaciones a base de níquel son materiales eficientes para las aplicaciones industriales que requieren propiedades mecánicas excepcionales. Estas aleaciones complejas, como el níquel-cromo, presentan una resistencia excepcional a la corrosión seca a alta temperatura y propiedades mecánicas superiores. Entre otras, presentan un límite elástico elevado y muestran una excelente resistencia a la fluencia.

Su desarrollo está estrechamente ligado a la evolución de los motores de avión desde mediados del siglo XX. Los Nimonic, un tipo específico de superaleación a base de níquel, son particularmente adecuados para la fabricación de turbinas de gas y reactores, gracias a su resistencia a las presiones y temperaturas extremadamente elevadas.

Los numerosos usos de las aleaciones a base de níquel en la industria y la artesanía

Las aleaciones de níquel se utilizan en diversos sectores industriales, especialmente la joyería, la producción de componentes de precisión, la óptica y los revestimientos electrocromos.

Se encuentra especialmente en la fabricación de medidores de deformación y en la producción de aceros especiales para las placas blindadas, las cajas fuertes, las puertas blindadas y los carros de combate para las medidas de seguridad. Además, el níquel-cromo es una excelente resistencia calefactora. Así, puede utilizarse como material de soldadura. También cabe destacar que las aleaciones de níquel encuentran fácilmente su lugar en la producción de catalizadores como el NiO/TiO2-SiO2.

En joyería, este elemento químico a menudo se combina con oro para mejorar la resistencia de las joyas y crear colores únicos. Además, el bronce al níquel se utiliza en elementos decorativos y cubiertos de mesa. También está presente en los instrumentos de dibujo industrial y en los mecanismos de relojería.

En el sector de la arquitectura, las aleaciones a base de níquel se utilizan para los bronces decorativos, los elementos ornamentales y los cubiertos de mesa.

nickel-04

Las propiedades de oxidación y de enlace

El níquel es un elemento químico que se caracteriza por su baja reactividad a los ácidos y al oxígeno, en comparación con otros metales como el hierro o el cobalto. Sus propiedades de oxidación y de enlace presentan una diversidad notable y constituyen un campo de investigación importante en las ciencias de los materiales.

En los hechos, este elemento químico presenta diferentes posibilidades de oxidación, pero la más común es la forma II que confirma su propiedad iónica. Sin embargo, también puede alcanzar niveles de oxidación menos frecuentes como -II, -I, I, III y IV. Aunque minoritario, el nivel III se utiliza en numerosos complejos con ligandos donantes para el enlace σ, como los tioles y las fosfinas. En química, los ligandos juegan un papel crucial en la formación de complejos moleculares. Estas especies, ya sean atómicas, iónicas o moleculares, se caracterizan por su capacidad para unirse a uno o varios átomos centrales.

Por otra parte, la aleación de níquel-sodio, la enzima hidrogenasa y los complejos tetraédricos bien estabilizados contienen níquel con un grado de oxidación de nivel II y a veces de nivel I. El nivel IV, por su parte, se fabrica principalmente en forma de óxido por especialistas en electroquímica y se utiliza en los cátodos.

En solución acuosa, el ion Ni(II) puede adoptar estructuras complejas con ligandos como el amoníaco, la etilendiamina o el cloruro. Cada uno de ellos muestra un color diferente. Por ejemplo, el complejo hexaamoniado [Ni(NH3)6]2+ es de color violeta oscuro, mientras que el tetraclorado [NiCl4]2− es de un amarillo-verde.

Sus principales compuestos

El níquel puede formar diversos compuestos con diferentes elementos, como el carbono, el oxígeno, el cloro, el azufre y el arsénico. Esta reactividad puede manifestarse especialmente a alta temperatura en presencia de cuerpos oxidantes. El níquel también es arsenófilo y calcófilo. Así, puede reaccionar con el azufre y el arsénico para producir hidróxido de níquel II.

Además, es posible producir metal carburado o fundición de níquel calentando níquel sólido con carbón vegetal. Al reducir directamente el óxido de níquel con carbón vegetal, se puede formar metal níquel carburado fundido y gas CO.

En todos los casos, entre los principales compuestos del níquel, se pueden citar:

Los sulfatos de níquel

Los sulfatos de níquel tienen una estructura similar a la del hierro y presentan diferentes grados de hidratación. A menudo están asociados con metales alcalinos y con el catión amonio. El NiSO4.(NH4)2SO4 es un ejemplo de sulfato doble de níquel que posee una estructura isomorfa similar a otros compuestos donde el níquel(II) es reemplazado por otros iones divalentes como el hierro, el cobalto o el magnesio.

