Nichel


Disambiguazione – Se stai cercando altri significati, vedi Nichel (disambigua).
Nichel
   

28
Ni
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
   

cobalto ← nichel → rame

Aspetto
Generalità
Nome, simbolo, numero atomiconichel, Ni, 28
Seriemetalli di transizione
Gruppo, periodo, blocco10, 4, d
Densità8 908 kg/m³
Durezza4,0
Configurazione elettronica
Termine spettroscopico3F4
Proprietà atomiche
Peso atomico58,6934
Raggio atomico (calc.)135(149) pm
Raggio covalente121 pm
Raggio di van der Waals163 pm
Configurazione elettronica[Ar]3d84s2
e per livello energetico2, 8, 16, 2
Stati di ossidazione2,3 (debolmente basico)
Struttura cristallinacubica a facce centrate
Proprietà fisiche
Stato della materiasolido (ferromagnetico)
Punto di fusione1 728 K (1 455 °C)
Punto di ebollizione3 186 K (2 913 °C)
Volume molare6,59×10−6 m³/mol
Entalpia di vaporizzazione370,4 kJ/mol
Calore di fusione17,47 kJ/mol
Tensione di vapore237 Pa a 1726 K
Velocità del suono4970 m/s a 293,15 K
Altre proprietà
Numero CAS7440-02-0
Elettronegatività1,91 (Scala di Pauling)
Calore specifico440 J/(kg·K)
Conducibilità elettrica14,3×106/(m·Ω)
Conducibilità termica90,7 W/(m·K)
Energia di prima ionizzazione737,1 kJ/mol
Energia di seconda ionizzazione1 753 kJ/mol
Energia di terza ionizzazione3 395 kJ/mol
Energia di quarta ionizzazione5 300 kJ/mol
Isotopi più stabili
isoNATDDMDEDP
56Nisintetico 6,077 giorniε2,13656Co
58Ni68,077% Ni è stabile con 30 neutroni
59Nisintetico 76000 anniε1,07259Co
60Ni26,233% Ni è stabile con 32 neutroni
61Ni1,1399% Ni è stabile con 33 neutroni
62Ni3,6346% Ni è stabile con 34 neutroni
63Nisintetico 100,1 anniβ2,13763Cu
64Ni0,9255% Ni è stabile con 36 neutroni
iso: isotopo
NA: abbondanza in natura
TD: tempo di dimezzamento
DM: modalità di decadimento
DE: energia di decadimento in MeV
DP: prodotto del decadimento

Il nichel (o nichelio) è l'elemento chimico di numero atomico 28 e il suo simbolo è Ni.

Il nome deriva dallo svedese Nickel, diminutivo di Nicolaus, anticamente associato a persona da poco, folletto o ragazzo irrequieto, troppo pieno di vitalità[1]. Esiste poi il derivato tedesco Kupfernickel ("rame del diavolo"), nome dato dai minatori che, cercando il rame, trovavano invece questo elemento e ne davano la colpa a un genio maligno[2].

Indice

Cenni storici


Il nichel si usa almeno dal 3500 a.C.: alcuni bronzi provenienti da quella che è oggi la Siria contengono fino al 2% di nichel. Inoltre esistono alcuni manoscritti cinesi che suggeriscono che il "rame bianco" (paitung) fosse in uso in Oriente fra il 1700 e il 1400 a.C. Comunque, poiché i minerali di nichel possono facilmente essere confusi con minerali di argento, l'uso consapevole del nichel in quanto tale risale all'era contemporanea.

I minerali che contengono nichel, come la niccolite o falso rame, erano apprezzati anticamente per il colore verde che conferivano al vetro. Nel 1751 il mineralogista svedese Axel Fredrik Cronstedt, tentando di estrarre rame dalla niccolite, ottenne invece un metallo bianco-argenteo che battezzò nickhel, dal tedesco Kupfernickel (falso rame) o da nickel (folletto, diavoletto).

La prima moneta di nichel puro venne coniata nel 1881, mentre monete in nichel-rame vennero emesse da tre sovrani del regno indo-greco nel II secolo a.C.

Caratteristiche


Il nichel è un metallo argenteo. Appartiene al blocco del ferro ed è duro, malleabile e duttile.

