El níquel es un metal brillante de color blanco plateado con un ligero tinte dorado. El níquel pertenece a los metales de transición y es duro y dúctil. La producción mundial de níquel se utiliza actualmente de la siguiente manera: 68% en acero inoxidable; 10% en aleaciones no ferrosas; 9% en galvanoplastia; 7% en acero aleado; 3% en fundiciones; y 4% otros usos (incluidas baterías).
El níquel se extrae tostando a NiO y luego reduciéndolo con carbón. El proceso Mond se utiliza para fabricar níquel puro, en el que el níquel impuro reacciona con el monóxido de carbono (CO) para formar Ni (CO) 4, que luego se descompone a 200 ° C para producir 99,99% de Ni.
Protones y neutrones en Níquel
El níquel es un elemento químico con número atómico 28, lo que significa que hay 28 protones en su núcleo. Número total de protones en el núcleo se llama el número atómico del átomo y se le da el símbolo Z . La carga eléctrica total del núcleo es, por tanto, + Ze, donde e (carga elemental) es igual a 1,602 x 10-19 culombios .
El número total de neutrones en el núcleo de un átomo se llama el número de neutrones del átomo y se le da el símbolo N . Número de neutrones más el número atómico es igual al número de masa atómica: N + Z = A . La diferencia entre el número de neutrones y el número atómico se conoce como exceso de neutrones : D = N – Z = A – 2Z.
Para los elementos estables, suele haber una variedad de isótopos estables. Los isótopos son nucleidos que tienen el mismo número atómico y, por lo tanto, son el mismo elemento, pero difieren en el número de neutrones. Los números de masa de isótopos típicos de níquel son 60; 61; 62; 64.
Principales isótopos del Níquel
El níquel natural se compone de cinco isótopos estables; 58Ni , 60Ni, 61Ni, 62Ni y 64Ni , siendo el 58Ni el más abundante (68,077% de abundancia natural).
El níquel-58 está compuesto por 28 protones, 30 neutrones y 28 electrones. El níquel-58 es el isótopo más abundante de níquel, representando el 68,077% de la abundancia natural.
El níquel-60 está compuesto por 28 protones, 32 neutrones y 28 electrones.
El níquel-61 está compuesto por 28 protones, 33 neutrones y 28 electrones. El níquel-61 es el único isótopo estable de níquel con espín nuclear (I = 3/2), lo que lo hace útil para estudios por espectroscopia EPR.
El níquel-62 está compuesto por 28 protones, 34 neutrones y 28 electrones. El níquel-62 tiene la energía de enlace nuclear media más alta por nucleón de cualquier nucleón, a 8,7946 MeV / nucleón. Su energía de enlace es mayor que el 56Fe y el 58Fe , elementos más abundantes a menudo citados incorrectamente como los que tienen los nucleidos más unidos.
El níquel-64 está compuesto por 28 protones, 36 neutrones y 28 electrones.
Isótopos estables
| Isótopo | Abundancia | Número de neutrones |
| 58Ni | 68,08% | 30 |
| 60Ni | 26,02% | 32 |
| 61Ni | 1,14% | 33 |
| 62Ni | 3,64% | 34 |
| 64Ni | 0,926% | 36 |
Isótopos inestables típicos
| Isótopo | Media vida | Modo de decaimiento | Producto |
| 59Ni | 7,6×104 a | captura de electrones | 59Co |
| 63Ni | 100 a | desintegración beta | 63Cu |
Electrones y configuración electrónica
El número de electrones en un átomo eléctricamente neutro es el mismo que el número de protones en el núcleo. Por lo tanto, el número de electrones en el átomo neutro de níquel es 28. Cada electrón está influenciado por los campos eléctricos producidos por la carga nuclear positiva y los otros electrones negativos (Z – 1) en el átomo.
Dado que el número de electrones y su disposición son responsables del comportamiento químico de los átomos, el número atómico identifica los diversos elementos químicos. La configuración de estos electrones se deriva de los principios de la mecánica cuántica. El número de electrones en las capas de electrones de cada elemento, particularmente la capa de valencia más externa, es el factor principal para determinar su comportamiento de enlace químico. En la tabla periódica, los elementos se enumeran en orden de número atómico creciente Z.
La configuración electrónica del níquel es [Ar] 3d8 4s2 .
Los posibles estados de oxidación son +2,3 .
