Nickel - Nickel


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Níquel,   28 Ni
Uma parte rugosa e irregular de níquel, com a superfície superior plana cortada
Propriedades gerais
Aparência brilhante, metálico, e prata com um tom de ouro
Peso atómico Padrão ( A r, padrão ) 58,6934 (4)
Níquel na tabela periódica
hidrogênio Hélio
Lítio Berílio Boro Carbono Azoto Oxigênio Flúor Néon
Sódio Magnésio Alumínio Silício Fósforo Enxofre Cloro argão
Potássio Cálcio Escândio Titânio Vanádio crômio Manganês Ferro Cobalto Níquel Cobre Zinco Gálio Germânio Arsênico Selênio Bromo criptônio
Rubídio Estrôncio Ítrio Zircônio Nióbio Molibdênio tecnécio Rutênio Ródio Paládio Prata Cádmio Indium Lata antimônio Telúrio Iodo xênon
Césio Bário Lantânio Cério Praseodímio neodímio Promécio Samário európio gadolínio Térbio disprósio Holmium Erbium Túlio Itérbio lutécio Háfnio Tântalo Tungstênio rênio Ósmio Iridium Platina Ouro Mercúrio (elemento) Tálio Conduzir Bismuto Polônio Astatine radão
francium Rádio Actínio Tório Protactínio Urânio Neptúnio Plutônio amerício curandeiro Berkelium californium Einsteinium fermium Mendelevium Nobelium Lawrencium Rutherfordium dubnium seaborgium Bohrium hassium Meitnerium Darmstadtium Roentgenium Copernicium Nihonium fleróvio Moscovium Livermorium Tennessine Oganesson
-

Ni

Pd
cobaltoníquelcobre
Número atómico ( Z ) 28
Grupo grupo 10
Período período de 4
Quadra d-bloco
categoria de elemento   metal de transição
configuração eletrônica [ Ar ] 3d 8 4s 2 ou
[Ar] 3d 9 4s 1
Elétrons por shell
2, 8, 16, 2, ou 2, 8, 17, 1
Propriedades físicas
Fase em  STP sólido
Ponto de fusão 1728  K (1455 ° C, 2651 ° F)
Ponto de ebulição 3003 K (2730 ° C, 4946 ° F)
Densidade (perto  rt ) 8,908 g / cm 3
quando o líquido (no  pf ) 7,81 g / cm 3
Calor de fusão 17,48  kJ / mol
Calor da vaporização 379 kJ / mol
capacidade térmica molar 26,07 J / (mol · K)
Pressão de vapor
P  (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
em  T  (K) 1783 1950 2154 2410 2741 3184
Propriedades atômicas
estados de oxidação -2, -1, 1, 2 , 3, 4, (a moderadamente básico de óxido)
Eletro-negatividade escala Pauling: 1,91
energias de ionização
  • 1: 737,1 kJ / mol
  • 2: 1753,0 kJ / mol
  • 3: 3395 kJ / mol
  • ( Mais )
Raio atômico empírica: 124  pm
raio covalente 124 ± 04:00
Van der Waals raio 163 pm
Linhas de cor em uma faixa espectral
Linhas espectrais de níquel
outras propriedades
Estrutura de cristal encarar-centrado cúbico (FCC)
estrutura cristalina cúbica de face centrada de níquel
Velocidade do som haste fina 4.900 m / s (em  RT )
Expansão térmica 13,4? M / (m-K) (a 25 ° C)
Condutividade térmica 90,9 W / (mK)
Resistividade elétrica 69,3 Nco · m (a 20 ° C)
ordenamento magnético ferromagnético
Módulo de Young 200 GPa
módulo de cisalhamento 76 GPa
módulo de volume 180 GPa
coeficiente de Poisson 0,31
dureza de Mohs 4.0
dureza de Vickers 638 MPa
dureza Brinell 667-1600 MPa
Número CAS 7440-02-0
História
Descoberta e primeiro isolamento Axel Fredrik Cronstedt (1751)
Principais isótopos de níquel
Isótopo Abundância Meia-vida ( t 1/2 ) modo de decaimento produtos
58 Ni 68,077% estável
59 Ni vestígio 7,6 x 10 4  y ε 59 Co
60 Ni 26,223% estável
61 Ni 1.140% estável
62 Ni 3.635% estável
63 Ni syn 100 y β - 63 Cu
64 Ni 0,926% estável
| referências

O níquel é um elemento químico com símbolo de Ni e número atómico 28. É um brilhante branco prateado de metal com uma ligeira coloração dourada. Nickel pertence aos metais de transição e é duro e dúctil . Níquel puro, em pó para maximizar o reactivo área de superfície , apresenta uma actividade química significativa, mas pedaços maiores são lentos a reagir com ar sob condições padrão porque tenha formado uma camada de óxido sobre a superfície e impede a continuação da corrosão ( passivação ). Mesmo assim, pura nativa níquel é encontrado na crosta da Terra apenas em pequenas quantidades, geralmente em rochas ultramáficas e nos interiores das maiores meteoritos de níquel-ferro que não foram expostos ao oxigênio quando fora da atmosfera da Terra.

Níquel Meteoric é encontrado em combinação com ferro , uma reflexão da origem dos referidos elementos como principais produtos finais da nucleosíntese Supernova . Uma mistura de ferro-níquel é pensado para compor da Terra núcleo interior .