Il nichel è uno dei cinque elementi ferromagnetici. Si accompagna molto spesso con il cobalto: entrambi si possono trovare nel ferro meteorico. È assai apprezzato per le proprietà che conferisce alle leghe metalliche di cui fa parte. La moneta statunitense detta "nichelino"[3] a causa della particolare lega usata non è ferromagnetica, mentre l'equivalente canadese lo era fino all'anno di conio 1958 compreso.

Lo stato di ossidazione più comune del nichel è +2, ma sono stati osservati anche complessi di nichel in stati di ossidazione 0, +1 e +3.

Disponibilità


La maggior parte di tutto il nichel viene estratto da due tipi di deposito minerale; il primo tipo è costituito da lateriti in cui i minerali principali sono limonite nichelifera [(Fe,Ni)O(OH)] e garnierite (un silicato idrato di nichel). Il secondo tipo è costituito da depositi di solfuri di origine magmatica in cui il principale minerale è la pentlandite [(Ni,Fe)9S8]. Il nichel si trova anche nella kamacite, una lega naturale di ferro e nichel.

Le riserve maggiori di nichel sono in Australia e Nuova Caledonia e ammontano a circa il 45% delle riserve totali note.

Si stima che, a partire dalle zone emerse in cui si è osservato almeno 1% di concentrazione di nichel, le risorse di nichel disponibili siano almeno 130 milioni di tonnellate, circa il doppio delle riserve già note. Il 60% è in lateriti e il 40% in depositi di solfuri.

Nel 2011 la Russia è stato il più grande produttore di nichel con circa il 20% della produzione mondiale seguito da vicino da Canada, Australia, Indonesia e Filippine, come riportato da "US Geological Survey"[4].

I maggiori produttori di nichel nel 2019[5]
Posizione Paese Produzione (mille tonnellate)
1  Indonesia 853
2  Filippine 323
3  Russia 279
4  Nuova Caledonia 208
5  Canada 181
6  Australia 159
7  Cina 120
8  Brasile 60
9  Rep. Dominicana 57

Isotopi


Gli isotopi stabili esistenti in natura sono 5: 58Ni, 60Ni, 61Ni, 62Ni e 64Ni. 58Ni è il più abbondante (68,077%).

Del nichel sono stati inoltre identificati 18 isotopi radioattivi, di cui il più stabile è 59Ni con un'emivita di 76.000 anni, seguito da 63Ni (100,1 anni) e da 56Ni (6,077 giorni). Tutti gli altri isotopi hanno un'emivita inferiore alle 60 ore e nella maggior parte di essi inferiore ai 30 secondi.

56Ni viene prodotto in grandi quantità nelle supernove di tipo II; lo spettro della luce di queste supernove corrisponde a quello atteso dal decadimento di 56Ni in 56Co e successivamente in 56Fe.

59Ni è un radionuclide di origine cosmica che grazie al suo tempo di dimezzamento trova impiego in geologia per eseguire datazioni. È stato usato per datare l'età delle meteoriti e per stimare l'abbondanza di pulviscolo cosmico nei ghiacci e nei sedimenti terrestri.

60Ni è il prodotto di decadimento dell'estinto radionuclide 60Fe (emivita: 2,6 milioni di anni). L'abbondanza di 60Ni presente in materiale di origine extra-terrestre può aiutare a far luce sull'origine e sulla storia del sistema solare.

Applicazioni


Circa il 77% del nichel consumato nel mondo occidentale viene impiegato per fabbricare acciaio inox austenitico; un altro 12% viene impiegato in superleghe. Il restante 23% del fabbisogno è diviso fra altri tipi di acciaio, batterie ricaricabili, catalizzatori e altri prodotti chimici, conio, prodotti per fonderia e placcature[senza fonte].

Data la sua ottima resistenza all'ossidazione, il nichel è impiegato:

Importanza biologica


Molti degli enzimi del tipo idrogenasi contengono nichel in aggiunta agli aggregati ferro-zolfo. I siti nichel in queste idrogenasi hanno il compito di ossidarsi piuttosto che di sviluppare idrogeno: pare che il sito nichel cambi il suo stato di ossidazione durante l'azione dell'enzima e sono state presentate prove a sostegno dell'ipotesi che i centri nichel siano i reali siti attivi di questa classe di enzimi.

