O níquel é um elemento químico metálico pertencente à família dos metais de transição, encontrado na crosta terrestre em abundância. Sua história remonta à antiguidade, sendo utilizado inicialmente na produção de moedas e utensílios. Com o avanço da tecnologia, suas propriedades únicas, como resistência à corrosão e maleabilidade, foram exploradas em diversas aplicações industriais.
A estrutura do níquel é cristalina, o que confere ao metal uma alta resistência ao calor e à eletricidade. Seus principais usos incluem a fabricação de ligas metálicas, revestimentos e baterias recarregáveis. No entanto, é importante ressaltar que o níquel também apresenta riscos à saúde humana, principalmente quando em contato prolongado ou em altas concentrações, podendo causar alergias e irritações na pele.
Diante de sua relevância e impacto em diversas áreas, o estudo do níquel continua sendo objeto de pesquisa e desenvolvimento, visando aprimorar seus usos e minimizar seus riscos para a saúde e o meio ambiente.
Origem e história do níquel: descubra a trajetória desse metal valioso.
O níquel é um metal de transição que pertence ao grupo 10 da tabela periódica. Sua descoberta e uso remontam a milhares de anos atrás. Os gregos e romanos antigos utilizavam o níquel para a fabricação de moedas, dando origem ao seu nome, que deriva do termo alemão “kupfernickel”, que significa “demônio do cobre”.
A história do níquel é marcada por momentos de descoberta e redescoberta. Apesar de ter sido utilizado desde a antiguidade, foi somente em 1751 que o químico sueco Axel Fredrik Cronstedt conseguiu isolar o níquel como um elemento químico distinto. A partir de então, o metal passou a ser explorado em larga escala, principalmente devido às suas propriedades únicas.
O níquel é conhecido por sua resistência à corrosão e capacidade de formar ligas metálicas de alta qualidade. Sua estrutura cristalina cúbica de face centrada confere-lhe uma grande resistência mecânica, tornando-o ideal para aplicações em ambientes agressivos. Além disso, o níquel é um excelente condutor de eletricidade e calor, o que o torna indispensável em diversas indústrias.
Os usos do níquel são variados e abrangem desde a produção de ligas metálicas, como o aço inoxidável, até a fabricação de baterias recarregáveis e catalisadores. No entanto, é importante ressaltar que o níquel também apresenta riscos à saúde humana, sendo considerado um metal tóxico em determinadas formas e concentrações.
Seu valor como metal valioso e suas propriedades únicas continuam a garantir-lhe um lugar de destaque na indústria e na ciência.
O paradeiro do níquel: onde está esse metal tão valioso?
O níquel é um metal de transição, pertencente ao grupo 10 da tabela periódica. Sua descoberta ocorreu em 1751, na Suécia, por Axel Fredrik Cronstedt. O nome níquel foi dado em referência ao espírito maligno Nickel, devido ao fato de que os mineiros tinham dificuldade em extrair o metal, pensando que era enxofre.
As propriedades do níquel incluem sua resistência à corrosão, maleabilidade e condutividade elétrica. Sua estrutura cristalina é cúbica de face centrada, o que contribui para suas propriedades físicas e químicas únicas.
O níquel é amplamente utilizado na indústria, especialmente na produção de ligas metálicas, como o inox. Além disso, é utilizado em baterias recarregáveis, revestimentos de metais e na produção de moedas.
No entanto, o níquel pode representar riscos à saúde, principalmente quando inalado em forma de partículas finas. A exposição prolongada ao metal pode causar irritação na pele, problemas respiratórios e até mesmo câncer.
Em relação ao paradeiro do níquel, a maior parte da produção mundial vem de países como Rússia, Canadá e Austrália. Esses países possuem grandes reservas de minério de níquel, garantindo assim o fornecimento do metal para diversas indústrias ao redor do mundo.
Portanto, o níquel é um metal valioso e essencial para diversas aplicações industriais. Sua história, propriedades, usos e riscos devem ser levados em consideração para garantir um uso responsável e seguro desse importante recurso mineral.
Localização do níquel: descobrindo onde esse metal foi encontrado ao redor do mundo.
O níquel é um metal que foi descoberto em diferentes partes do mundo ao longo da história. A primeira grande fonte conhecida de níquel foi encontrada na Sibéria em 1751. Posteriormente, depósitos significativos foram identificados em Canadá, Austrália, Indonésia e Filipinas.
