Nickel

Les caractéristiques
[ Ar ] 3d 8 4s 2 [Ar] 3d 9 4s 1 [ 1] 28Ni _ tableau périodique
Général
nom , symbole , numéro atomique	Nickel, Ni, 28
catégorie d'article	métaux de transition
groupe , période , bloc	10 , 4 , j
Regards	brillant, métallique, argenté
Numero CAS	7440-02-0
Numéro CE	231-111-4
Carte d'information de l' ECHA	100.028.283
Fraction massique de la coquille terrestre	0,015 % [2]
Atomique [3]
masse atomique	58.6934(4) [4] et al
rayon atomique (calculé)	135 (149) h
rayon covalent	124h
Rayon de Van der Waals	163h
configuration électronique	[ Ar ] 3d 8 4s 2 [Ar] 3d 9 4s 1 [ 1]
1. Énergie d'ionisation	7 . 639 878(17) eV [5] ≈ 737 . 14kJ / mole [ 6]
2. Énergie d'ionisation	18 . 168 838(25) eV [5] ≈ 1 753 . 03 kJ/mol [6]
3. Énergie d'ionisation	35 . 187(19) eV [5] ≈ 3 395 kJ/mol [6]
4. Énergie d'ionisation	54 . 92(25) eV [5] ≈ 5 299 kJ/mol [6]
5. Énergie d'ionisation	76 . 06(6) eV [5] ≈ 7 339 kJ/mol [6]
Physique [3]
état physique	Fête
structure en cristal	Zone cubique centrée
densité	8,908 g/cm³ (20 °C ) [7]
Dureté de Mohs	4.0
magnétisme	ferromagnétique
point de fusion	1728 [8] K (1455 [8] °C)
point d'ébullition	3003K [9] (2730°C)
volume molaire	6,59 10 −6 m 3 mol −1
enthalpie de vaporisation	379 kJ/mol [9]
enthalpie de fusion	17,7 [8] kJ mol −1
vitesse du son	4970 ms- 1
La capacité thermique spécifique	444 [10] J kg −1 K −1
quitter le travail	5.15eV [ 11]
Conductivité électrique	13,9 10 6 A V −1 m −1
conductivité thermique	91 W m −1 K −1
Chimique [3]
états d'oxydation	2 , moins souvent −1, 0, 1, 3, 4
potentiel normal	−0,257 V (Ni 2+ + 2e − → Ni)
électronégativité	1,91 ( échelle de Pauling )
isotopes
isotope NH t 1/2 ZA ZE (M eV ) ZP 58Ni _ 68,077  % Écurie 59 Ni {syn.} 76 000 a e 1 072 59 Co 60Ni _ 26,233% Écurie 61Ni _ 1,14 % Écurie 62Ni _ 3,634% Écurie 63Ni _ {syn.} 100.1 un β- _ 0,0669 63cu _ 64Ni _ 0,926 % Écurie
Pour plus d'isotopes, voir Liste des isotopes
Propriétés RMN
Numéro quantique de spin I γ en rad T −1 s −1_ _ Il  ( 1 H ) f L à B = 4,7 T en MHz 61Ni _ 3/2 0 − 2,395 10 7 3,59 10−3 0 17 914
consignes de sécurité
Étiquetage SGH des substances dangereuses du  règlement (CE) n° 1272/2008 (CLP) , [13] éventuellement étendu [12] nickel, poudre Danger Phrases H et P H :228​‐​351​‐​372​‐​317​‐​412 P :210​‐​302+352​‐​201​‐​280​‐​308+313 [12]
MAC	Suisse : 0,5 mg m −3 (mesuré en tant que poussière inhalable ) [14]
Données toxicologiques	0,0000475–350 mg l −1 ( CL 50 ,  poisson , 96 heures ) [12] 1,28–9,28 mg l −1 ( CL 50 ,  crustacés , 48 heures ) [12] 1 mg l −1 ( CE 50 ,  crustacés , 48 heures ) [12]
Dans la mesure du possible et de la coutume, les unités SI sont utilisées. Sauf indication contraire, les données indiquées s'appliquent dans des conditions standard .