Il Co-F430, un coenzima nichel-tetrapirrolo, è presente nella metil-CoM-riduttasi e nei batteri metanogeni. Il tetrapirrolo è un intermedio nella struttura fra porfirina e corrina. Di recente sono state osservate variazioni sia nello stato di ossidazione sia nel tipo di coordinazione del nichel all'interno di tale enzima.

Esiste anche una carbonio-monossido-deidrogenasi contenente nichel della cui struttura si sa molto poco.

Tossicità


Simboli di rischio chimico

pericolo
frasi H 351 - 372 - 317 - 412
frasi R R 40-43
consigli P 281 - 273 - 308+313 - 302+352 [6]
frasi S S 2-22-36

Le sostanze chimiche
vanno manipolate con cautela
Avvertenze

La principale fonte di esposizione al nichel è l'assunzione per via orale, poiché questo metallo si trova sia nel cibo che nell'acqua ed è presente come elemento contaminante per cause antropiche. Alcuni esempi: rubinetti di nichel che contaminano le acque ed il suolo, sottoprodotti industriali dell'attività di miniere e fonderie, uso di pentole e tegami in leghe di nichel, uso di piatti dipinti con vernici contenenti nichel. Altre forme di esposizione sono quelle per via aerea: aria inquinata dalle raffinerie di nichel, combustione dei carburanti fossili, fumo di tabacco. Altra via di esposizione è il contatto della pelle con gioielli, monete, shampoo e detergenti. Infine una forma meno comune di esposizione cronica è l'emodialisi, poiché tracce di ioni nichel possono essere assorbiti nel plasma a causa dell'azione chelante dell'albumina. La quantità media a cui la maggior parte delle persone è esposta non rappresenta un pericolo per la salute umana. La maggior parte del nichel assorbito quotidianamente dagli umani è rimosso per via renale ed eliminato attraverso le urine, oppure passa non modificato attraverso il tratto gastrointestinale senza essere assorbito. Il nichel non è causa di intossicazioni da accumulo, tuttavia le dosi massicce o l'esposizione cronica possono rappresentare un rischio professionale a causa della sua tossicità acuta e della sua cancerogenicità.[7]

L'esposizione al nichel metallico e ai suoi sali solubili non dovrebbe superare (per la popolazione) il valore ematico di 13 micro grammi/litro, non esiste un (TLV-TWA); fumi e polveri di solfuro di nichel sono considerati cancerogeni; molti altri composti del nichel sono sospetti cancerogeni.

Il nichel tetracarbonile ([Ni(CO)4]) è un gas estremamente tossico la cui tossicità è la combinazione della tossicità del metallo con la tendenza del composto a dissociarsi liberando monossido di carbonio, anch'esso molto tossico.

Alcune persone possono mostrare ipersensibilità al nichel che si manifesta sulle zone della pelle esposte ad esso. L'Unione europea regola per decreto la quantità di nichel che può essere contenuta in prodotti che sono a contatto con la pelle. Nel 2002, in un articolo della rivista Nature alcuni ricercatori hanno dimostrato che le monete da 1 e 2 euro eccedono questi limiti. Sembra che questo sia dovuto ad una reazione galvanica.[non chiaro]

Leghe di nichel


Il nichel è un elemento che presenta le seguenti caratteristiche

Con l'aggiunta di alcuni elementi di lega è possibile enfatizzare alcune di queste proprietà. Ad esempio l'aggiunta di molibdeno e cromo aumenta la resistenza alla corrosione della lega.

Una comune applicazione delle leghe di nichel è nei materiali strutturali impiegati nella costruzione dei turbogas poiché in questi impianti coesistono condizioni molto avverse per i materiali quali: alte temperature, ambiente corrosivo ed alte sollecitazioni.

Si evidenziano in particolare tre diverse leghe di nichel.