Esses países se tornaram importantes produtores de níquel ao longo do tempo, contribuindo para o suprimento global do metal. No entanto, a Rússia e o Canadá são os maiores produtores de níquel atualmente, com uma produção significativa também vindo da Austrália e da Indonésia.
A exploração e extração de níquel continuam em diferentes partes do mundo, com novos depósitos sendo descobertos e desenvolvidos. A demanda por esse metal tem aumentado devido aos seus diversos usos em diferentes indústrias, como na produção de ligas metálicas, baterias e revestimentos.
Porém, é importante ressaltar que a extração e o uso do níquel também apresentam riscos para o meio ambiente e para a saúde humana. A exposição a altas concentrações de níquel pode causar problemas de saúde, como alergias e doenças respiratórias.
Locais de extração do níquel: descubra onde é retirado esse metal precioso.
O níquel é um metal de transição que possui grande importância na indústria devido às suas propriedades físicas e químicas únicas. Com uma história que remonta à antiguidade, o níquel é amplamente utilizado em diversas aplicações, desde a produção de ligas metálicas até a fabricação de baterias e moedas.
Um dos principais locais de extração do níquel é o Canadá, que é o maior produtor mundial deste metal. A província de Ontário concentra grande parte das minas de níquel do país, sendo responsável por uma parcela significativa da produção global. Além do Canadá, outros países como Rússia, Austrália e Indonésia também possuem importantes reservas de níquel e são importantes players no mercado mundial.
As minas de níquel estão localizadas em regiões ricas em minerais, como o cinturão de rochas ultramáficas, que são ricas em minerais de níquel. A extração do níquel é realizada através de métodos de mineração a céu aberto ou subterrânea, dependendo das características geológicas da região.
É importante ressaltar que a extração do níquel pode causar impactos ambientais significativos, como a contaminação do solo e da água. Por isso, é fundamental que as empresas mineradoras adotem práticas sustentáveis e responsáveis para minimizar esses impactos e garantir a preservação do meio ambiente.
A mineração do níquel é uma atividade essencial para a indústria global, mas deve ser realizada de forma responsável para garantir a sustentabilidade ambiental e social.
Níquel: história, propriedades, estrutura, usos, riscos
O níquel é um símbolo químico branco de metal de transição é níquel. Sua dureza é maior que a do ferro, além de ser um bom condutor de calor e eletricidade, e em geral é considerado um metal pouco reativo e muito resistente à corrosão. Em seu estado puro, é prata com tons dourados.
Em 1751, Axel Fredrik Cronsted, um químico sueco, conseguiu isolá-lo de um mineral conhecido como Kupfernickel (cobre do diabo), extraído de uma mina de cobalto em uma vila sueca. A princípio, Cronsted achou que o minério era cobre, mas o elemento isolado acabou sendo branco, exceto cobre.
Cronsted chamou o elemento níquel e mais tarde foi estabelecido que o mineral chamado kupfernickel era nicolita (arseneto de níquel).
O níquel é extraído principalmente de dois depósitos: rochas ígneas e outras segregações de magma terrestre. Os minerais são de natureza sulfurosa, como a pentladita. A segunda fonte de níquel é laterita, com minerais ricos em níquel, como garnierita.
A principal aplicação do níquel está na formação de ligas com vários metais; Por exemplo, está envolvida na produção de aço inoxidável, uma atividade industrial que consome cerca de 70% da produção mundial de níquel.
Além disso, o níquel é usado em ligas como o alnico, uma liga de natureza magnética destinada à produção de motores elétricos, alto-falantes e microfones.
O níquel começou a ser usado na elaboração de moedas em meados do século XIX. No entanto, seu uso agora foi substituído pelo de metais mais baratos; embora ainda seja usado em alguns países.
O níquel é um elemento essencial para as plantas, pois ativa a enzima urease que está envolvida na degradação da uréia em amônia, que pode ser usada pelas plantas como fonte de nitrogênio. Além disso, a uréia é um composto tóxico que causa sérios danos às plantas.
O níquel é um elemento de grande toxicidade para os seres humanos, há evidências de ser um agente cancerígeno. Além disso, o níquel causa contato com dermatites e desenvolvimento de alergias.
História
Antiguidade
O homem conhecia a existência de níquel desde os tempos antigos. Por exemplo, uma porcentagem de níquel de 2% foi encontrada em objetos de bronze (3500 aC), presentes em terras atualmente pertencentes à Síria.