Le nickel est un élément chimique avec le symbole d'élément Ni et le numéro atomique 28. C'est l'un des métaux de transition , dans le tableau périodique, il se trouve dans le 8e sous- groupe ou groupe fer-platine selon l'ancienne méthode de comptage , et dans le groupe 10 ou le groupe du nickel selon le plus récent .

histoire

Axel Frederic Cronstedt , premier fabricant de nickel pur

Le nickel a été présenté pour la première fois sous sa forme pure par Axel Frederic Cronstedt en 1751 et nommé d'après le minéral cupronickel ( kopparnickel suédois , aujourd'hui nickelin ) dans lequel il a trouvé le métal jusqu'alors inconnu. ^[15]

Les mineurs médiévaux appelaient le minerai de cuivre -nickel, qui ressemblait à du minerai de cuivre mais dont on ne pouvait pas extraire de cuivre, comme s'il avait été ensorcelé par des esprits de la montagne ("nickels"). Une étymologie semblable à celle des gobelins se retrouve avec le cobalt .

La première pièce en nickel pur a été frappée en 1881.

Se produire

Le nickel est présent dans la croûte terrestre avec une teneur d'environ 0,008 %. ^[16] Sur la base de preuves géophysiques et géochimiques, on pense que la majeure partie du nickel sur Terre et sur d'autres planètes terrestres réside dans le noyau, où il forme un alliage avec du fer et certains éléments légers. Selon les derniers modèles, sa fraction massique dans le noyau terrestre est d'environ 5,2 %. ^[17]

Natif , c'est-à-dire sous forme élémentaire , le nickel n'est que rarement présent. Jusqu'à présent, environ 50 localités pour le nickel natif ont été documentées (en 2018), notamment en Australie, en Chine, au Canada, en Russie et aux États-Unis d'Amérique. ^[18]

Traditionnellement, la majeure partie de la production de nickel provient de minerais sulfurés tels que la pentlandite (environ 34 % de nickel), la magnétite de nickel (agrégat intercroissance de pyrrhotite et de pentlandite) ^[19] et certains autres minéraux de nickel tels que la millerite (environ 64-65 % nickel) et nickeline (environ 0,44 % de nickel). De plus, les minerais de nickel latéritiques , en particulier la garnierite , un mélange de Népouit (env. 46% de nickel) et de Willemseit(env. 29 % de nickel), extrait comme matière première pour la production de nickel. Au total, environ 200 minéraux de nickel sont connus à ce jour, et certains ont des teneurs en nickel beaucoup plus élevées que celles déjà mentionnées, mais sont beaucoup plus rares que celles-ci. Par exemple, la très rare bunsénite est le minéral avec la teneur en nickel la plus élevée pouvant atteindre 78,58 %. Les minéraux également rares heazlewoodite et awaruit contiennent entre 72 et 73% de nickel. ^[20]

L'extraction s'oriente de plus en plus vers les minerais de nickel latéritiques du fait de l'exploitation des gisements sulfurés classiques. ^[21] Cependant, ceux-ci doivent être obtenus par lixiviation acide à haute pression , qui est un processus laborieux. ^[22]

Fraction de la production de nickel à partir de minerais sulfurés et latéritiques

dégradation

Afin de pouvoir exploiter le nickel de manière économique, la teneur en nickel du minerai doit être d'au moins 0,5 %. Les gisements les plus importants se trouvent au Canada ( bassin de Sudbury ), en Nouvelle-Calédonie , en Russie ( Norilsk et péninsule de Kola ), en Australie ( Queensland ) et à Cuba ( Moa Bay et Nicaro ). Un compagnon commun du nickel est le cobalt . Le recyclage du nickel à partir de divers déchets contenant du nickel joue également un rôle de plus en plus important . En 2021, la proportion de nickel issu du recyclage aux USA était déjà de 52 %. ^[23]

Les plus grands producteurs de nickel au monde (2020) ^[23]

pays	Financement (en t )
Indonésie Indonésie	771 000
Philippines Philippines	334 000
Russie Russie	283 000
Nouvelle Calédonie Nouvelle-Calédonie ( France )	200 000
Australie Australie	169 000
Canada Canada	167 000
République populaire de Chine les gens de la République de Chine	120 000
Brésil Brésil	77 100
États-Unis États-Unis	16 700
Les Nations UniesAutres pays	373 000
Au total	2 510 000

Le nickel comme minéral

Le nickel d'origine naturelle sous sa forme élémentaire a été décrit pour la première fois en 1967 par Paul Ramdohr ^[24] et reconnu par l' Association Minéralogique Internationale (IMA) comme une espèce minérale indépendante (numéro d'accès interne de l'IMA : 1966-039 ). ^[25]

Selon la classification des minéraux selon Strunz (9ème édition) , le nickel est classé sous le système no. 1.AA.05 (Eléments - métaux et composés intermétalliques - famille du cuivre-cupalite - groupe du cuivre) ^[26] ou classés dans la 8e édition périmée sous I/A.04b ( série nickel ). La classification des minéraux selon Dana , qui est principalement utilisée dans les pays anglophones , répertorie l'élément minéral sous le système no. 01.01.11.05 ( groupe fer-nickel ). ^[27]