Uso de níquel (como um naturais meteórica liga de níquel-ferro) foi rastreada tanto para trás como 3500 aC. Nickel foi isolado pela primeira vez e classificado como um elemento químico em 1751 por Axel Fredrik Cronstedt , que inicialmente confundiu o minério para um cobre mineral , nas minas de cobalto de Los, Hälsingland, Suécia . O nome do elemento vem de um sprite travesso da mitologia mineiro alemão, Níquel (semelhante ao Old Nick ), que personificava o fato de que os minérios de cobre-níquel resistiu refinamento em cobre. Uma fonte economicamente importante de níquel é o ferro de minério de ilmenite , que muitas vezes contém 1-2% de níquel. Outros minerais importantes de minério de níquel incluem pentlandita e uma mistura de silicatos naturais Ni-ricos conhecidos como garnierita . Principais locais de produção incluem a região Sudbury no Canadá (que é pensado para ser de meteórica origem), Nova Caledônia , no Pacífico , e Norilsk na Rússia .

O níquel é lentamente oxidado pelo ar, à temperatura ambiente e é considerado resistente à corrosão. Historicamente, tem sido utilizado para metalização de ferro e de bronze , revestimento de equipamentos de química, e fabricação de certas ligas que mantêm um alto polonês prateado, como prata alemã . Cerca de 9% da produção mundial de níquel é ainda usada para revestimento de níquel resistente à corrosão. Objetos niquelado, por vezes, provocar alergia ao níquel . Níquel tem sido amplamente utilizada em moedas , embora o seu preço subindo levou a alguma substituição com metais mais baratos nos últimos anos.

O níquel é um dos quatro elementos (os outros são de ferro , cobalto , e gadolínio ) que são ferromagnético aproximadamente à temperatura ambiente. Alnico permanente ímãs baseado, em parte, níquel são de força intermediária entre ímãs permanentes à base de ferro e terras raras ímãs . O metal é valioso em tempos modernos, principalmente em ligas ; cerca de 68% da produção mundial é usado em aço inoxidável. Um adicional de 10% é utilizado para ligas à base de níquel e à base de cobre, 7% para os aços de liga leve, 3% em fundições, 9% em chapeamento e 4% em outras aplicações, incluindo a bateria sector em rápido crescimento. Como um composto, níquel tem um número de utilizações de fabrico nicho químicos, tais como um catalisador para hidrogenação , cátodos para baterias, pigmentos e tratamentos de superfície de metal. O níquel é um nutriente essencial para alguns microorganismos e plantas que possuem enzimas com níquel como um local activo .

propriedades

propriedades atômicas e físicas

Micrografia electrica de um nanocristal Ni dentro de uma única parede de nanotubos de carbono ; barra de escala de 5 nm.
volume molar versus a pressão à temperatura ambiente

O níquel é um metal prateado-branco com um ligeiro tom de ouro que tem um elevado polonês. É apenas um dos quatro elementos que são magnética a ou próximo da temperatura ambiente, sendo os outros ferro, cobalto e gadolínio . A sua temperatura de Curie é 355 ° C (671 ° F), o que significa que grandes quantidades de níquel é não-magnético acima dessa temperatura. A célula unitária de níquel é um cubo de faces centradas com o parâmetro de rede de 0,352 nm, dando um raio atómico de 0,124 nm. Esta estrutura de cristal é estável a pressões de pelo menos 70 GPa. Nickel pertence aos metais de transição e é duro e dúctil .

Electron disputa configuração

O átomo de níquel tem duas configurações de electrões , [ar] 3d 8 4s 2 e [Ar] 3d 9 4s 1 , que são muito próximos em energia - o símbolo [Ar] refere-se a árgon estrutura núcleo -como. Há algum desacordo sobre qual configuração tem a menor energia. Livros de química citar a configuração electrónica de níquel como [Ar] 4s 2 3d 8 , que também pode ser escrito [Ar] 3d 8 4s 2 . Esta configuração está de acordo com a regra de ordenação de energia Madelung , que prevê que 4s é preenchido antes 3d. Ele é suportado pelo facto experimental de que o estado de energia mais baixo do átomo de níquel é um 3d 8 4s 2 nível de energia, especificamente a 3d 8 ( 3 M) 4s 2 3 F, J  = 4 nível.

No entanto, cada uma dessas duas configurações divide-se em vários níveis de energia devido à estrutura fina , e os dois conjuntos de níveis de energia se sobrepõem. A energia média de estados com a configuração [Ar] 3d 9 4s 1 é na realidade mais baixo do que a energia média de estados com a configuração [Ar] 3d 8 4s 2 . Por esta razão, a literatura de pesquisa em cálculos atômicos cita a configuração estado fundamental de níquel como [Ar] 3d 9 4s 1 .

isótopos

Os isótopos de gama de níquel em peso atómico de 48  L ( 48
Ni
) a 78 u ( 78
Ni
).

Naturalmente ocorrendo níquel é composto de cinco estáveis isótopos ; 58
Ni
, 60
Ni
, 61
Ni
, 62
Ni
e 64
Ni
, com 58
Ni
, sendo o mais abundante (68,077% de abundância natural ). Isótopos mais pesados do que 62
Ni
não pode ser formado por fusão nuclear , sem perder energia.

Níquel-62 tem a maior média de energia de ligação nuclear por núcleo de qualquer nuclídeo , em 8,7946 MeV / nucleon. Sua energia de ligação é maior do que ambos 56
Fe
e 58
Fe
, elementos mais abundantes muitas vezes incorretamente citados como tendo os nuclidos mais firmemente ligadas. Embora isto parece prever níquel-62 como o elemento de construção mais abundantes no universo, a taxa relativamente elevada de fotodesintegração de níquel no interior das estrelas faz com que o ferro ser de longe o mais abundante.