Da mesma forma, os manuscritos chineses sugerem que o “cobre branco”, conhecido como baitong, foi usado entre 1700 e 1400 aC O minério foi exportado para a Grã-Bretanha no século XVII; mas o teor de níquel dessa liga (Cu-Ni) não foi descoberto até 1822.
Na Alemanha medieval, foi encontrado um mineral avermelhado, semelhante ao cobre, com manchas verdes. Os mineiros tentaram isolar o cobre do minério, mas falharam em sua tentativa. Além disso, o contato com o mineral causou distúrbios à saúde.
Por esses motivos, os mineiros atribuíram uma condição maligna ao mineral e atribuíram a ele nomes diferentes que ilustravam essa condição; como “Old Nick”, também kupfernickel (cobre do diabo). Sabe-se agora que o mineral em questão era nicolita: arseneto de níquel, NiAs.
Descoberta e produção
Em 1751, Axel Fredrik Cronsted tentou isolar o cobre do kupferníquel, obtido de uma mina de cobalto localizada perto de Los Halsinglandt, uma vila sueca. Mas ele só conseguiu obter um metal branco, que até então era desconhecido e o chamava de níquel.
A partir de 1824, o níquel foi obtido como subproduto da produção de cobalto azul. Em 1848, uma fundição foi estabelecida na Noruega para o processamento de níquel presente no mineral pirrotita.
Em 1889, o níquel foi introduzido na produção de aço, e os depósitos descobertos na Nova Caledônia forneceram níquel para o consumo mundial.
Propriedades
Aparência
Branco prateado, brilhante e com um tom dourado claro.
Peso atômico
58,9344 u
Número atômico (Z)
28.
Ponto de fusão
1.455 ° C
Ponto de ebulição
2.730 ° C
Densidade
-Em temperatura ambiente: 8.908 g / mL
– No ponto de fusão (líquido): 7,81 g / mL
Calor de fusão
17,48 kJ / mol
Calor de vaporização
379 kJ / mol
Capacidade de calorias molares
26,07 J / mol
Eletronegatividade
1,91 na escala de Pauling
Energia de ionização
Primeiro nível de ionização: 737,1 kJ / mol
Segundo nível de ionização: 1.753 kJ / mol
Terceiro nível de ionização: 3.395 kJ / mol
Raio atômico
Empírico 124 pm
Raio covalente
124,4 ± 16:00
Condutividade térmica
90,9 W / (mK)
Resistividade elétrica
69,3 n · a 20 ° C
Dureza
4.0 na escala de Mohs.
Caracteristicas
O níquel é um metal dúctil, maleável e possui dureza maior que a do ferro, sendo um bom condutor elétrico e térmico. É um metal ferromagnético em temperaturas normais, com temperatura de Curie de 358 ° C. A temperaturas superiores a isso, o níquel deixa de ser ferromagnético.
O níquel é um dos quatro elementos ferromagnéticos, os outros três sendo ferro, cobalto e gadolínio.
Isótopos
Existem 31 isótopos de níquel, limitados por 48 Ni e 78 Ni.
Existem cinco isótopos naturais: 58 Ni, com uma abundância de 68,27%; 60 Ni, com uma abundância de 26,10%; 61 Ni, com abundância de 1,13%; 62 Ni, com uma abundância de 3,59%; e 64 Ni, com uma abundância de 0,9%.
O peso atômico de quase 59 u para o níquel mostra que não há predominância acentuada em nenhum dos isótopos (mesmo quando 58 Ni é o mais abundante).
Estrutura e configuração eletrônicas
O níquel metálico cristaliza em uma estrutura cúbica centralizada na face (fcc): cúbica centralizada na face. Essa fase fcc é extremamente estável e permanece inalterada até pressões próximas a 70 GPa; Pouca informação bibliográfica está disponível sobre as fases ou polimorfos de níquel sob altas pressões.
A morfologia dos cristais de níquel é variável, pois estes podem ser organizados de maneira a definir um nanotubo. Como nanopartícula ou sólido macroscópico, a ligação metálica permanece a mesma (em teoria); isto é, são os mesmos elétrons de valência que mantêm os átomos de Ni unidos.
De acordo com as duas configurações eletrônicas possíveis para o níquel:
[Ar] 3d 8 4s 2
[Ar] 3d 9 4s 1
Dez elétrons estão envolvidos na ligação metálica; oito ou nove no orbital 3d, junto com dois ou um no orbital 4s. Observe que a banda de Valência está praticamente cheia, perto de transportar seus elétrons para a banda de condução; fato que explica sua condutividade elétrica relativamente alta.