La localité type est la péninsule de Bogota près de Canala dans la province septentrionale de la Nouvelle-Calédonie , où le nickel natif a été trouvé sous forme de grains cubiques idiomorphes ou de cubes imbriqués jusqu'à environ 0,1 mm sous forme d' inclusions dans l' heazlewoodite et sous forme d'une forme irrégulière "en forme d'araignée". masse entre les grains de heazlewoodite. ^[24] Outre l'heazlewoodite, la chalcopyrite , la chalcocite , la galène , la godlevskite , le cuivre natif , la millerite ,On trouve de l'orcélite , de la pentlandite , de la pyrite et de la pyrrhotine . ^[28]

acquisition et présentation

Représentation de la pierre fine cupro-nickel

La majeure partie du nickel est extraite de minerais de fer contenant du nickel et du cuivre , comme la magnétite de nickel . Afin de rendre l'extraction économique, le nickel doit d'abord être enrichi par flottation jusqu'à une teneur en nickel d'environ cinq pour cent. Après cela, le minerai est torréfié d'une manière similaire à la fabrication du cuivre . Le minerai est d'abord pré-grillé afin de convertir une partie du sulfure de fer en oxyde de fer . Ensuite, des silicates et du coke sont ajoutés pour scories l'oxyde de fer sous forme de silicate de fer. Dans le même temps, la pierre brute de cuivre-nickel est formée de nickel, de cuivre et de sulfure de fer. Comme celui-ci est spécifiquement plus lourd que le laitier de silicate de fer, les deux phases peuvent être soutirées séparément.

La pierre brute est ensuite placée dans un convertisseur et du dioxyde de silicium est ajouté. L'oxygène est insufflé. En conséquence, le sulfure de fer restant est grillé en oxyde de fer puis scorifié. Le résultat est la pierre fine de cuivre-nickel , qui se compose d'environ 80% de cuivre et de nickel et d'environ 20% de soufre.

Extraction de nickel brut

Pour obtenir du nickel brut, il faut séparer le nickel du cuivre. Pour ce faire, la pierre fine est fondue avec du sulfure de sodium Na ₂ S. Dans le processus, un sulfure double facilement fondant se forme uniquement entre le cuivre et le sulfure de sodium. Deux phases faciles à séparer de sulfure double de cuivre et de sodium (liquide) et de sulfure de nickel sont formées. Après séparation, le sulfure de nickel est grillé pour former de l'oxyde de nickel puis réduit en nickel avec du coke.

Pépite de nickel à 99,9 % raffinée par électrolyse

Extraction de nickel pur et de haute pureté

Sphères de nickel fabriquées selon le procédé Mond

Afin d'obtenir du nickel pur, le nickel brut est affiné électrolytiquement . A cet effet, le nickel brut est connecté comme anode dans une cellule électrolytique et une feuille de nickel comme cathode . Une solution de sel de nickel sert d' électrolyte . Pendant l'électrolyse, le nickel et tous les composants de base sont dissous à l'anode. Tous les composants les plus nobles restent solides et tombent sous l' électrode sous forme de boue d'anode . Cela sert de source importante pour la production de métaux précieux tels que l'or et le platine . A la cathode, les ions nickel sont réduits de la solution au nickel, tous les composants de base restent en solution. La puretéde nickel électrolytique est d'environ 99,9 %.

Le procédé Mond , du nom de Ludwig Mond , qui découvrit le nickel tétracarbonyle en 1890 , est un procédé spécial permettant d'obtenir du nickel pur d'une pureté de 99,99 % . Ce procédé est basé sur la formation et la décomposition du nickel tétracarbonyle. A cet effet, de la poudre de nickel brut finement divisée est placée dans un courant de monoxyde de carbone à 80 °C. Cela forme du nickel tétracarbonyle gazeux. Celui-ci est débarrassé de la poussière de combustion et introduit dans une chambre de décomposition chaude à 180 °C. A l'intérieur se trouvent de petites boules de nickel. A ceux-ci, le nickel tétracarbonyle se décompose à nouveau en nickel et en monoxyde de carbone. Il en résulte un nickel très pur.