Por otra parte, hay que saber que varios sulfatos de níquel divalentes tienen un color verde manzana, al igual que los cristales en forma hidratada (hexahidratada y heptahidratada). Este fenómeno se explica por la presencia del ion hidratado [Ni(H2O)6]2+.

En cambio, en forma anhidra, tienen un color que tiende más hacia el amarillo o un matiz de verde más claro. Hay que tener en cuenta, sin embargo, que el color varía en función del anión, especialmente de su electronegatividad y su polarizabilidad. Por ejemplo, el NiBr2 es amarillo mientras que el NiI2 es negro.

Además, al disolver los sulfatos de níquel en amoníaco, es posible crear una solución con tonalidades azules o violetas. Esta coloración se debe a la formación de iones complejos de níquel amoniacal [Ni(NH3)n]2+

Los complejos de níquel colorados

La química del níquel ofrece un terreno de estudio apasionante que puede ser explorado a través de los complejos colorados que el elemento químico forma con diferentes ligandos conformes a la teoría básica de la química de coordinación. Estos últimos presentan características y estructuras únicas que se pueden clasificar en tres categorías según la hibridación.

En primer lugar, los complejos de níquel dsp2 en plano cuadrado muestran un comportamiento diamagnético y son generalmente rojos, marrones o amarillos. Entre ellos, el complejo [Ni(CN)4]2- es comúnmente utilizado debido a su esterismo y su estabilidad química. Sin embargo, es extremadamente tóxico y requiere precauciones de manipulación. Luego, los complejos sp3 tetraédricos son complejos paramagnéticos azules o verdes. El [Ni(Cl)4]2- es un ejemplo de este tipo de complejo de níquel. Se trata de un complejo de tetracloruro de níquel de iones con una carga global de 2- y una geometría molecular octaédrica. Finalmente, los complejos sp3d2 octaédricos que se observan fácilmente en los compuestos [Ni(H2O)6]2+ o [Ni(NH3)6]2+.

Por otra parte, a diferencia de los iones y complejos de cobalto y hierro, los complejos de Ni(II) tienen una baja capacidad para transformarse en complejos de Ni(III) por oxidación. Sin embargo, pueden ser reducidos a Ni(I) o incluso a Ni(0). Por ejemplo, el complejo cianuro [Ni(CN)4]2- puede ser reducido a [Ni(CN)3]2- o a [Ni(CN)4]4-.

Los clatratos

Los clatratos son complejos formados por moléculas de cianuro de níquel y amoníaco que se unen para formar una estructura cristalina particular.

Por un lado, las moléculas de amoníaco son responsables de la formación de la estructura cristalina al crear enlaces con los átomos de níquel. Por otro lado, las moléculas de cianuro se combinan con las moléculas de amoníaco y se organizan alrededor de ellas para crear jaulas. Estas últimas pueden capturar moléculas más pequeñas, como las presentes en el aire que rodea los clatratos.

Este descubrimiento podría tener implicaciones importantes para la fabricación de nuevos materiales y para la captura de gases en la atmósfera.

Es posible producir “fundición de níquel” o “metal carburado” calentando níquel sólido cristalino con carbón vegetal, lo que forma níquel carburado (Ni1-xCx) con x fracción de varios porcentajes. El óxido de níquel puede ser reducido directamente en un crisol brasqueado al fuego de forja con carbón vegetal, formando metal níquel carburado fundido (NiC) y monóxido de carbono. A alta temperatura, el níquel reacciona con los cuerpos oxidantes (gas oxígeno) y los halógenos (cloro). Finalmente, el níquel es calcófilo y arsenófilo, reaccionando fácilmente con el azufre y el arsénico. También se puede obtener un precipitado de hidróxido de níquel II.

Los óxidos de níquel y óxidos mixtos

Los óxidos de níquel son compuestos inorgánicos que poseen propiedades físicas y químicas interesantes. Pueden ser utilizados en numerosos campos, como la industria del acero, la catálisis o incluso en la fabricación de baterías.

Encontramos diferentes tipos de óxidos de níquel, que van desde el monóxido de níquel hasta el dióxido de níquel, pasando por los óxidos mixtos. Cada uno de estos compuestos tiene propiedades químicas y físicas específicas, pero todos tienen en común la presencia del elemento níquel.