Isótopo estável níquel-60 é o produto filha do radionuclídeo extinto 60
Fe
, que decai com uma meia-vida de 2,6 milhões de anos. porque 60
Fe
tem tal uma meia-vida longa, a sua persistência no materiais no sistema solar pode gerar variações observáveis na composição isotópica de 60
Ni
. Assim, a abundância de 60
Ni
presentes em materiais extraterrestres podem fornecer informações sobre a origem do sistema solar e sua história.

Cerca de 18 níquel radioisótopos têm sido caracterizados, os mais estáveis 59
Ni
com uma meia-vida de 76.000 anos, 63
Ni
com 100 anos, e 56
Ni
com 6 dias. Todos os demais radioativos isótopos com meias-vidas que são menos de 60 horas e a maioria destes com meias-vidas abaixo de 30 segundos. Este elemento também tem um estado meta .

Radioactivos níquel-56 é produzido pelo processo de queima de silício e mais tarde libertados em grandes quantidades durante tipo Ia supernovas . A forma da curva de luz destas supernovas no intermediário da década de vezes corresponde à deterioração através de captura de electrões de níquel-56 para cobalto -56 e, finalmente, passar a ferro-56. Nickel-59 é uma vida longa cosmogênico radionuclídeo com uma meia-vida de 76.000 anos. 59
Ni
encontrou muitas aplicações em geologia isotópica . 59
Ni
tem sido usado para datar a idade terrestre de meteoritos e determinar abundâncias de poeira extraterrestre em gelo e sedimentos . Meia-vida de níquel-78 foi recentemente medido a 110 milissegundos, e acredita-se que um isótopo importante em nucleosíntese Supernova de elementos mais pesados do que o ferro. O nuclide 48 Ni, descoberto em 1999, é o elemento mais pesado isótopo ricos em prótons conhecido. Com 28 prótons e 20 nêutrons 48 Ni é " dupla mágica ", como é 78
Ni
com 28 protões e 50 neutrões. Ambos são, por conseguinte, extraordinariamente estável para nuclídeos com uma tão grande desequilíbrio protão-neutrões.

Ocorrência

Widmanstätten padrão que mostra as duas formas de níquel-ferro, kamacite e taenite, num meteoritos octahedrite

Em terra, níquel ocorre mais frequentemente em combinação com enxofre e ferro em pentlandite , com enxofre em millerite , com arsénico no mineral nickeline , e com arsénio e enxofre em níquel galena . O níquel é comumente encontrados em meteoritos de ferro como o ligas kamacite e taenite .

A maior parte do níquel é extraído a partir de dois tipos de minério de depósitos. A primeira é a laterite , onde as misturas minerais de minério principais são nickeliferous limonite , (Fe, Ni) O (OH), e garnierita (uma mistura de vários níquel hidratado e silicatos ricos em níquel). A segunda é magmáticas sulfureto depósitos, onde o principal mineral de minério é pentlandita : (Ni, Fe)
9
S
8
.

Austrália e Nova Caledônia tem as maiores reservas de estimativa (45% todos juntos).

Identificado recursos baseados em terra em todo o mundo uma média de 1% de níquel ou superior compreender pelo menos 130 milhões de toneladas de níquel (cerca do dobro de reservas conhecidas). Cerca de 60% é no lateritas e 40% em depósitos de sulfuretos.

Em geofísica evidências, a maior parte do níquel na Terra é acreditado para estar na Terra exteriores e núcleos internos . Kamacite e taenite são de ocorrência natural ligas de ferro e níquel. Para kamacite, a liga é geralmente na proporção de 90:10 a 95: 5, apesar de impurezas (tais como cobalto ou carbono ) pode estar presente, enquanto que para taenite o teor de níquel é entre 20% e 65%. Kamacite e taenite também são encontrados em meteoritos de ferro níquel .

compostos

Um átomo de níquel com quatro ligações simples para carbonilo (carbono tripla-ligado a oxigénio; ligaes atrav do carbono), grupos que estão dispostas tetraedricamente em torno dele
níquel tetracarbonilo

O mais comum estado de oxidação do níquel é 2, mas compostos de Ni 0 , Ni + , e Ni 3+ são bem conhecidos, e a oxidação exótico afirma Ni 2- , Ni 1- , e Ni 4+ foram produzidas e estudadas .

Níquel (0)

Níquel-tetracarbonilo (Ni (CO)
4
), descoberto porLudwig Mond, é um líquido volátil, altamente tóxico, à temperatura ambiente. Por aquecimento, o complexo decompõe-se de volta para o níquel e monóxido de carbono:

Ni (CO)
4
⇌ Ni + 4 CO

Este comportamento é explorado no processo Mond para purificação de níquel, como descrito acima. O níquel relacionados (0) complexos de bis (ciclo-octadieno) níquel (0) é um catalisador útil em química organo-níquel porque o ciclooctadieno (ou cod ) ligandos são facilmente deslocados.

Nickel (I)

De níquel (I) complexos são raras, mas um exemplo é o complexo tetraédrico NIBR (PPh 3 ) 3 . Muitas (I) apresentam complexos de níquel Ni-Ni de ligação, tal como o vermelho escuro diamagnético K
4
[Ni
2
(CN)
6
]
preparado por redução deK
2
[Ni
2
(CN)
6
]
comamálgama de sódio. Este composto é oxidado em água, libertandoH
2
.