${\displaystyle {\ce {Ni_{(s)}{+}4CO_{(g)}<=> Ni(CO)4_{(g)}}}}$

affichage de laboratoire

Il existe différentes méthodes pour préparer de petites quantités de nickel très pur en laboratoire ^[29] :

• Réduction de l'oxyde avec de l'hydrogène de 150 °C à 250 °C :

${\displaystyle {\ce {NiO + H2 -> Ni + H2O}}}$

• Réduction d'une suspension de chlorure de nickel(II) dans l'éther diéthylique par réaction de Grignard

• Décomposition thermique de l'oxalate de nickel(II) en l'absence d'oxygène :

${\displaystyle {\ce {NiC2O4 ->[T][] Ni + 2 CO2}}}$

• Réduction du chlorure de nickel(II) avec une dispersion de sodium :

${\displaystyle {\ce {NiCl2 + 2 Na -> Ni + 2 NaCl}}}$

En particulier, la thermolyse de l'oxalate donne une poudre de nickel pyrophorique finement divisée .

Les caractéristiques

Propriétés physiques

Courbes d'aimantation de 9 matériaux ferromagnétiques .
1. tôle d'acier , 2. tôle électrique , 3. acier moulé , 4e acier au tungstène ,
5e acier magnétique , 6e fonte , 7e nickel, 8e cobalt , 9e magnétite ^[30]

structure cubique face centrée du nickel

Volume molaire en fonction de la pression pour le nickel à température ambiante

Le nickel est un métal blanc argenté qui, avec une densité de 8,91 g/cm³, fait partie des métaux lourds . Il est moyennement dur (dureté Mohs 3,8), malléable, ductile et se polit parfaitement. Comme le fer et le cobalt, le nickel est ferromagnétique , avec une température de Curie de 354 °C. ^[31] Le métal cristallise dans une structure cristalline cubique à faces centrées ( type cuivre ) dans le groupe d'espace Fm 3 m (groupe d'espace n° 225) avec le paramètre de réseau a = 352,4 pm et quatre Modèle : Groupe d'espace/225Unités de formule par cellule unitaire . ^[32] Il conserve cette structure même à des pressions élevées d'au moins 70 GPa. Une autre modification métastable avec un garnissage à sphères cubiques centrées pourrait être obtenue en couches minces sur de l'arséniure de fer ou de gallium . À 183 ° C, il a une température de Curie nettement inférieure. ^{[31] [33]}

La résistance à la traction du nickel recuit doux est de 400-450 MPa avec un allongement à la rupture compris entre 30 et 45 %. Les valeurs de dureté sont d'environ 80 HB. Le nickel écroui avec un allongement à la rupture inférieur à 2% atteint des résistances allant jusqu'à 750 MPa avec des valeurs de dureté autour de 180 HB. Les produits semi-finis en nickel pur avec une teneur en Ni de 99 % peuvent être durcis à froid.

L'isotope ⁶² Ni a l' énergie de liaison par nucléon la plus élevée de tous les isotopes de tous les éléments . ^[34]

propriétés chimiques

À température ambiante, le nickel est très résistant à l'air, à l'eau, à l'acide chlorhydrique et aux alcalis. Les acides dilués attaquent très lentement le nickel. En présence d'acides oxydants concentrés ( acide nitrique ), la passivation se produit de manière analogue à l' acier inoxydable . Le nickel est soluble dans l'acide nitrique dilué (environ 10 à 15 %). Même un acide nitrique semi-concentré (env. 30 %) provoque une passivation notable. L' état d'oxydation le plus courant est +II, moins souvent -I, 0, +I, +III et +IV sont observés. Dans le nickel tétracarbonyle , le nickel a un degré d'oxydation de 0. Les sels de nickel (II) se dissolvent dans l'eau pour former des complexes aqua de couleur verdâtre .

Le nickel finement réparti réagit avec le monoxyde de carbone entre 50 et 80 °C pour former du nickel tétracarbonyle , Ni(CO) ₄ , un liquide incolore très toxique. Celui-ci sert de produit intermédiaire pour la production du nickel le plus pur selon le procédé Mond . Entre 180 et 200 °C, le nickel tétracarbonyle se décompose à nouveau en nickel et en monoxyde de carbone.

physiologie

L'essentialité controversée du nickel contraste avec l'existence de plusieurs enzymes qui contiennent normalement du nickel mais n'en dépendent pas, puisque son rôle de cation peut être repris par d'autres cations divalents. Chez l'homme, ce sont trois protéines connues pour lier le nickel : ^[35]

• l'alpha-foetoprotéine lie le nickel, mais n'en dépend pas car ce n'est pas une enzyme
• Acireductone dioxygenase , une enzyme de la voie de récupération de la méthionine qui se lie généralement au nickel ou à un autre cation divalent ^[36]
• Polyribonucléotide 5′-hydroxylkinase Clp1 , qui nécessite du magnésium, du manganèse ou du nickel comme cofacteur ^[37]

Pour les plantes et divers micro-organismes, l'essentialité du nickel a été démontrée en isolant plusieurs enzymes (ex. uréase , Co-F430 ) qui contiennent du nickel dans le site actif et en démontrant des symptômes de carence dans un environnement pauvre en nickel, qui sont amplifiés par l'ajout des sels de Ni(II) peuvent être fixés, sécurisés.