Oxihidróxidos de níquel

Los oxihidróxidos de níquel son compuestos importantes del níquel. Juegan un papel clave en diferentes procesos. En esta categoría, se encuentran tres compuestos.

  • En primer lugar, los oxihidróxidos de NiOOH que se utilizan más a menudo como material de cátodo para las baterías recargables.
  • Luego, los oxihidróxidos de Ni(III) que son compuestos químicos que contienen níquel en el estado de oxidación +3 ligado a grupos hidróxidos (OH-). Generalmente son de color verde oscuro a negro y tienen propiedades magnéticas. Estos oxihidróxidos tienen aplicaciones en la catálisis, la producción de baterías y el magnetismo.
  • Finalmente, los oxihidróxidos de Ni(IV) que son compuestos químicos que contienen níquel y oxígeno, así como grupos hidroxilo (OH-). Tienen una valencia de +4 para el níquel y se utilizan habitualmente en la producción de hidrógeno y la reducción de CO2.

Hidróxidos de níquel

Los hidróxidos de níquel presentan propiedades útiles para diferentes usos en la industria de las baterías o los catalizadores. Estos compuestos se presentan en tres formas:

  • El Ni(OH)2 que se presenta en forma de polvo o cristales verdes insolubles en agua. Se utiliza en las pilas eléctricas recargables, especialmente en las baterías níquel-cadmio y níquel-hidruro metálico.
  • El hidróxido de níquel hidratado que se presenta en forma de un sólido cristalino de color verde.
  • El hidróxido de níquel III que se presenta como un excelente catalizador para ciertas reacciones químicas.

Los fluoruros de níquel

Los fluoruros de níquel son compuestos químicos que contienen níquel y átomos de flúor. Son ampliamente utilizados en la industria para diversas aplicaciones, incluyendo la producción de aleaciones sólidas, catalizadores, baterías y otros productos químicos. Sin embargo, su alta toxicidad hace que su manipulación y uso sean extremadamente delicados.

El fluoruro de níquel NiF2 es uno de los compuestos más comunes de esta familia, mientras que el hexafluoroniquelato(IV) de potasio es menos común debido a su inestabilidad.

Cloruros de níquel

Los cloruros de níquel son compuestos químicos formados por níquel y cloruro. Su forma y color pueden variar en función de las condiciones de formación.

El cloruro de níquel divalente, de fórmula NiCl2, es una de las formas más comunes. El hexahidrato de cloruro de níquel, de fórmula NiCl2. 6 H2O, puede ser encontrado en forma de cristales verde esmeralda. También son posibles otros arreglos con ligandos amoniacales.

Bromuros de níquel

Los bromuros de níquel pueden presentarse en diferentes formas, tales como el NiBr2, el NiBr2. 3 H2O o incluso el bromuro de níquel(II) hexaamoniado. Estos compuestos tienen propiedades físicas y químicas únicas que los hacen útiles en varias aplicaciones industriales.

Sulfuros de níquel

Los sulfuros de níquel son compuestos químicos de gran importancia en la industria minera y la producción de metales. Se forman naturalmente en los depósitos minerales y se extraen por su valor comercial como fuente de níquel. Se presentan en diferentes formas. Encontramos primero el sulfuro de níquel negro, también conocido como sulfuro de níquel(II) o sulfuro de níquel monoclínico. Luego, está el subsulfuro de níquel o heazlewoodita, que es otro compuesto importante en la industria minera del níquel. Por último, el sulfuro de hierro y níquel, también conocido como pentlandita, es un mineral asociado a yacimientos de níquel.

Sus iones

Al igual que el vanadio, los iones níquel se encuentran atrapados en estructuras supramoleculares de tipo porfirina como las fracciones pesadas de petróleo crudo. Son solubles en agua para formar soluciones niqueladas. Además, los iones níquel pueden unirse con ligandos tales como aminas o tioles para formar complejos de coordinación estables.

Como pueden transformarse entre los estados Ni2+ y Ni3+, también participan en reacciones de óxido-reducción. Finalmente, cabe destacar que el níquel está presente en numerosos minerales. Su presencia puede ser detectada por métodos como la espectrometría de masas o la fluorescencia de rayos X.

Sus usos

El níquel es un metal utilizado para la fabricación de aleaciones metálicas, joyería, industria, catálisis, bioquímica y muchos otros campos más. Su capacidad de reciclaje al final de su vida útil lo convierte en un elemento a menudo privilegiado en diferentes usos.