Pensa-se que o níquel (I) estado de oxidação é importante para as enzimas que contêm níquel, tais como -hydrogenase [NiFe] , que catalisa a redução reversível de protões para H
2
.

Estrutura de [Ni
2
(CN)
6
] 4-
íon

Níquel (II)

Cor de vários complexos de Ni (II) em solução aquosa. Da esquerda para a direita, [Ni (NH
3
)
6
] 2+
, [Ni ( C 2 H 4 (NH 2 ) 2 )] 2+ , [NiCl
4
] 2-
, [Ni (H
2
O)
6
] 2+

Níquel (II) forma compostos com todos os aniões comuns, incluindo sulfureto , sulfato , carbonato, hidróxido, carboxilatos e halogenetos. Níquel sulfato (II) é produzido em grandes quantidades através da dissolução do metal níquel ou óxidos em ácido sulfúrico, formando ambos uma hexa- e heptahydrates úteis para galvanoplastia de níquel. Sais comuns de níquel, tais como o cloreto, nitrato e sulfato, dissolver em água para dar soluções verdes do metal de aquo complexo de [Ni (H
2
O)
6
] 2+
.

Os quatro halogenetos de formar compostos de níquel, que são sólidos com moléculas que apresentam octaédricos centros de Ni. Níquel cloreto de (II) é a mais comum, e o seu comportamento é ilustrativa de outros halogenetos. Níquel cloreto de (II) é produzido por dissolução de níquel ou o seu óxido em ácido clorídrico . É geralmente encontrado como o hexa-hidrato de verde, cuja fórmula é normalmente escrito NiCl 2 • 6H 2 O. Quando dissolvido em água, esta forma de sal do metal de aquo complexo de [Ni (H
2
O)
6
] 2+
. A desidratação de NiCl 2 • 6H 2 O dá o amarelo anidro NiCl
2
.

Alguns complexos de níquel tetracoordinate (II), por exemplo, cloreto de bis (trifenilfosfina) cloreto de níquel , existir tanto em geometrias planares tetraédricos e quadrados. Os complexos tetraédricos são paramagnético , ao passo que os complexos planares quadrados são diamagnético . Em possuindo propriedades de equilíbrio magnético e formação de complexos octaédricos, que contrastam com os complexos bivalentes dos mais pesados grupo 10 metais, paládio (II) e platina (II), que forma única geometria quadrada planar.

Niqueloceno é conhecida; ele tem uma contagem de elétrons de 20, tornando-se relativamente instável.

Níquel (III) antimoneto

Níquel (III) e (IV)

Numerosos Ni (III) compostos são conhecidos, com os primeiros desses sendo exemplos de níquel (III) trihalophosphines (Ni III (PPh 3 ) X 3 ). Além disso, Ni (III) forma sais simples com fluoreto ou óxido de iões. Ni (III) podem ser estabilizadas por ligandos σ-dadoras, tais como tióis e fosfinas .

Ni (IV) estiver presente no óxido misto banio
3
, enquanto Ni (III) está presente nohidróxido de óxido de níquel, que é utilizado como ocátodo, em muitasbaterias recarregáveis, incluindoníquel-cádmio,níquel-ferro,hidrogénio níqueleníquel-hidreto metálico, e utilizado por alguns fabricantes emLi -ionbaterias. Ni (IV) continua a ser um estado de oxidação raros de níquel e muito poucos compostos são conhecidos até à data.

História

Porque os minérios de níquel são facilmente confundidos com minérios de prata, a compreensão deste metal e seu uso remonta a tempos relativamente recentes. No entanto, o uso não intencional de níquel é antiga, e pode ser rastreada tanto quanto 3500 aC. Bronzes de que é agora a Síria foram encontrados para conter tanto quanto 2% de níquel. Alguns antigos manuscritos chineses sugerem que "cobre branco" ( cuproníquel , conhecido como Baitong ) foi usado lá entre 1700 e 1400 aC. Este cobre branco Paktong foi exportada para a Grã-Bretanha já no século 17, mas o teor de níquel desta liga não foi descoberto até 1822. As moedas de liga de níquel-cobre foram cunhadas pelos reis bactrianos Agathocles , Euthydemus II e Pantaleon no 2º século BCE, possivelmente fora do cuproníquel chinês.

nickeline / niccolite

Na Alemanha medieval, um mineral vermelho foi encontrado no Erzgebirge (Montanhas Ore) que se assemelhava minério de cobre. No entanto, quando os mineiros foram incapazes de extrair qualquer cobre a partir dele, eles culparam um sprite travesso da mitologia alemã, Níquel (semelhante ao Old Nick ), para que assedia o cobre. Eles chamaram isso de minério de kupfernickel do alemão Kupfer para o cobre. Este minério é agora conhecido por ser nickéline , um níquel arsenieto . Em 1751, o Barão Axel Fredrik Cronstedt tentou extrair cobre a partir de kupfernickel em um cobalto mina no sueco aldeia de Los , e em vez produziu um metal branco que em homenagem ao espírito que tinha dado seu nome ao mineral, de níquel. Em alemão moderno, kupfernickel ou Kupfer-Nickel designa a liga de cuproníquel .