En électrophysiologie , les ions nickel sont utilisés pour bloquer les canaux calciques activés par la tension .

Problèmes de santé

Avec la dermatite au nickel, le nickel est le déclencheur le plus courant des allergies de contact : En Allemagne, on estime que 1,9 à 4,5 millions de personnes sont sensibilisées au nickel. ^[38] En raison de l'évolution de la législation, les métaux et alliages qui entrent en contact avec la peau sont rarement nickelés. Environ 10% de tous les enfants sont sensibilisés au nickel. S'ils entrent à nouveau en contact avec l' allergène , ils peuvent réagir par une allergie de contact. ^[39] De plus, une teneur accrue en nickel dans l'air que nous respirons et dans l'eau potable est un facteur de risque de sensibilisation au nickel chez les enfants. ^{[40] [41]}

Selon l' Autorité européenne de sécurité des aliments (EFSA), la dose journalière tolérable (DJT) de nickel est de 2,8 microgrammes (0,0028 milligramme) par kilogramme de poids corporel. En 2019, la Chambre du travail de Haute-Autriche a fait tester douze boissons au soja différentes par l' Agence pour la santé et la sécurité alimentaire. Les valeurs étaient comprises entre 0,25 ( Dennree Natural Soy Drink) et 0,69 milligrammes par litre ( Yes! Naturally Organic Soy Drink). Avec le lait de soja aux valeurs les plus élevées, un enfant de 30 kilos a déjà absorbé plus de deux fois plus de nickel avec un quart de litre que le recommande l'EFSA. ^[42]

L'inhalation de composés de nickel inorganiques est associée à un risque accru de carcinome épidermoïde des poumons et des voies respiratoires supérieures. En Allemagne, ces tumeurs malignes sont reconnues comme maladies professionnelles en cas d'exposition professionnelle (BK 4109). ^[43]

interdictions

Afin de réduire le risque de sensibilité au nickel et un effet allergène , l' Union européenne a imposé en 1994 à ses États membres de réglementer l' utilisation et la mise sur le marché de produits à base de nickel ou de composés de nickel entrant en contact direct et prolongé avec la peau humaine, telle que les clous d'oreilles, les boîtiers de montres, les colliers, les montures de lunettes ou les fermetures à glissière faisant partie des vêtements ; ^[44] la valeur seuil était la libération de nickel ( Nickel release) de plus de 0,5 microgramme par centimètre carré et par semaine, à ne pas dépasser après deux ans d'utilisation même pour un produit enrobé de nickel. En Allemagne, ces interdictions ont été mises en œuvre par l' ordonnance sur les biens de consommation pour les biens de consommation , c'est-à-dire les objets qui entrent en contact avec la peau ou les aliments, et complétées ultérieurement par des exigences d'étiquetage. ^[45] L'utilisation du nickel et la mise sur le marché de ces produits sont directement réglementées dans l'Union européenne depuis 2009. ^{[46] En} conséquence, la limite ( limite de migration) de 0,5 μg/(cm² semaine), pour les sticks percés dans la peau (clous d'oreilles, piercings), mais désormais de 0,2 μg/(cm² semaine). Dans la pratique, cependant, il peut être difficile de savoir ce que signifie concrètement un contact cutané « prolongé », par exemple lors de l'évaluation de jouets, d'aiguilles à coudre ou de stylos. ^[47]

utilisation

Aimant en fer à cheval Alnico

Le nickel est requis comme métal en petites quantités, la plus grande partie de la production est destinée à la production d' aciers inoxydables et d' alliages de nickel . Le nickel est utilisé dans de nombreux biens industriels et de consommation spécifiques et reconnaissables , y compris l' acier inoxydable , les aimants alnico , les pièces de monnaie , les piles rechargeables , les cordes de guitare électrique , les capsules de microphone , le placage sur les appareils de plomberie et les alliages spéciaux tels que le permalloy, Elinvar et Invar . Il est utilisé pour le revêtement et comme teinte verte du verre . ^[48] ​​​​Les réserves de gisements de nickel exploitables selon les normes actuelles se situent entre 70 et 170 millions de tonnes. Actuellement, plus de deux millions de tonnes (2020 : 2,5 millions de tonnes ^[23] ) sont extraites chaque année dans le monde. En raison de la spéculation sur les marchés financiers, le prix du nickel est parfois soumis à des fluctuations de prix très importantes. ^[49]

utiliser comme métal

Chromatographe en phase gazeuse

Le nickel métallique pur est utilisé sous forme finement divisée comme catalyseur dans l' hydrogénation des acides gras insaturés . En raison de sa résistance chimique , le nickel est utilisé pour les équipements des laboratoires de chimie et de l' industrie chimique (par exemple les creusets en nickel pour les digestions ). Alliages de nickel , par ex. B. pour les pièces fabriquées.