Las aleaciones

El níquel se utiliza frecuentemente en la fabricación de aleaciones metálicas. Los aceros inoxidables están compuestos más a menudo por un 68% de níquel. También permite crear aleaciones no ferrosas hasta un 10%, en fundición un 3% y acumuladores un 4%. Se pueden distinguir tres categorías de aleaciones: las aleaciones hierro-níquel, las aleaciones cobre-níquel y las superaleaciones.

En joyería

Asociado al oro, el níquel se utiliza para obtener una mejor resistencia mecánica así como colores originales. Cobre, níquel y oro dan oro amarillo o rosado, mientras que el oro y el níquel dan oro blanco.

La industria y la producción de energía

El níquel es un metal precioso con numerosos usos industriales y energéticos. Interviene especialmente en la fabricación de imanes, pantallas magnéticas, contactores eléctricos y bujías de motores de combustión y explosión, y acumuladores alcalinos. Gracias a su alta conductividad eléctrica, también encuentra su lugar en los hilos y cables eléctricos.

nickel-05

En bioquímica

En bioquímica, las perlas de níquel agarosa se utilizan como matriz o resina para realizar la cromatografía de afinidad de las proteínas o su purificación después del marcado. Garantizan una mejor concentración y purificación de las proteínas.

Los acumuladores

Ya sea para vehículos eléctricos, aparatos electrónicos portátiles o incluso instalaciones de almacenamiento de energía renovable, las baterías recargables son ahora indispensables. Y en estos equipos, el níquel juega un papel primordial.

En efecto, este elemento químico forma parte de los componentes clave de numerosos acumuladores alcalinos como las baterías hierro-níquel, níquel-cadmio, níquel-hidruro metálico y níquel-zinc. También está presente en los cátodos de las pilas alcalinas níquel-dióxido de manganeso que se encuentran en los aparatos electrónicos de consumo.

La catálisis y la fotoquímica

Además de su papel como elemento de aleación, el níquel es un importante catalizador en las reacciones de hidrogenación. Entre otras cosas, estos últimos encuentran una aplicación en la producción de aceites y grasas saturadas para la fabricación especialmente de la margarina y ciertos jabones.

Las sales de níquel de Raney o de níquel de Sabatier-Senderens también tienen propiedades catalíticas que resultan realmente útiles en la hidrogenación de compuestos orgánicos. También encuentran su utilidad en la reducción de compuestos químicos y la producción de biodiesel. Las sales de níquel, tales como el hidroxicarbonato, el cloruro, el sulfato o incluso el hipofosfito, son, por su parte, utilizadas en diferentes sectores industriales, como la electrónica y la galvanoplastia.

En química radicalaria, los complejos de Ni(II) tales como los dialkiltiocarbamates, los tiobisfenolatos o incluso los fosfitos encuentran aplicaciones como captadores de radicales libres y desactivadores de hidroxiperóxidos. Ciertos complejos de Ni(II), tales como los tiofenolatos alquil-aminados, pueden jugar un papel estabilizante frente a la luz. Son utilizados en el almacenamiento de energía, pudiendo ser luego liberados por calor, fluorescencia o fosforescencia.

Finalmente, el níquel puede ser utilizado como cocatalizador en ciertas enzimas donde está presente como centro catalítico.

Los diferentes usos del níquel en la vida cotidiana

Si el níquel juega un papel en numerosos sectores industriales, también es un metal indispensable en nuestra vida cotidiana. Ya sea para luchar contra la corrosión o para la fabricación de diferentes objetos electrónicos o de análisis, el níquel es un material indispensable.

El niquelado para luchar contra la corrosión

La corrosión es un fenómeno que afecta a numerosos metales, especialmente el hierro. Para prevenir este fenómeno, el niquelado se presenta como una solución a privilegiar. Este proceso probado implica un depósito electrolítico de níquel sobre la superficie del objeto. Esta última forma una fina capa de protección contra la corrosión y le da un acabado brillante.

Las monedas

El níquel es una elección popular para la producción de monedas debido a su maleabilidad y resistencia al desgaste. En efecto, la calidad de este material lo convierte en una elección ideal para las monedas que deben resistir a un uso regular y al desgaste constante. Es por esto que las monedas americanas, canadienses y europeas (como las monedas de uno y dos euros) están todas fabricadas con níquel.