Originalmente, a única fonte para o níquel foi o kupfernickel raro. A partir de 1824, o níquel foi obtido como um subproduto do azul de cobalto produção. A primeira fundição em larga escala de níquel começou na Noruega em 1848 a partir rica em níquel pyrrhotite . A introdução de níquel na produção de aço em 1889 aumentou a demanda por níquel, e os depósitos de níquel de Nova Caledônia , descoberto em 1865, forneceram a maioria da oferta do mundo entre 1875 e 1915. A descoberta de grandes depósitos na Bacia Sudbury , Canadá em 1883, em Norilsk-Talnakh , Rússia em 1920, e na Merensky Reef , África do Sul, em 1924, fez a produção em larga escala de níquel possível.

Cunhagem

Moedas holandesas feitas de níquel puro

Além das moedas bactriano acima mencionados, o níquel não era um componente de moedas até o século de mid-19th.

Canadá

99,9% de níquel moedas de cinco centavos foram atingidas no Canadá (o maior produtor mundial de níquel no momento) durante os anos de não-guerra de 1922-1981; o teor de metais fez estas moedas magnético. Durante o período da guerra 1942-45, a maioria ou todos de níquel foi removido de moedas canadenses e norte-americanas para salvá-lo para a fabricação de armadura. Canadá usada 99,9% de níquel a partir de 1968 em suas moedas de maior valor até 2000.

Suíça

Moedas de níquel quase puro foram utilizados pela primeira vez em 1881 na Suíça.

Reino Unido

Birmingham forjada moedas de níquel em cerca de 1833 para negociação na Malásia.

Estados Unidos

Nos Estados Unidos, o termo "níquel" ou "nick" inicialmente aplicado ao cobre-níquel vôo de Eagle cento , que cobre substituída com 12% de níquel 1857-1858, em seguida, a cento Indian Head da mesma liga 1859-1864. Ainda mais tarde, em 1865, o termo designado o níquel de três cento , com níquel aumentou para 25%. Em 1866, o níquel de cinco cento escudo (25% de níquel, 75% de cobre), apropriados a designação. Junto com a proporção de liga, este termo tem sido usado para o presente nos Estados Unidos.

Uso atual

No século 21, o alto preço do níquel tem levado a alguma substituição do metal em moedas de todo o mundo. Moedas ainda feitas com ligas de níquel incluem um e dois moedas de euro , 5 ¢, 10 ¢, 25 ¢ e 50 ¢ US moedas e 20p, 50p, £ 1 e £ 2 moedas do Reino Unido . Nickel-liga em 5p e 10p moedas do Reino Unido foi substituído por aço niquelado começou em 2012, causando problemas de alergia em algumas pessoas e controvérsia pública.

A produção mundial

tendência temporal da produção de níquel
Nickel minérios evolução grau em alguns países líderes níquel produzindo.

Cerca de 2 milhões de toneladas de níquel são produzidas anualmente em todo o mundo. As Filipinas , Indonésia , Rússia , Canadá e Austrália são os maiores produtores mundiais de níquel, conforme relatado pelo US Geological Survey . Os maiores depósitos de níquel na Europa não-russos estão localizadas na Finlândia e Grécia . Recursos baseados em terra identificados média de 1% de níquel ou maior conter pelo menos 130 milhões de toneladas de níquel. Cerca de 60% é no lateritas e 40% é em depósitos de sulfuretos. Além disso, extensos recursos do fundo do mar de níquel estão em crostas de manganês e nódulos que cobrem grandes áreas do fundo do oceano, particularmente no Oceano Pacífico.

A uma localidade nos Estados Unidos onde o níquel foi rentável extraído é Riddle, Oregon , onde várias milhas quadradas de níquel-rolamento garnierita depósitos superficiais estão localizados. A mina fechou em 1987. O projeto da mina de Águia é uma nova mina de níquel em Michigan 's península superior . A construção foi concluída em 2013, e as operações começaram no terceiro trimestre de 2014. No primeiro ano completo de funcionamento, Águia mina produziu 18.000 toneladas.

produção de minas e reservas (em toneladas métricas) 2,016 (estimada) 2015 2014 2013 2012 2011 reservas
Austrália 206.000 222.000 245.000 234.000 246.000 215.000 19.000.000
Botswana N / D N / D N / D N / D N / D 26.000 N / D
Brasil 142.000 160.000 102.000 138.000 139.000 209.000 10.000.000
Canadá 255.000 235.000 235.000 223.000 205.000 220.000 2.900.000
China 90.000 92.900 100.000 95.000 93.300 89.800 2.500.000
Colômbia 36.800 40.400 81.000 75.000 84.000 76.000 1.100.000
Cuba 56.000 56.400 50.400 66.000 68.200 71.000 5.500.000
República Dominicana N / D N / D N / D 15.800 15.200 21.700 N / D
Guatemala 58.600 52.400 38.400 N / D N / D N / D 1.800.000
Indonésia 168.500 130.000 177.000 440.000 228.000 290.000 4.500.000
Madagáscar 48.000 45.500 40.300 29.300 8.250 5.900 1.600.000
Nova Caledônia 205.000 186.000 178.000 164.000 132.000 131.000 6.700.000
Filipinas 500.000 554.000 523000 446.000 424.000 270.000 4.800.000
Rússia 256.000 269.000 239.000 275.000 255.000 267.000 7600000
África do Sul 50.000 56.700 55.000 51.200 45.900 44.000 3.700.000
Estados Unidos 25.000 27.200 4.300 N / D N / D N / D 160.000
Outros países 150.000 157.000 377.000 377.000 273.000 103.000 6.500.000
total mundial (arredondado) 2.250.000 2.280.000 2.450.000 2630000 2220000 1940000 78000000

Extracção e purificação

Evolução da extracção anual de níquel, de acordo com os minérios.