A estrutura fcc do níquel é tão estável que o aço o adota quando é adicionado. Assim, o aço inoxidável com alto teor de níquel também é fcc.
Números de oxidação
O níquel, embora possa não parecer, também possui números abundantes ou estados de oxidação. Os negativos são óbvios, sabendo que faltam apenas dois elétrons para completar os dez de seu orbital 3d; assim, pode ganhar um ou dois elétrons, tendo os números de oxidação -1 (Ni – ) ou -2 (Ni 2- ), respectivamente.
O número de oxidação mais estável para o níquel é +2, assumindo a existência do cátion Ni 2+ , que perdeu os elétrons do orbital 4s e possui oito elétrons no orbital 3d (3d 8 ).
Existem também dois outros números de oxidação positivos: +3 (Ni 3+ ) e +4 (Ni 4+ ). Nas escolas ou no ensino médio, apenas o níquel é ensinado a existir como Ni (II) ou Ni (III), porque são os números de oxidação mais comuns encontrados em compostos muito estáveis.
E quando o níquel metálico faz parte de um composto, ou seja, com seu átomo neutro Ni, diz-se que ele participa ou se liga com um número de oxidação 0 (Ni 0 ).
Onde está o níquel?
Minerais e mar
O níquel constitui 0,007% da crosta terrestre, portanto sua abundância é baixa. Mas, mesmo assim, é o segundo metal em abundância depois do ferro no núcleo fundido da terra, conhecido como Nife. A água do mar tem uma concentração média de níquel de 5,6 · 10 -4 mg / L.
É normalmente encontrado em rochas ígneas, sendo a pentlandita um mineral formado a partir de ferro e sulfeto de níquel [(Ni, Fe) 9 S 8 ], uma das principais fontes de níquel:
O pentlandita mineral está presente em Sudbury, Ontário, Canadá; um dos principais depósitos deste metal no mundo.
A pentlandita possui uma concentração de níquel entre 3 e 5%, sendo associada à pirrotita, um sulfeto de ferro rico em níquel. Esses minerais são encontrados em produtos de rochas das segregações do magma terrestre.
Lateritas
A outra fonte importante de níquel são os lateritas, constituídos por solos áridos das regiões quentes. Eles são pobres em sílica e possuem vários minerais, incluindo: garnierita, um silicato de magnésio e níquel; e limonita, um minério de ferro [(Fe, Ni) O (OH) com um teor entre 1 e 2% de níquel.
Estima-se que 60% de níquel seja extraído de lateritas e os 40% restantes de depósitos de sulfeto magmático.
Meteoritos e petróleo
O níquel também é encontrado em meteoritos de ferro com as ligas kamacita e taenita. Kamacita é uma liga de ferro e níquel, com uma porcentagem de 7% dela; enquanto taenita é a mesma liga, mas com uma porcentagem de níquel entre 20 e 65%.
O níquel é fixado a compostos orgânicos, por esse motivo é encontrado em alta concentração de carvão e óleo.
A China é o maior produtor de níquel do mundo, seguido pela Rússia, Japão, Austrália e Canadá.
Usos
-Níquel elementar
Ligas
É utilizado em ligas de ferro principalmente para a produção de aço inoxidável, uma vez que 68% da produção de níquel é utilizada para esse fim.
Também forma uma liga com cobre, resistente à corrosão. Esta liga é composta de 60% de níquel, 30% de cobre e pequenas quantidades de outros metais, principalmente ferro.
O níquel é usado em ligas resistivas, magnéticas e outras, como prata de níquel; e uma liga composta de níquel e cobre, mas não contendo prata. Os tubos de Ni-Cu são usados em usinas de dessalinização, escudos e na elaboração de moedas.
O níquel fornece tenacidade e resistência à tração às ligas que formam resistência à corrosão. Além de ligas de cobre, ferro e cromo, é utilizado em ligas de bronze, alumínio, chumbo, cobalto, prata e ouro.
A liga Monel consiste em 17% de níquel, 30% de cobre e vestígios de ferro, manganês e silício. É resistente à água do mar, o que o torna ideal para uso em hélices de navios.
Ação protetora
O níquel, ao reagir com o flúor, forma uma camada protetora do elemento flúor, que permite que o níquel metálico ou a liga Monel sejam utilizados nos condutos gasosos do flúor.