Le nickel est utilisé comme métal de revêtement pour protéger contre la corrosion (« nickelage ») des objets métalliques : En raison de ses propriétés anti- oxydantes , les métaux (notamment le fer ) sont recouverts d'une couche de nickel en utilisant la technologie galvanique pour certains usages techniques.

Le métal était également utilisé dans le passé pour fabriquer des montures de verres nickelés .

L ' isotope du nickel ⁶³ Ni est utilisé comme émetteur bêta dans les détecteurs à capture d' électrons des chromatographes en phase gazeuse .

Utiliser comme alliage

Turbopropulseur - moteur Lycoming T53

Le nickel est un métal d'alliage important , principalement utilisé pour affiner l'acier . La plupart du nickel y va. Il rend l'acier résistant à la corrosion et augmente sa dureté , sa ténacité et sa ductilité . Les aciers fortement alliés au nickel sont utilisés dans des environnements particulièrement corrosifs . L' inox V2A (dont le nom vient du « lot expérimental 2 austénitique » de l'aciérie Krupp, correspond à X12CrNi18-8) contient 8 % de nickel et 18 % de chrome , le V4A (nom de marque Cromarganou Nirosta ) 11% en plus de 18% de chrome et 2% de molybdène .

Le nickel est un excellent agent d' alliage pour certains métaux précieux et est utilisé dans les essais au feu comme collecteur d' éléments métalliques en platine . En tant que tel, le nickel est capable de collecter entièrement les six métaux du groupe du platine, notamment le platine et le palladium , à partir de minerais et de collecter partiellement l' or .

La mousse de nickel ou la maille de nickel est utilisée dans les électrodes à diffusion gazeuse pour les piles à combustible alcalines . ^{[50] [51]}

Le nickel et ses alliages sont largement utilisés comme catalyseurs pour les réactions d'hydrogénation . Le nickel de Raney , un alliage nickel- aluminium finement divisé , est une forme courante, bien que des catalyseurs apparentés soient également utilisés, y compris des catalyseurs de type Raney.

Environ 20% du nickel est utilisé (en Allemagne) pour la production d'autres alliages de nickel :

• Constantan , un alliage de 55% de cuivre et de 45% de nickel qui a une résistivité électrique à peu près constante sur une large plage de températures . Il est principalement utilisé pour des résistances précises .
• Les superalliages à base de nickel sont des alliages spécialement conçus pour une utilisation à haute température et en milieu corrosif . Ils sont utilisés, par exemple, dans les turbines d' avions et les turbines à gaz dans les centrales électriques .
• Nickel de Raney , un alliage nickel - aluminium qui est un catalyseur important pour l' hydrogénation des composés organiques.
• L' argent allemand , un alliage cuivre - nickel- zinc avec une teneur en nickel de 10 à 26 %, particulièrement résistant à la corrosion et principalement utilisé pour la coutellerie et les appareils électroniques .
• Monel , également un alliage cuivre -nickel avec environ 65% de nickel, 33% de cuivre et 2% de fer , qui se caractérise par une résistance chimique particulière , notamment au fluor . Il est donc utilisé pour les bouteilles de gaz fluoré sous pression .
• Fonte nodulaire austénitique , une fonte spéciale nodulaire contenant jusqu'à 20% de nickel, pour une utilisation dans des environnements corrosifs et à des températures élevées .

preuve

Réaction de détection bis(dimethylglyoximato)nickel(II)

Précipitation du complexe nickel - diméthylglyoxime à partir d'une solution de sulfate de nickel(II)

La réaction de détection des sels de nickel (II), qui sont généralement de couleur verte, est effectuée dans l'analyse quantitative gravimétrique et qualitative dans le procédé de séparation des cations avec une solution de diméthylglyoxime (réactif de Tschugaev). Les sels de nickel sont préalablement précipités, si nécessaire au moyen de sulfure d'ammonium, sous forme de sulfure de nickel gris-noir (II) et dissous dans de l'acide nitrique. Une détection spécifique est alors possible par réaction avec le diméthylglyoxime dans une solution ammoniacale. Le bis(dimethylglyoximato)nickel(II) rouge framboise précipite sous forme de complexe : ^[52]

${\displaystyle {\ce {Ni^2+ + 2C4H8N2O2 + 2H2O -> Ni(C4H7N2O2)2 v + 2H3O+}}}$.