O níquel é obtido por meio de metalurgia de extracção : ele é extraído do minério por processos de torrefacção e de redução convencionais que produzem um metal de maior do que 75% de pureza. Em muitos aço inoxidável aplicações de 75% de níquel puro pode ser utilizado sem posterior purificação, dependendo das impurezas.

Tradicionalmente, a maioria dos minérios de sulfeto foram processados usando pirometalúrgicos técnicas para produzir um fosco para refinação. Os avanços recentes em técnicas hidrometalúrgicos resultou no produto de níquel metálico significativamente mais puro. A maior parte dos depósitos de sulfureto ter sido tradicionalmente processada por concentração através de uma flutuação de espuma processo seguido por pirometalúrgico extracção. Em processos hidrometalúrgicos, minérios de sulfureto de níquel estão concentrados com flotação (flutuação diferencial se a razão Ni / Fe é muito baixa) e em seguida fundido. O mate de níquel é depois processado com o processo Sherritt Gordon- . Em primeiro lugar, o cobre é removido por adição de sulfureto de hidrogénio , deixando um concentrado de cobalto e níquel. Em seguida, extracção com solvente é utilizado para separar o cobalto e níquel, com o teor de níquel final superior a 99%.

Electroliticamente refinado nódulo de níquel, sais de níquel com electrólitos-verdes, cristalizado visíveis nos poros.

electrolítica

Um segundo processo de refinação comum é a lixiviação do mate metal em uma solução de sal de níquel, seguido pelo electro-conquista do niquel a partir da solução por plaqueamento-lo para um cátodo de níquel electrolítico.

processo de Mond

Altamente purificado esferas de níquel feitos pelo processo Mond .

O metal mais puro é obtido a partir de óxido de níquel pelo processo Mond , que atinge um grau de pureza superior a 99,99%. O processo foi patenteado por Ludwig Mond e tem sido em uso industrial desde antes do começo do século 20. Neste processo, o níquel é feito reagir com monóxido de carbono na presença de um catalisador de enxofre em cerca de 40-80 ° C para formar carbonilo de níquel . Ferro dá pentacarbonil ferro , também, mas esta reação é lenta. Se necessário, o níquel podem ser separados por destilação. Dicobalto octacarbonilo também é formado em destilação de níquel como um sub-produto, mas decompõe-se a tetracobalt dodecacarbonil à temperatura de reacção para dar um sólido não volátil.

O níquel é obtido a partir de carbonilo de níquel por um de dois processos. Ela pode ser passada através de uma câmara grande a temperaturas elevadas em que dezenas de milhares de esferas de níquel, chamados peletes, estão constantemente agitados. A carbonil decompõe e depósitos de níquel puro para as esferas de níquel. No processo alternativo, o níquel de carbonilo é decomposta em uma câmara menor a 230 ° C para criar um níquel em pó fino. O monóxido de carbono subproduto é recirculado e reutilizado. O produto níquel altamente puro é conhecido como "de níquel de carbonilo".

valor do metal

O preço do níquel mercado subiu ao longo de 2006 e os primeiros meses de 2007; partir de 5 de abril de 2007, o metal foi negociado a US $ 52.300 / tonelada ou US $ 1,47 / onças. O preço posteriormente caiu dramaticamente, e em setembro de 2017, o metal foi negociado a US $ 11.000 / tonelada, ou US $ 0,31 / onças.

A moeda dos EUA níquel contém 0,04 onças (1,1 g) de níquel, que no preços de Abril de 2007 foi valor de 6,5 cêntimos, juntamente com 3,75 gramas de cobre valor de cerca de 3 cêntimos, com um valor de metal total de mais do que 9 cêntimos. Uma vez que o valor de face de um níquel é de 5 centavos, isso fez dele um alvo atraente para a fusão por pessoas que querem vender os metais com lucro. No entanto, o States Mint United , em antecipação a esta prática, implementou novas regras provisórias em 14 de dezembro de 2006, sujeito a consulta pública por 30 dias, que criminalizava a fusão e exportação de centavos e níqueis. Os infratores podem ser punidos com uma multa de até US $ 10.000 e / ou preso por um máximo de cinco anos.

Como de 19 de Setembro, 2013, o valor de fusão de um níquel EUA (cobre e níquel incluído) é de $ 0,045, que é 90% do valor nominal.

aplicações

Níquel motor a jacto superliga ( RB199 ) pá de turbina

A produção global de níquel é presentemente utilizada como se segue: 68% em aço inoxidável; 10% em não-ferrosos ligas ; 9% em galvanoplastia ; 7% em ligas de aço; 3% em fundições; e 4% de outros usos (incluindo baterias).

O níquel é usado em muitos produtos industriais e de consumo específicos e reconhecíveis, incluindo aço inoxidável , alnico ímãs, cunhagem, baterias recarregáveis , cordas da guitarra elétrica, cápsulas de microfone, chapeamento de encanamentos, e ligas especiais, como permalloy , Elinvar e invar . É usado para revestimento e como uma tonalidade verde em vidro. O níquel é preeminentemente uma liga de metal, e o seu uso principal é em aços de níquel e de ferro fundido de níquel, em que tipicamente aumentam a resistência à tracção, dureza, e limite de elasticidade. É amplamente utilizada em muitas outras ligas, incluindo níquel latões e bronzes e ligas com cobre, crómio, alumínio, chumbo, cobalto, prata, ouro e ( Inconel , Incoloy , Monel , Nimonic ).

