Nichel
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| Generalità | ||||||||||
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| Nome, Simbolo, Numero atomico | nichel, Ni, 28 | |||||||||
| Serie chimica | Metalli di transizione | |||||||||
| Gruppo, Periodo, Blocco | 10 , 4 , d | |||||||||
| Densità, Durezza | 8908 kg/m3, 4,0 | |||||||||
| Aspetto | metallo lucido |
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| Proprietà atomiche | ||||||||||
| Peso atomico | 58,6934 amu | |||||||||
| Raggio atomico (calc.) | 135 (149) pm | |||||||||
| Raggio covalente | 121 pm | |||||||||
| Raggio di van der Waals | 163 pm | |||||||||
| Configurazione elettronica | [Ar]3d84s2 | |||||||||
| elettroni (e-) per livello energetico | 2, 8, 16, 2 | |||||||||
| Stati di ossidazione | 2,3 (debolmente basico) | |||||||||
| Struttura cristallina | cubica a facce centrate | |||||||||
| Proprietà fisiche | ||||||||||
| Stato a temperatura ambiente | solido (ferromagnetico) | |||||||||
| Punto di fusione | 1728 K (1455°C) | |||||||||
| Punto di ebollizione | 3186 K (2913 °C) | |||||||||
| Volume molare | 6,59 · 10-6 m3/mol | |||||||||
| Calore di evaporazione | 370,4 kJ/mol | |||||||||
| Calore di fusione | 17,47 kJ/mol | |||||||||
| Tensione di vapore | 237 Pa a 1726 K | |||||||||
| Velocità del suono | 4970 m/s a 293,15 K | |||||||||
| Varie | ||||||||||
| Elettronegatività | 1,91 (Scala di Pauling) | |||||||||
| Calore specifico | 440 J/(kg·K) | |||||||||
| Conducibilità elettrica | 14,3 · 106 /(m·ohm) | |||||||||
| Conducibilità termica | 90,7 W/(m·K) | |||||||||
| Energia di prima ionizzazione | 737,1 kJ/mol | |||||||||
| Energia di seconda ionizzazione | 1753 kJ/mol | |||||||||
| Energia di terza ionizzazione | 3395 kJ/mol | |||||||||
| Energia di quarta ionizzazione | 5300 kJ/mol | |||||||||
| Isotopi più stabili | ||||||||||
| iso | NA | TD | DM | DE | DP | |||||
| 56Ni | sintetico | 6,077 giorni | ε | 2,136 | 56Co | |||||
| 58Ni | 68,077% | Ni è stabile con 30 neutroni | ||||||||
| 59Ni | sintetico | 76000 anni | ε | 1,072 | 59Co | |||||
| 60Ni | 26,233% | Ni è stabile con 32 neutroni | ||||||||
| 61Ni | 1,14% | Ni è stabile con 33 neutroni | ||||||||
| 62Ni | 3,634% | Ni è stabile con 34 neutroni | ||||||||
| 63Ni | sintetico | 100,1 anni | β- | 2,137 | 63Cu | |||||
| 64Ni | 0,926% | Ni è stabile con 36 neutroni | ||||||||
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iso = isotopo |
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Il nichel è l'elemento chimico di numero atomico 28. Il suo simbolo è Ni.
Il nome deriva dal nome 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 a questo elemento un tempo senza valore.
Indice |
[modifica] Caratteristiche
Il nichel è un metallo bianco argenteo, che può essere lucidato con grande facilità. Appartiene al gruppo del ferro, ed è duro, malleabile e duttile. Si trova combinato con lo zolfo nella millerite, con l'arsenico nella niccolite, e con arsenico e zolfo negli occhi di nichel.
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. A causa della particolare lega usata, la moneta americana detta nichelino[2] (nickel) 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.
[modifica] Applicazioni
Circa il 65% 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.
