Elemento químico · metal de transición
Níquel
Resistente a la corrosión; se usa en acuñación de monedas y acero inoxidable.
Propiedades rápidas
- Nº atómico
- 28
- Peso atómico
- 58.693
- Grupo
- 10
- Periodo
- 4
- Estado
- sólido
- Bloque
- D
- Valencia
- +2
- Tipo
- metal de transición
Qué es el níquel
El níquel (Ni) es el elemento número 28, un metal de transición blanco plateado, duro y muy resistente a la corrosión. Su mayor consumidor es el acero inoxidable: cerca de dos tercios del níquel mundial acaban en aleaciones inox que no se oxidan. También es la base de baterías recargables —desde las NiMH hasta los cátodos de las de ion-litio de los coches eléctricos— y de muchas monedas. Es uno de los cuatro metales ferromagnéticos a temperatura ambiente, junto al hierro, el cobalto y el gadolinio.
Para qué sirve el níquel
Acero inoxidable
El níquel se utiliza ampliamente en la producción de acero inoxidable, mejorando su resistencia a la corrosión y su dureza. Esto es crucial en aplicaciones que van desde utensilios de cocina hasta estructuras arquitectónicas.
Baterías recargables
Las baterías de níquel-cadmio (NiCd) y níquel-metal hidruro (NiMH) son comunes en dispositivos electrónicos portátiles, ofreciendo una fuente de energía recargable y duradera.
Monedas
El níquel se usa en la acuñación de monedas debido a su resistencia al desgaste y su atractivo brillo, siendo un componente clave en muchas monedas modernas.
Catalizadores industriales
En la industria química, el níquel actúa como catalizador en procesos como la hidrogenación de aceites, mejorando la eficiencia de las reacciones químicas.
Enzimas biológicas
En el ámbito biológico, el níquel es un componente esencial de ciertas enzimas, participando en procesos metabólicos en algunos microorganismos.
Datos del níquel
- Número atómico (Z)
- 28
- Masa atómica
- 58,693 u
- Punto de fusión
- 1455 °C
- Punto de ebullición
- 2913 °C
- Densidad
- 8,908 g/cm³
- Electronegatividad (Pauling)
- 1,91
- Radio atómico
- 124 pm
- Energía de 1ª ionización
- 737,1 kJ/mol
- Afinidad electrónica
- 112 kJ/mol
- Dureza (Mohs)
- 4
- Estructura cristalina
- cúbica centrada en las caras (FCC)
- Color / aspecto
- blanco-plateado con leve tinte dorado
- Origen del nombre
- del alemán «Kupfernickel» (literalmente «cobre del diablo»)
- Descubrimiento
- 1751 · Axel Fredrik Cronstedt (Suecia)
Propiedades del níquel
Propiedades físicas
El níquel es un metal de color blanco plateado con un ligero tono dorado. Es denso, con una densidad de aproximadamente 8.9 g/cm³, y tiene un punto de fusión notablemente alto de 1455 °C. Es un buen conductor de electricidad y calor, lo que lo hace útil en aplicaciones eléctricas y térmicas.
Propiedades químicas
Químicamente, el níquel es moderadamente reactivo. Puede formar compuestos con oxígeno y azufre, y sus estados de oxidación más comunes son +2 y +3. Aunque es resistente a la corrosión, puede reaccionar lentamente con ácidos fuertes. No es particularmente peligroso, pero los compuestos de níquel pueden ser tóxicos si se inhalan o ingieren en grandes cantidades.
Configuración electrónica
La configuración electrónica abreviada del níquel es:
[Ar] 3d⁸ 4s²
En notación desarrollada completa:
1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁸ 4s²
El níquel distribuye sus 28 electrones siguiendo las reglas de Aufbau, Hund y el principio de exclusión de Pauli. Los electrones del último nivel energético (los electrones de valencia) son los responsables de las propiedades químicas del elemento.
Estados de oxidación y valencias del níquel
| Estado | Ejemplo(s) | Frecuencia |
|---|---|---|
| 0 | Ni(CO)₄ (tetracarbonilo de níquel) | raro, sólo en complejos |
| +1 | K₄[Ni₂(CN)₆] | muy raro |
| +2 | NiO, NiCl₂, Ni(OH)₂, NiSO₄ | principal |
| +3 | NiOOH (oxihidróxido, en baterías NiMH/NiCd) | secundario |
| +4 | NiO₂, K₂NiF₆ | raro |
Si lo que necesitas es formular, en la página de la valencia del níquel está cada estado de oxidación con su ejemplo resuelto y de dónde sale a partir de la configuración electrónica.
Historia del níquel
El níquel fue identificado por primera vez en 1751 por el químico sueco Axel Fredrik Cronstedt, quien aisló el metal mientras investigaba un mineral conocido como kupfernickel. Este nombre, que significa 'cobre del diablo', se debía a que los mineros alemanes creían que el mineral contenía cobre, pero no podían extraerlo. Cronstedt descubrió que contenía un nuevo elemento, al que llamó níquel, derivado de la palabra alemana 'Nickel'.