A "ímã ferradura" feito de alnico liga de níquel.

Uma vez que é resistente à corrosão, o níquel foi ocasionalmente usado como um substituto para a prata decorativo. O níquel também foi usado ocasionalmente em alguns países após 1859 como um metal cunhagem barato (veja acima), mas nos últimos anos do século 20 foi substituído pelo mais barato aço inoxidável (ou seja, ferro) ligas, exceto nos Estados Unidos e Canadá.

O níquel é um agente de liga excelente para certos metais preciosos e é utilizado no ensaio de fogo como um colector de elementos do grupo da platina (PGE). Como tal, o níquel é capaz de recolher totalmente todos os seis elementos PGE de minérios e de recolha parcialmente ouro. Minas de níquel de alto rendimento podem também engatar em recuperação de PGE (principalmente platina e paládio ); exemplos são Norilsk na Rússia e na Bacia de Sudbury, no Canadá.

Espuma de níquel ou níquel de malha é utilizada em eléctrodos de difusão de gás para as células de combustível alcalinas .

Níquel e as suas ligas são frequentemente utilizados como catalisadores para a hidrogenação reacções. Níquel de Raney , uma liga de níquel-alumínio finamente dividido, é uma forma comum, embora catalisadores relacionados são também utilizados, incluindo os catalisadores de Raney-tipo.

O níquel é um material magnetostritivo, naturalmente, o que significa que, na presença de um campo magnético , o material sofre uma pequena alteração no comprimento. A magnetoestricção de níquel é da ordem de 50 ppm e é negativo, indicando que ele se contrai.

O níquel é usado como um ligante na cimentado carboneto de tungsténio ou metal duro indústria e utilizados em proporções de 6% a 12% em peso. Níquel faz com que o carboneto de tungsténio magnética e adiciona resistência à corrosão para as partes cimentadas, embora a dureza é menos do que aqueles com um ligante de cobalto.

63
Ni
, com a sua meia-vida de 100.1 anos, é útil em krytron dispositivos como uma partícula beta (de alta velocidade de electrões emissor) para fazer ionização pelo eléctrodo de manutenção de funcionamento mais fiável.

Cerca de 27% de toda a produção de níquel é destinado para a engenharia, 10% para a construção e construção, 14% para os produtos tubulares, de 20% para produtos de metal, de 14% para o transporte, 11% para os produtos electrónicos, e 5% para outros usos.

papel biológico

Apesar de não ser reconhecido até os anos 1970, o níquel é conhecida por desempenhar um papel importante na biologia de algumas plantas, eubactérias , arqueobactérias e fungos . Enzimas, tais como níquel de urease são considerados factores de virulência em alguns organismos. A urease catalisa a hidrólise de ureia para formar amonco e carbamato. Os hidrogenases NiFe pode catalisar a oxidação de H
2
para formar protões e electrões, e também pode catalisar a reacção inversa, a redução dos protões para formar gás hidrogénio. Um coenzima níquel-tetrapirrole,F430 cofactor, está presente em metilcoenzima Mredutase, que pode catalisar a formação de metano, ou a reacção inversa, emmetanogênico archaea. Uma das enzimas desidrogenase de monóxido de carbono é composta por um conjunto de Fe-Ni-S. Outras enzimas de rolamento de níquel incluem uma classe bacteriana rara desuperóxido dismutaseeglioxalase Ienzimas em bactérias e vários parasitas eucarióticostripanossomaparasitas (em organismos superiores, incluindo levedura e mamíferos, esta enzima contém Zn divalente2+).

Níquel dietética pode afectar a saúde humana por meio de infecções por bactérias dependente de níquel, mas também é possível que o níquel é um nutriente essencial para as bactérias que residem no intestino grosso, com efeito funciona como um prebiico . O Instituto de Medicina dos EUA não confirmou que o níquel é um nutriente essencial para os seres humanos, então, nem um Recommended Dietary Allowance (RDA), nem uma ingestão adequada foram estabelecidas. A ingestão superior nível tolerável de níquel dietética é de 1000 ug / dia como sais de níquel solúveis. A ingestão dietética é estimado em 70 a 100 ug / dia, com menos de 10% absorvido. O que é absorvido é excretado na urina. Quantidades relativamente grandes de níquel - comparável à ingestão média estimada acima - lixiviação em alimentos cozidos em aço inoxidável. Por exemplo, a quantidade de níquel lixiviado após ciclos de 10 de culinária em uma porção de tomate médias molho 88? G.