Étant donné que le nickel précipite quantitativement à partir d'une solution ammoniacale avec du diméthylglyoxime, cette détection peut également être utilisée pour l'analyse gravimétrique quantitative du nickel. Un dosage quantitatif peut également être effectué à partir d'une solution ammoniacale par électrogravimétrie sur une électrode à mailles de platine. Semblable à d'autres métaux lourds, le nickel est maintenant principalement déterminé quantitativement par spectroscopie atomique ou spectrométrie de masse , même dans la gamme des ultra-traces. La voltamétrie inverse avec accumulation par adsorption du complexe Ni-diméthylglyoxime sur des gouttes de mercure suspendues ou des électrodes à film de mercure est extrêmement sensible .

liens

Le nickel est présent dans les composés principalement à l' état d'oxydation +II . Les niveaux 0, +I, +III et +IV sont rares et généralement instables . Le nickel forme un grand nombre de complexes majoritairement colorés .

oxydes

L'oxyde de nickel(II) et l' oxyde de nickel(III) sont des solides verts et noirs , respectivement , et sont utilisés dans la fabrication de céramiques , de verres et d' électrodes . Ils sont également utilisés comme catalyseurs pour l' hydrogénation de composés organiques . Comme beaucoup d'autres oxydes métalliques binaires, l'oxyde de nickel (II) est souvent non stoechiométrique , ce qui signifie que le rapport nickel / oxygène s'écarte de 1:1. Cette propriété s'accompagne d'un changement de couleur, l'oxyde de nickel (II) stoechiométriquement correct étant vert et celui non stoechiométrique étant vert.l'oxyde de nickel (II) est noir. L'oxyde de nickel(III) a un fort effet oxydant et est inconnu en tant que substance pure . ^[53]

halogénures

Le chlorure de nickel(II) est un solide jaune très hygroscopique utilisé comme colorant dans les céramiques et dans la fabrication de catalyseurs au nickel. Outre la forme anhydre, il existe également des chlorures de nickel(II) hydratés, par ex. B. le chlorure de nickel(II) vert hexahydraté , qui cristallise à partir de solutions aqueuses de chlorure de nickel. Le chlorure de nickel(II) anhydre a une structure cristalline trigonale de type chlorure de cadmium(II) avec le groupe d'espace R 3 m (groupe d'espace n° 166) . ^[54] L'hexahydrate cristallise Modèle : Groupe d'espace/166dans le système cristallin monoclinique du groupe d'espace C 2/ m (groupe d'espace n° 12) . ^[55]Modèle : groupe d'espace/12

Le fluorure de nickel(II) est également très hygroscopique , formant des cristaux tétragonaux jaunâtres à verts . Contrairement à de nombreux fluorures , il est stable dans l'air. Il cristallise dans le système cristallin tétragonal avec le groupe d'espace P 4 ₂ / mnm (groupe d'espace n° 136) . Le tétrahydraté cristallise dans le système cristallin orthorhombique avec le groupe d'espace P 2 ₁ (groupe d'espace n° 29, position 3) . ^[56]Modèle : Groupe d'espace/136 Vorlage:Raumgruppe/29.3

Autres composés de nickel inorganiques

antimoniure de nickel

Sulfate de nickel(II) - hexahydraté

L'hydroxyde de nickel (II) et l'hydroxyde d'oxyde de nickel(III) sont utilisés pour stocker l'énergie électrique dans les accumulateurs au nickel - cadmium et autres accumulateurs au nickel .

Le nitrate de nickel(II) est utilisé dans l' industrie céramique comme pigment brun , dans la teinture comme mordant , pour le nickelage électrolytique , pour obtenir de l'oxyde de nickel(II) et pour produire du nickel catalyseur pur . Le nitrate de nickel(II) est un agent oxydant puissant et se présente généralement sous la forme de son hexahydrate Ni(NO ₃ ) ₂ .6H ₂ O.