Las espátulas y los crisoles para el análisis

Las espátulas y los crisoles son elementos indispensables para el análisis en laboratorio. Para este fin, el níquel es privilegiado para su fabricación debido a su resistencia a la corrosión y a las temperaturas elevadas. Además, gracias a su robustez y durabilidad, este metal es ideal para un uso en procesos químicos y metalúrgicos exigentes.

Las cubas para el transporte de productos corrosivos

El níquel es un material precioso en la producción de depósitos para el transporte de productos corrosivos como la soda cáustica. Este metal garantiza una protección acrecentada contra las contaminaciones y las alteraciones de los productos transportados. Así, es utilizado en las industrias químicas y petroquímicas donde los depósitos de níquel pueden preservar la calidad de los productos almacenados con total seguridad.

El reciclaje

En Europa, aproximadamente el 80% de los productos que contienen níquel llegando al final de su vida útil son recolectados y reciclados, contra el 50% a nivel mundial.

La producción de níquel y la economía mundial

El níquel es un metal precioso que encuentra una aplicación clave en una variedad de industrias, desde la electrónica a la informática, pasando por la aeronáutica. Sin embargo, las reservas son limitadas y numerosos estudios confirman hoy los riesgos de escasez de este metal estratégico.

A modo de ilustración, un estudio llevado a cabo por los expertos del gabinete McKinsey, CRU y BRGM sobre la disponibilidad de este material pone de relieve las diferentes problemáticas que tendrán un impacto importante en el futuro de los metales estratégicos moderadamente raros. Entre ellos, se cita el cobalto, el tungsteno y por supuesto el níquel. El estaño es otro metal en riesgo de escasez, debido a la subestimación de la demanda y al agotamiento de las minas de fácil explotación.

En todos los casos, las condiciones técnicas y económicas actuales, los riesgos geopolíticos, así como el bajo número de actores en la cadena de suministro afectan la explotación de nuevas materias primas en la parte superior del desarrollo de las filiales.

Este estudio subraya así el desafío de la producción de metales estratégicos para la industria mundial y fomenta la búsqueda de soluciones alternativas y sostenibles.

La producción mundial de níquel por país

El níquel es un metal estratégico importante para la industria automotriz, aeronáutica, electrónica y de la construcción. Su producción mundial está concentrada en algunos países, con una fuerte demanda en Asia. La producción de níquel minero es, por tanto, un desafío importante para numerosos países.

Según un estudio realizado por GlobalData, la producción de níquel en el mundo experimentó una caída del 7,4% en 2020, con un total de 2.195.000 toneladas producidas. Los datos del Instituto de Estudios Geológicos de Estados Unidos revelan una caída de aproximadamente 4% de la producción mundial en el mismo año, con un total de 500 kt. Esta disminución de la producción puede explicarse por diferentes factores, tales como la pandemia de Covid-19 o las restricciones medioambientales.

Sin embargo, los expertos prevén que el crecimiento del sector del níquel será estimulado por el aumento de la demanda para las aleaciones de acero inoxidable y para el mercado de los coches eléctricos. Los últimos datos publicados también ponen de relieve los cinco principales productores de níquel en el mundo. A la cabeza de la lista se encuentra Indonesia, con una producción de 760 kt, seguida de Filipinas con una producción de 320 kt. Rusia ocupa el tercer lugar con una producción de 280 kt, mientras que Francia (Nueva Caledonia) registra una producción de 200 kt, clasificándose así en cuarta posición. Australia cierra esta clasificación con una producción de 170 kt.

Cabe destacar que esta clasificación ha cambiado considerablemente desde 2014. En esa época, los principales productores de níquel se clasificaban de la siguiente manera:

ClasificaciónProductorProducción por tonelada
1Filipinas440 000
2Rusia260 000
3Indonesia244 000
4Canadá233 000
5Australia220 000
6Nueva Caledonia (Francia)165 000
7Brasil126 000
8China100 000
9Colombia75 000
10Cuba66 000
11Sudáfrica54 700
12Madagascar37 800
13Macedonia*21 100
14Botswana19 600
15Grecia19 400

En cuanto al níquel refinado, Rusia encabeza los productores, representando el 20,7% de la producción mundial. Japón, Canadá y Australia le siguen de cerca con respectivamente 13,5%, 12,1% y 9,6%. El conjunto compuesto por Francia metropolitana y Nueva Caledonia se clasifica en séptimo lugar con una parte de producción del 4,2%.