Cómo se obtiene el níquel
El níquel se extrae principalmente de dos tipos de menas: sulfuros (pentlandita, (Ni,Fe)₉S₈) en yacimientos profundos y lateritas oxidadas (garnierita) en zonas tropicales. Tras el tostado y la fusión se obtiene una matta de Ni-Cu-Fe que se purifica por proceso Mond: el níquel reacciona con monóxido de carbono a 50 °C formando tetracarbonilo de níquel volátil, Ni(CO)₄, que al calentarse a 230 °C se descompone otra vez en níquel puro (99,99 %) y CO. Canadá, Rusia, Indonesia, Filipinas y Australia concentran la producción mundial.
Compuestos habituales
| Fórmula | Nombre | Descripción |
|---|---|---|
| NiO | Óxido de níquel(II) | Un compuesto utilizado en la fabricación de baterías y como catalizador en procesos químicos. |
| NiCl2 | Cloruro de níquel(II) | Se emplea en galvanoplastia y como precursor en la síntesis de otros compuestos de níquel. |
| NiSO4 | Sulfato de níquel(II) | Utilizado en galvanoplastia y en la producción de catalizadores y pigmentos. |
| Ni(CO)4 | Tetracarbonilo de níquel | Un compuesto volátil usado en la purificación de níquel a través del proceso Mond. |
Dónde se encuentra el níquel
El níquel es relativamente abundante en la corteza terrestre, encontrándose principalmente en minerales como la pentlandita y la garnierita. También se halla en meteoritos, lo que indica su presencia en el universo. En la Tierra, se extrae principalmente en Canadá, Rusia y Australia, siendo un componente esencial en diversas aleaciones y productos industriales.
Isótopos del níquel
| Isótopo | Masa | Abundancia | Vida media |
|---|---|---|---|
| Ni-58 | 57,9353 u | 68,08 % | estable |
| Ni-60 | 59,9308 u | 26,22 % | estable |
| Ni-61 | 60,9311 u | 1,14 % | estable |
| Ni-62 | 61,9283 u | 3,63 % | estable |
| Ni-64 | 63,9280 u | 0,93 % | estable |
| Ni-63 | 62,9297 u | — | 100,1 años |
Curiosidades sobre el níquel
-
El níquel es uno de los cinco elementos que son ferromagnéticos a temperatura ambiente, junto con el hierro, el cobalto, el gadolinio y el disprosio.
-
A pesar de su uso en monedas, el níquel puro rara vez se utiliza debido a su dureza. Las monedas suelen ser aleaciones de níquel y otros metales.
-
El níquel es esencial para la vida de algunas bacterias y plantas, ya que forma parte de las enzimas que catalizan reacciones importantes en su metabolismo.
El níquel en la tabla periódica
- Tipo: metal de transición.
- Grupo: grupo 10 (metales de transición).
- Periodo: 4.
- Bloque: D (el último electrón se aloja en un orbital de tipo d).
- Valencia principal: +2.
Compara con el resto de metales de transición o con los elementos del periodo 4.
Diferencias entre níquel y cobalto
Níquel y cobalto son vecinos del periodo 4 y comparten ferromagnetismo, brillo plateado y valencias +2 y +3, pero hay diferencias claras. El cobalto es algo más denso (8,90 frente a 8,91 g/cm³ del Ni, prácticamente iguales) pero presenta colores más intensos en disolución (rosa Co²⁺, azul CoCl₂ anhidro). El níquel da disoluciones verdes y es más resistente a la corrosión en medios neutros, mientras que el cobalto se usa preferentemente en aleaciones a alta temperatura (superaleaciones, imanes Alnico) y en baterías de ion-litio (cátodos NMC y NCA).
Consulta también la ficha completa del cobalto (Co).
Otros elementos del grupo 10 (metales de transición)
Otros elementos del periodo 4
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Errores frecuentes en exámenes (EBAU / ESO)
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⚠Dar al níquel siempre valencia +2.
Aunque +2 es la valencia principal y la que se pide en formulación de ESO, el níquel presenta también +3 en compuestos relevantes como el NiOOH (oxihidróxido de níquel) presente en las baterías NiMH y NiCd. En Bachillerato y EBAU conviene mencionar ambos estados.
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⚠Confundir el níquel con la moneda «de níquel».
Las monedas modernas no son níquel puro: son aleaciones cuproníquel (típicamente 75 % Cu + 25 % Ni). El níquel puro es demasiado duro y caro para acuñación masiva.
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⚠Decir que el níquel se oxida fácilmente como el hierro.
El níquel forma una capa pasivante de NiO en su superficie que impide la oxidación interna. Por eso se usa precisamente para galvanizar y proteger el acero contra la corrosión (niquelado).
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⚠Asumir que el níquel es paramagnético.
El níquel es ferromagnético a temperatura ambiente, junto con el hierro, el cobalto y el gadolinio. Pierde el ferromagnetismo por encima de su punto de Curie, a 358 °C, y pasa a ser paramagnético.