Níquel liberado da Sibéria Armadilhas erupções vulcânicas é suspeito de auxiliar o crescimento de Methanosarcina , um gênero de archaea euryarchaeote que produziu metano durante o Triássico Permiano-evento de extinção , o maior evento de extinção da história.

toxicidade

Níquel
Riscos
pictogramas GHS O pictograma exclamação-marca no sistema harmonizado de Classificação e Rotulagem de Produtos Químicos (GHS)O pictograma perigo para a saúde no Sistema Globalmente Harmonizado de Classificação e Rotulagem de Produtos Químicos (GHS)
palavra sinal de GHS perigo
H317 , H351 , H372 , H412
P273 , P280 , P314 , P333 + 313
NFPA 704
Flammability code 0: Will not burn. E.g., water Health code 2: Intense or continued but not chronic exposure could cause temporary incapacitation or possible residual injury. E.g., chloroform Reactivity code 0: Normally stable, even under fire exposure conditions, and is not reactive with water. E.g., liquid nitrogen Special hazards (white): no codeNFPA 704 diamante de quatro cores
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2
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A principal fonte de exposição níquel é consumo oral, como níquel é essencial para as plantas. O níquel é encontrado naturalmente em alimentos e água, e pode ser aumentada por humanos poluição . Por exemplo, niquelado torneiras podem contaminar a água e o solo; mineração e fundição pode despejar níquel em águas residuais ; -a ao nuel da liga panelas e pratos pigmentada-níquel pode libertar níquel em alimentos. A atmosfera pode ser contaminado por refinação do minério de níquel e de combustível fóssil combustão. Os seres humanos podem absorver níquel diretamente do fumo do tabaco e contacto da pele com jóias, shampoos , detergentes e moedas . Uma forma menos comum de exposição crónica é através de hemodiálise como vestígios de iões de níquel pode ser absorvido no plasma a partir do quelante acção de albumina .

A exposição média diária não representam uma ameaça para a saúde humana. A maior parte do níquel absorvido todos os dias por seres humanos é removido pelos rins e passado para fora do corpo através da urina ou é eliminado através do tracto gastrointestinal sem serem absorvidos. Níquel não é um veneno cumulativo, mas doses maiores ou exposição crónica por inalação podem ser tóxicos, mesmo carcinogénicas , e constituem um perigo ocupacional .

compostos de níquel são classificados como agentes cancerígenos humanos baseados em um aumento dos riscos de cancro respiratórias observadas em estudos epidemiológicos de trabalhadores de refinaria de minério sulfídicos. Isto é apoiado pelos resultados positivos dos bioensaios de NTP com Ni sub-sulfureto e óxido de Ni em ratos e ratinhos. Os dados humanos e animais indicam consistentemente uma falta de carcinogenicidade por via oral de exposição e limitar a carcinogenicidade dos compostos de níquel para tumores respiratórias após a inalação. níquel metálico é classificado como um carcinógeno suspeito; a coerência entre a ausência de um aumento dos riscos de cancro respiratórios nos trabalhadores predominantemente expostos a níquel metálico e a falta de tumores respiratórias num estudo de inalação carcinogenicidade tempo de vida de ratos com pó de níquel metálico. Nos estudos de inalação roedor com vários compostos de níquel e metal de níquel, aumentou inflamações do pulmão com e sem foram observadas brônquica hiperplasia do linfonodo ou fibrose. Em estudos em ratos, a administração oral de sais de níquel solúveis na água pode provocar efeitos de mortalidade perinatal em animais grávidas. Se estes efeitos são relevantes para os seres humanos não está claro como estudos epidemiológicos de trabalhadoras altamente expostas não mostraram efeitos adversos de toxicidade de desenvolvimento.

As pessoas podem ser expostas ao níquel no local de trabalho por inalação, ingestão e contato com a pele ou olhos. O Safety and Health Administration Ocupacional (OSHA) definiu o limite legal ( limite permitido ) para o local de trabalho de 1 mg / m 3 por dia de trabalho de 8 horas, com exclusão de carbonilo de níquel. O National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) especifica o limite recomendado de exposição (REL) de 0,015 mg / m 3 por 8 horas dia de trabalho. A 10 mg / m 3 , o níquel é imediatamente perigosos para a vida e a saúde . Níquel carbonil [ Ni (CO)
4
] é um gás extremamente tóxico. A toxicidade de carbonilos de metais é uma função tanto da toxicidade do metal e o off-gaseamento demonóxido de carbonoa partir dos grupos funcionais carbonilo; níquel carbonil também é explosivas no ar.

Sensibilizados indivíduos podem apresentar um contacto com a pele alergia ao níquel conhecido como um contacto dermatite . Altamente indivíduos sensibilizados também podem reagir a alimentos com alto teor de níquel. Sensibilidade ao níquel podem também estar presentes em pacientes com pompholyx . O níquel é o topo confirmou alérgeno de contato em todo o mundo, em parte devido ao seu uso em jóias para orelhas furadas . Alergias ao níquel que afetam orelhas furadas são muitas vezes marcadas por comichão na pele, vermelho. Muitos brincos são feitos agora sem níquel ou níquel-release baixo para resolver este problema. A quantidade permitida em produtos que têm contato com a pele humana é agora regulado pela União Europeia . Em 2002, os pesquisadores descobriram que o níquel libertado por 1 e 2 moedas de euro foi muito além dessas normas. Esta acredita-se ser o resultado de um galvânica reacção. Nickel foi votado alérgeno do Ano em 2008 pela American Society Contato Dermatite. Em agosto de 2015, a Academia Americana de Dermatologia aprovou uma declaração de posição sobre a segurança de níquel: "As estimativas sugerem que a dermatite de contato, que inclui sensibilização ao níquel, é responsável por cerca de US $ 1.918 bilhões e afeta cerca de 72.290 mil pessoas."

Os relatórios mostram que tanto a activação induzida por níquel de factor indutível por hipoxia (HIF-1) e a sobre-regulação de genes indutível por hipoxia são causadas pela depleção de intracelular ascorbato . A adição de ácido ascórbico para o meio de cultura aumentou o nível intracelular e ascorbato invertido tanto a estabilização induzida por metais de HIF-1 e expressão do gene de HIF-dependente 1α.

Referências

links externos