  1. Nichel commercialmente puro
  2. Leghe nichel-cromo
  3. Leghe nichel-cromo-ferro

Il nichel commercialmente puro è identificato solitamente con una numerazioni standard (Es: 200, 201, 270) . Queste leghe sono induribili mediante incrudimento, a queste leghe vengono spesso aggiunti particolari alliganti quali alluminio e titanio al fine di migliorare le capacità meccaniche.

Le leghe di nichel-cromo, chiamate anche nimonic, sono costituite generalmente da circa l'80% di nichel e da circa il 20% di cromo, più piccole percentuali di altri alliganti; sono leghe con le seguenti proprietà

Le leghe nichel-cromo-ferro (inconel o hastelloy a seconda degli elementi di lega disciolti) sono leghe solitamente composte da circa il 70% di nichel, il 20% di cromo, il 10% di ferro più piccole percentuali di altri alliganti. Il ferro in particolare serve a sostituire il nichel che risulta essere molto più costoso. In particolare le hastelloy (forte presenza di molibdeno) risultano particolarmente efficaci nella resistenza alla corrosione.

I cupronichel sono le leghe di rame in cui il nichel è il principale elemento aggiunto. Sono caratterizzate da un'ottima resistenza alla corrosione in ambienti marini (si usano in impianti di dissalazione e condensatori marini); notevole è la resistenza meccanica, in particolare all'erosione.

Citazioni letterarie


Note


  1. ^ Ottavio Lurati, Toponymie et géologie, in Quaderni di semantica, 2, anno XXIX, dicembre 2008, p. 446.
  2. ^ Peter W. Atkins, Chimica Generale p.623; ISBN 88-08-15276-6
  3. ^ Effettivamente, vengono indicate con questo nome tutte le monete di piccolo taglio a base di nichel, come anche quella da 20 centesimi di lira, coniata da re Umberto I di Savoia. lamoneta.it , su numismatica-italiana.lamoneta.it.
  4. ^ Peter H. Kuck, Mineral Commodity Summaries 2012: Nickel (PDF), United States Geological Survey. URL consultato il 19 novembre 2008.
  5. ^ Statistiche sulla produzione di nichel por USGS
  6. ^ scheda del nichel in polvere su IFA-GESTIS , su gestis-en.itrust.de. URL consultato il 6 maggio 2021 (archiviato dall'url originale il 16 ottobre 2019).
  7. ^ Claudio Butticè, Nickel Compounds , in Colditz, Graham A. (a cura di), The SAGE Encyclopedia of Cancer and Society[collegamento interrotto], Seconda Edizione, Thousand Oak, SAGE Publications, Inc., 2015, pp. 828–831, ISBN 9781483345734..

Bibliografia


Voci correlate


Altri progetti


Collegamenti esterni


Controllo di autoritàThesaurus BNCF 20098  · LCCN (ENsh85091772  · GND (DE4042133-8  · BNF (FRcb119445481 (data)  · NDL (ENJA00568497









Categorie: Elementi chimici | Metalli




Data: 21.06.2021 05:30:42 CEST

Sorgente: Wikipedia (Autori [Cronologia])    Licenza: CC-BY-SA-3.0

Modifiche: Tutte le immagini e la maggior parte degli elementi di design correlati a questi sono stati rimossi. Alcune icone sono state sostituite da FontAwesome-Icons. Alcuni modelli sono stati rimossi (come "l'articolo ha bisogno di espansione) o assegnati (come" note "). Le classi CSS sono state rimosse o armonizzate.
Sono stati rimossi i collegamenti specifici di Wikipedia che non portano a un articolo o una categoria (come "Redlink", "collegamenti alla pagina di modifica", "collegamenti a portali"). Ogni collegamento esterno ha un'icona FontAwesome aggiuntiva. Oltre ad alcuni piccoli cambiamenti di design, sono stati rimossi i media container, le mappe, i box di navigazione, le versioni vocali e i geoformati.

Notare che Poiché il dato contenuto viene automaticamente prelevato da Wikipedia in un determinato momento, una verifica manuale è stata e non è possibile. Pertanto LinkFang.org non garantisce l'accuratezza e l'attualità del contenuto acquisito. Se ci sono informazioni che al momento sono sbagliate o che hanno una visualizzazione imprecisa, non esitate a Contattaci: e-mail.
Guarda anche: Impronta & Politica sulla riservatezza.