La producción mundial de níquel por empresa

El mercado internacional del níquel está ampliamente controlado por cinco industrias mineras importantes que representan cerca del 50% de la producción total.

Norilsk, con sede en Rusia, es el líder indiscutible del mercado con una producción anual de 283.000 toneladas. Le sigue Vale, la empresa minera brasileña, que produce aproximadamente 155.000 toneladas al año. BHP Billiton, el jefe de WMC, está en el tercer lugar con una producción anual de aproximadamente 93.000 toneladas. Siguen finalmente Glencore y Jinchuan Group International Resources Co. Ltd., respectivamente cuarto y quinto mayores productores de níquel en el mundo.

La historia del níquel

Desde milenios, el níquel está presente en nuestra vida cotidiana en diversas formas. Utilizado originalmente para colorear el vidrio o para la confección de monedas, este metal ha sabido hacerse un lugar central en una miríada de campos gracias a sus notables propiedades mecánicas y fisicoquímicas. Desde la creación de nuevas técnicas de niquelado hasta el desarrollo de aleaciones de níquel para mejorar la resistencia de los aceros y los hierros, volvamos sobre la historia del níquel y su evolución a lo largo de los siglos.

El uso antiguo y el descubrimiento de nuevas propiedades

Desde 3500 a.C., el níquel se utiliza en diferentes culturas a través del mundo. Entre otros, bronces descubiertos en Siria contienen hasta un 2% de níquel, mientras que manuscritos chinos indican que el cobre blanco era utilizado en China entre los siglos XVIII y XV a.C. Sin embargo, en esa época, el mineral de níquel era a menudo confundido con el de plata, lo que retrasaba la comprensión de su uso efectivo.

Por otra parte, hace aproximadamente 2.100 años, en la región de Bactria en Asia Menor, se produjeron las primeras monedas de cuproníquel. Estaban compuestas por cerca de un 20% de níquel, lo que les confería un color blanco plateado. Luego, durante el reinado de Euthydemus II, de Agathocles y de Pantaleon, las monedas de cuproníquel comenzaron a ser acuñadas hacia el año 190 antes de C.

La fusión de Mond Nickel Company e International Nickel Company

En 1900, Mond Nickel Company experimentó un crecimiento espectacular gracias a la explotación de un yacimiento de pirrotitas niquelíferas en Canadá.

En octubre de 1929, la compañía Mond Nickel fue integrada en la International Nickel Company después de que Robert Mond, hijo mayor de Ludwig, diera su aprobación para la explotación del yacimiento ubicado en Sudbury, en el Norte de Ontario, en Canadá. Esta decisión fue tomada con el objetivo de extender las actividades de la sociedad y aumentar su producción del metal. La fusión de estas dos empresas permitió así a la compañía mejorar su posición en el mercado mundial de la extracción de metales y reforzar su posición en la industria del níquel.

El desarrollo de aleaciones de níquel

La adición de níquel al acero ha revolucionado la industria metalúrgica al mejorar considerablemente el rendimiento mecánico y físico de las aleaciones. Gracias a métodos de producción sofisticados, la incorporación de este elemento se hace ahora de manera más precisa y eficaz, ofreciendo así propiedades excepcionales a estos metales. Por ejemplo, el acero que contiene un 3% de níquel se utiliza en la fabricación de ruedas de vagones con gran capacidad de carga, capaces de soportar hasta 160 kg/m2. Los barcos de guerra también utilizan aleaciones de níquel para un blindaje óptimo.

El desarrollo de nuevas técnicas

El proceso de niquelado vio la luz en 1834 gracias a los trabajos del célebre químico británico Michael Faraday. Esta técnica se utilizaba inicialmente para mejorar la resistencia a la oxidación de las superficies de otros materiales. Sin embargo, solo conoció un auge importante en la Belle Époque gracias a las investigaciones llevadas a cabo por Louis Becquerel, Eugène Roseleur, George Adams y Josef Pfannhauser. Estos últimos elaboraron un proceso a base de sulfato doble de níquel y amonio que permite la producción de piezas niqueladas.

A lo largo de los años, el niquelado también se ha convertido en un proceso de galvanoplastia cada vez más extendido. Los baños de electrólisis contienen a menudo cantidades importantes de sulfato doble de níquel y amonio con una densidad de corriente situada entre 0,3 y 0,6 A/dm2

Finalmente, a principios de los años 1920, las aleaciones de níquel comenzaron a ser muy demandadas para la fabricación de utensilios de cocina. En consecuencia, el proceso de niquelado se convirtió en un proceso corriente.