Le sulfate de nickel(II) et le sulfate de nickel(II) d'ammonium sont utilisés dans la galvanoplastie ( placage au nickel ). Le sulfate de nickel(II) est le composé de nickel le plus important techniquement. Il est utilisé dans la production d'autres composés de nickel et de catalyseurs . Les solutions aqueuses de sulfate de nickel(II) et de chlorure de nickel(II) sont utilisées pour le dépôt galvanique de couches de nickel métallique . Il est également utilisé en teinture comme mordant et dans la fabrication de masques à gaz . ^[57]

Le carbonate de nickel(II) se présente sous plusieurs formes hydratées. Il est utilisé comme catalyseur dans le durcissement des graisses et dans la fabrication d'oxyde de nickel(II), de peintures céramiques (pigments) et de glaçures , ainsi que dans la galvanoplastie . ^[58] Il a formé un système cristallin trigonal avec le groupe d'espace R 3 c (groupe d'espace n° 161) . ^[59]Vorlage:Raumgruppe/161

Le sulfure de nickel(II) précipite à partir de solutions ammoniacales , mais pas acides , contenant du nickel avec du sulfure d'ammonium . Ainsi, le nickel ayant le groupe sulfure d'ammonium peut être séparé dans le procédé de séparation de cations .

Connu sous le nom de broadhauptite , l'antimoniure de nickel est un minéral métalliquement brillant et est de couleur rouge cuivré brillant. L' antimoniure de nickel est utilisé comme matériau dans les plaques de champ magnétique , où il est introduit entre des couches magnétiquement sensibles d ' antimoniure d' indium . Les plaques de champ magnétique modifient leur résistance électrique en fonction de la densité de flux magnétique et servent de capteur pour les champs magnétiques . Il forme une structure cristalline hexagonale dans le groupe d'espace P 6 ₃ / mmc (Groupe spatial n° 194) . ^[60]Vorlage:Raumgruppe/194

Composés organiques de nickel

Le nickel tétracarbonyle Ni(CO) _{4 est un} liquide incolore très toxique . C'est un intermédiaire important dans le processus Mond . Le nickel tétracarbonyle a été le premier composé métal carbonyle découvert.

complexes de nickel

Solutions de sulfate de tétraammine nickel (II) (à gauche) et de tétracyanoniccolate de potassium (II) (à droite)

Nickel et ainsi v. un. Les ions nickel(II) forment de nombreux complexes , principalement colorés . Les numéros de coordination 6 , 5 ou 4 sont les plus courants. Dans le cas de ligands monodentés faibles, tels que l'eau , ils existent généralement sous forme de complexes octaédriques et paramagnétiques à haut spin avec un nombre de coordination de 6. Les ligands forts tels que le cyanure forment des complexes plan carré, diamagnétiques et à faible spin . Le diméthylglyoxime forme également un complexe plan carré, car le complexe est en outre stabilisé par des liaisons hydrogène. Ce dernier complexe de bis(diméthylglyoximato)nickel(II) est important pour la détection chimique du nickel par voie humide. Les complexes de nickel anioniques se terminent par "-niccolat".

Des exemples de complexes d'ammine sont le complexe bleu tétraamminenickel (II) et violet hexaamminenickel (II). Les deux composés sont obtenus en ajoutant de l'ammoniac à des solutions de sels de nickel(II) :

${\displaystyle {\ce {NiSO4 + 4NH4+ + 4OH- -> [Ni(NH3)4]SO4 + 4H2O}}}$

L' ajout de cyanure de potassium à des solutions de sels de nickel (II) produit initialement du cyanure de nickel (II ) , qui se dissout dans un excès de cyanure de potassium pour former du tétracyanoniccolate (II) de potassium jaune :

${\displaystyle {\ce {Ni(CN)2 + 2KCN -> K2[Ni(CN)4]}}}$

Un composé correspondant est formé avec le thiocyanate de potassium. Un composé très sensible est l'hexafluoroniccolat(IV) de potassium (K ₂ [NiF ₆ ]). _{Le complexe binucléaire K 4} [Ni ₂ (CN) ₆ ] avec le nickel monovalent peut être préparé à partir de tétracyanoniccolate de potassium (II) avec un agent réducteur fort . De plus, il existe un grand nombre de complexes avec des ligands organiques tels que l'éthylènediamine ou des anions d' acides carboxyliques . ^[61]

Littérature

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liens web

Commons : Nickel  - Collection d'images, de vidéos et de fichiers audio

Wiktionnaire : Nickel  – explications du sens, origine des mots, synonymes, traductions

Wikibooks : Formation pratique en chimie inorganique/nickel  - matériel d'apprentissage et d'enseignement

Wikisource : Sur la composition chimique des produits de décomposition volontaire des minerais de cobalt et de nickel  - sources et textes intégraux

• Atlas minéral : Nickel (Wiki)
• Nickel pur >=99,9% comme image dans la collection de Heinrich Pniok
• Évolution du prix du nickel sous forme de diagramme (anglais)
• Texte médical sur la carence ou l'excès de nickel dans le corps de eesom AG, Berne (CH).

les détails

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