O níquel é resistente à ação dos álcalis. Por esse motivo, é utilizado em recipientes que contêm hidróxido de sódio concentrado. Também é usado em galvanoplastia para criar uma superfície protetora para outros metais.
Outros usos
O níquel é usado como um agente redutor de seis metais do grupo de minerais de platina em que é combinado; principalmente de platina e paládio. Espuma ou malha de níquel é usada na produção de eletrodos para células a combustível alcalinas.
O níquel é utilizado como catalisador para a hidrogenação de ácidos graxos insaturados vegetais, sendo utilizado no processo de fabricação de margarina. O cobre e a liga Cu-Ni têm ação antibacteriana em E. coli.
Nanopartículas
As nanopartículas de níquel (NPs-Ni) encontram uma grande variedade de uso devido à sua maior área de superfície em comparação com uma amostra macroscópica. Quando esses NPs-Ni são sintetizados a partir de extratos vegetais, desenvolvem atividades antimicrobianas e antibacterianas.
A razão para o exposto é devido à sua maior tendência a oxidar em contato com a água, formando cátions Ni 2+ e espécies oxigenadas altamente reativas, que desnaturam as células microbianas.
Por outro lado, os NPs-Ni são usados como material de eletrodo em células a combustível sólidas, fibras, ímãs, fluidos magnéticos, peças eletrônicas, sensores de gás, etc. Eles também são suportes catalíticos, adsorventes, agentes de branqueamento e estações de tratamento de esgoto.
-Composites
Cloreto, nitrato e sulfato de níquel são usados em banhos de níquel na galvanoplastia. Além disso, seu sal sulfato é utilizado na preparação de catalisadores e mordentes para o tingimento de tecidos.
O peróxido de níquel é usado em baterias de armazenamento. Ferrites de níquel são usadas como núcleos magnéticos em antenas em vários equipamentos elétricos.
O tertracarbonil de níquel fornece monóxido de carbono para a síntese de acrilatos, a partir de acetileno e álcoois. O óxido combinado de bário e níquel (BaNiO 3 ) serve como matéria-prima para a fabricação de cátodos de muitas baterias recarregáveis, como Ni-Cd, Ni-Fe e Ni-H.
Papel biológico
As plantas requerem a presença de níquel para o crescimento. Sabe-se que várias enzimas vegetais a utilizam como cofator, incluindo a urease; enzima que converte uréia em amônia, e esse composto pode ser usado no funcionamento das plantas.
Além disso, o acúmulo de uréia causa uma alteração nas folhas das plantas. O níquel atua como um catalisador para promover a fixação de nitrogênio pelas leguminosas.
As culturas mais sensíveis à deficiência de níquel são legumes (feijão e alfafa), cevada, trigo, ameixas e pêssegos. Sua deficiência se manifesta nas plantas por clorose, queda de folhas e deficiências de crescimento.
Em algumas bactérias, a enzima urease é dependente do níquel, mas são consideradas como tendo uma ação virulenta nos organismos em que habitam.
Outras enzimas bacterianas, como a superóxido dismutase, bem como a glioxidase presente em bactérias e alguns parasitas, por exemplo em tripanossomas, dependem do níquel. No entanto, as mesmas enzimas em espécies superiores não dependem do níquel, mas do zinco.
Riscos
A ingestão de grandes quantidades de níquel está associada à geração e desenvolvimento de câncer de pulmão, nasal, laringe e próstata. Além disso, causa problemas respiratórios, insuficiência respiratória, asma e bronquite. Os vapores de níquel podem causar irritação nos pulmões.
O contato do níquel com a pele pode causar sensibilização, que posteriormente produz uma alergia, manifestada como erupção cutânea.
A exposição da pele ao níquel pode causar dermatite conhecida como “prurido do níquel” em pessoas previamente sensibilizadas. Após a sensibilização ao níquel, ele persiste indefinidamente.
A Agência Internacional de Pesquisa do Câncer (IARC) colocou os compostos de níquel no Grupo 1 (há evidências suficientes de carcinogenicidade em humanos). No entanto, a OSHA não regula o níquel como cancerígeno.
Recomenda-se que a exposição ao níquel metálico e seus compostos não possa ser superior a 1 mg / m 3 por oito horas de trabalho em uma semana de trabalho de quarenta horas. O níquel carbonil e o sulfeto de níquel são considerados compostos muito tóxicos ou cancerígenos.
Referências
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