Data la sua ottima resistenza all'ossidazione, l'uso del nichel riguarda:
- l'acciaio inossidabile e altre leghe resistenti alla corrosione
- l'acciaio al nichel, usato per impieghi a bassa temperatura
- l'alnico, una lega, usato nei magneti
- il mumetal, che ha una permeabilità magnetica particolarmente alta, e si usa per schermare campi magnetici
- il monel, una lega di nichel estremamente resistente alla corrosione, usata per eliche di navi, attrezzature da cucina e tubature di impianti chimici industriali
- le leghe a memoria di forma, come il nitinol, usate in robotica e in endodonzia (un ramo dell'odontoiatria)
- le batterie ricaricabili, come le batterie al nichel idruro metallico e al nichel-cadmio
- la monetazione: negli Stati Uniti e in Canada il nichel è usato nelle monete da cinque centesimi (dette appunto nichelini); in Italia, le monete da 50 e 100 lire erano fatte di acmonital o di cupronichel, due leghe di nichel; molti altri stati usano o hanno usato nichel nelle loro monete
- l'elettrodeposizione
- i crogiuoli per laboratori chimici
- l'idrogenazione degli oli vegetali: in questo caso, il nichel viene finemente polverizzato e risulta un catalizzatore
- il rivestimento di ferro, l'ottone etc
- certe leghe, come per esempio l'argento tedesco
[modifica] Storia
Il nichel si usa almeno dal 3500 a.C.; alcuni bronzi 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 1400 e il 1700 a.C. Comunque, poiché i minerali di nichel possono facilmente essere confusi con minerali di argento, l'uso consapevole del nichel in quanto tale data dall'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 barone Axel Frederik Cronstedt, tentando di estrarre rame dalla niccolite ottenne invece un metallo bianco che battezzò nichel, dal Tedesco kupfernickel (falso rame) o da nickel (diavoletto)
La parola Nichel proveniente dal termine tedesco Kupfernickel: il nome gli fu dato dai minatori che attribuivano ad un genio maligno le colpe del ritrovamento di questo metallo, che allora non aveva alcun valore, al posto del rame, elemento più prezioso ed utile. Kupfer significa infatti rame mentre Nickel, si riferisce a Nicolaus, un genio maligno: un folletto.
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.
[modifica] Biologia
Molti (ma non tutti) gli 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.
Un coenzima nichel-tetrapirrolo, il Co-F430, 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 che nel tipo di coordinazione del nichel all'interno di tale enzima.
Esiste anche una carbonio-monossido-deidrogenasi contenente nichel, ma si sa molto poco sulla sua struttura.
[modifica] Disponibilità
Il grosso di tutto il nichel estratto viene da due tipi di deposito minerale; il primo tipo sono lateriti in cui il minerale principale sono limonite nichelifera [(Fe,Ni)O(OH)] e garnierite (un silicato idrato di nichel). Il secondo tipo sono depositi di solfuri di origine magmatica in cui il principale minerale è la pentlandite [(Ni,Fe)9S8].
In termini di quantità fornite, la regione di Sudbury nell'Ontario, Canada, produce circa il 30% della richiesta mondiale di nichel. Altri giacimenti sono in Russia, Nuova Caledonia, Australia, Cuba e Indonesia. Comunque, si pensa che la gran parte del nichel presente sulla Terra sia concentrato nel nucleo del nostro pianeta.
[modifica] Composti
[modifica] 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, dei quali il più stabile è 59Ni, con un'emivita di 76.000 anni, seguito da 63Ni (100,1 anni) e 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 a causa del tuo 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 seidmenti terrestri.
60Ni è il prodotto di decadimento dell'estinto radionuclide 60Fe (emivita: 1,5 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.
[modifica] Precauzioni
frasi R: R 40-43
frasi S: S 2-22-36
Avvertenze
L'esposizione (TLV-TWA) al nichel metallico ed ai suoi sali solubili non dovrebbe superare gli 0,05 mg/cm3 per 40 ore a settimana; 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 che il composto ha a dissociarsi liberando monossido di carbonio, anch'esso altamente tossico.
Persone particolarmente sensibilizzate possono mostrare una allergia 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.
[modifica] Citazioni letterarie
- Al nichel è dedicato uno dei racconti de "Il sistema periodico" di Primo Levi.
[modifica] Note
- ^ Ottavio Lurati, Toponymie et géologie, in Quaderni di semantica, anno XXIX, numero 2, dicembre 2008, 446.
- ^ 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. Si veda lamoneta.it.
[modifica] Voci correlate
- Nichelatura
- London Metal Exchange - mercato dei metalli non ferrosi
- Solfato di nichel esaidrato
- Allergia al Nickel
[modifica] Altri progetti
Wikimedia Commons contiene file multimediali su Nichel
Wikizionario contiene la voce di dizionario «nickel»
[modifica] Collegamenti esterni
- (EN) Los Alamos National Laboratory – nichel
- (EN) WebElements.com – Ni
- (EN) EnvironmentalChemistry.com – Ni
- (EN) Articolo su "Nature" sul nichel emesso dalle monete dell'euro
- (EN) London Metal Exchange
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