Las restricciones de uso durante la Segunda Guerra Mundial

La Segunda Guerra Mundial tuvo un impacto notable en el uso del níquel en diversos sectores industriales. Su incorporación en los aceros de los blindajes siendo crucial durante la guerra, los beligerantes limitaron su uso en la producción de monedas.

Por otra parte, aunque las restricciones fueron levantadas después de la guerra, el uso de níquel en la joyería está hoy sujeto a regulaciones estrictas para preservar la salud de los usuarios. En efecto, el contenido de níquel en las joyas es regularmente controlado y ajustado según las normas vigentes.

Toxicidad del níquel

En muy pequeña cantidad y bajo formas asimilables por el organismo, el níquel es considerado como un oligoelemento para los animales y también indispensable para el crecimiento de las plantas. Sin embargo, puede ser tóxico para el Hombre y el medio ambiente.

Efectos sobre la salud humana

Aunque el cuerpo simple de níquel en forma masiva y compacta no se considera tóxico, un contacto prolongado y repetido con la piel y las mucosas (nasal y bucal) puede provocar picazón, irritación y, en algunos casos, reacciones alérgicas.  De hecho, el níquel es considerado como el metal más alergeno, con más del 12% de la población mundial alérgica a él. Esta alergia se manifiesta a menudo por una dermatitis de contacto.

La ingestión de sales de níquel disueltas en agua, por su parte, puede provocar síntomas como náuseas, vómitos y diarreas. Además, se sabe que ciertos compuestos a base de níquel, como el níquel tetracarbonilo, son extremadamente peligrosos y tóxicos. Este compuesto en particular es considerado como un carcinógeno importante. El níquel tetracarbonilo también está presente en los humos y vapores. Representa así un peligro para las personas expuestas a estas emisiones.

Además, el Centro Internacional de Investigación sobre el Cáncer clasifica al níquel como potencialmente cancerígeno para el Hombre. Según los resultados de sus estudios, una exposición prolongada al níquel puede aumentar el riesgo de desarrollar un cáncer de pulmón.

Contaminación ambiental

Una concentración importante de níquel de origen natural puede tener efectos tóxicos sobre el medio ambiente. Los suelos que sufren especialmente una contaminación masiva por níquel se vuelven impropios para la vegetación, a excepción de ciertas especies que poseen una resistencia elevada.

También hay que saber que el mundo se enfrenta a una emisión anual de 24.000 a 87.000 toneladas de níquel en la atmósfera, además de las 26.000 toneladas emitidas por los volcanes o la erosión eólica.

En materia de contaminación del aire en Francia, la combustión de petróleo y carbón así como la industria metalúrgica son responsables de emisiones estimadas en 218 toneladas por año. En la región de Sena-Normandía, la Agencia del Agua ha observado una presencia de aproximadamente un centenar de toneladas de níquel en los cursos de agua, en gran parte debido a la escorrentía agrícola. Además de esta fuente, la fabricación de monedas en euros, que contienen aleaciones de cobre y níquel, también puede causar una contaminación por níquel.

Ecotoxicidad

La toxicidad del níquel sobre el medio ambiente es un tema poco estudiado. Sin embargo, se sabe que el níquel tiene una fuerte afinidad con los ligandos orgánicos que contienen tioles (SH-). La presencia de tales ligandos, de la materia orgánica disuelta (COD) y de la materia en suspensión (MES) reduce su toxicidad.

En todos los casos, el níquel es peligroso para el medio ambiente y la salud. Sus efectos varían según el medio y la forma en que la exposición tiene lugar. Estudios han mostrado que los moluscos acuáticos, especialmente los caracoles de agua dulce, bioconcentran el níquel. Así, la absorción es mucho más arriesgada. En cambio, el agua que contiene níquel es menos tóxica para los caracoles que el sedimento o su alimento.

En cuanto a las ostras, son vulnerables a partir de 349 μg/L de sulfato de níquel y los mejillones pueden resistir hasta 891 μg/L. De hecho, hay que saber que los mejillones de agua dulce, como el mejillón cebra, acumulan una cantidad no despreciable de níquel en su concha.

Volver arriba

Buscar productos

El producto se ha añadido a su cesta