El estado de oxidación más común del níquel es +2, pero los compuestos de Ni 0 , Ni + y Ni 3+ son bien conocidos, y se han producido y estudiado los estados de oxidación exóticos Ni 2− , Ni 1− y Ni 4+ . El níquel puro, pulverizado para maximizar el área de superficie reactiva, muestra una actividad química significativa, pero las piezas más grandes reaccionan lentamente con el aire en condiciones estándar porque se forma una capa de óxido en la superficie que evita una mayor corrosión (pasivación).
Aleación más importante de Níquel
Las superaleaciones a base de níquel constituyen actualmente más del 50% del peso de los motores de aviones avanzados. Las superaleaciones a base de níquel incluyen aleaciones reforzadas con solución sólida y aleaciones endurecibles por envejecimiento. Las aleaciones endurecibles por envejecimiento consisten en una matriz austenítica (fcc) dispersada con precipitación coherente de un Ni 3(Al, Ti) intermetálico con estructura fcc. Las superaleaciones a base de Ni son aleaciones con níquel como elemento de aleación primario que se prefieren como material de cuchilla en las aplicaciones discutidas anteriormente, en lugar de las superaleaciones a base de Co o Fe. Lo que es significativo para las superaleaciones a base de Ni es su alta resistencia, resistencia a la fluencia y a la corrosión a altas temperaturas. Es común fundir álabes de turbina en forma solidificada direccionalmente o en forma monocristalina. Las palas monocristalinas se utilizan principalmente en la primera fila de la etapa de turbina.
Un protón es una de las partículas subatómicas que forman la materia. En el universo, los protones son abundantes y constituyen aproximadamente la mitad de toda la materia visible. Tiene una carga eléctrica positiva (+ 1e) y una masa en reposo igual a 1,67262 × 10 −27 kg ( 938,272 MeV / c 2 ), marginalmente más ligera que la del neutrón pero casi 1836 veces mayor que la del electrón. El protón tiene un radio cuadrático medio de aproximadamente 0,87 × 10 −15 m, o 0,87 fm, y es un fermión de espín ½.
Los protones existen en los núcleos de los átomos típicos, junto con sus contrapartes neutrales, los neutrones. Los neutrones y protones, comúnmente llamados nucleones , están unidos en el núcleo atómico, donde representan el 99,9 por ciento de la masa del átomo. La investigación en física de partículas de alta energía en el siglo XX reveló que ni el neutrón ni el protón no son los bloques de construcción más pequeños de la materia.
La tabla periódica es una representación tabular de los elementos químicos organizados sobre la base de sus números atómicos, configuraciones electrónicas y propiedades químicas. La configuración electrónica es la distribución de electrones de un átomo o molécula (u otra estructura física) en orbitales atómicos o moleculares. El conocimiento de la configuración electrónica de diferentes átomos es útil para comprender la estructura de la tabla periódica de elementos.
Todo sólido, líquido, gas y plasma está compuesto por átomos neutros o ionizados. Las propiedades químicas del átomo están determinadas por el número de protones, de hecho, por el número y la disposición de los electrones . La configuración de estos electrones se deriva de los principios de la mecánica cuántica. El número de electrones en las capas de electrones de cada elemento, particularmente la capa de valencia más externa, es el factor principal para determinar su comportamiento de enlace químico. En la tabla periódica, los elementos se enumeran en orden de número atómico creciente Z.
Es el principio de exclusión de Pauli que requiere que los electrones de un átomo ocupen diferentes niveles de energía en lugar de que todos se condensen en el estado fundamental. El orden de los electrones en el estado fundamental de los átomos multielectrones comienza con el estado de energía más bajo (estado fundamental) y se mueve progresivamente desde allí hacia arriba en la escala de energía hasta que a cada uno de los electrones del átomo se le ha asignado un conjunto único de números cuánticos. Este hecho tiene implicaciones clave para la construcción de la tabla periódica de elementos.
Las dos primeras columnas en el lado izquierdo de la tabla periódica son donde los s están siendo ocupados subniveles. Debido a esto, las dos primeras filas de la tabla periódica se denominan bloque s . De manera similar, el bloque p son las seis columnas más a la derecha de la tabla periódica, el bloque d son las 10 columnas centrales de la tabla periódica, mientras que el bloque f es la sección de 14 columnas que normalmente se representa separada del cuerpo principal. de la tabla periódica. Podría ser parte del cuerpo principal, pero la tabla periódica sería bastante larga y engorrosa.
En el caso de átomos con muchos electrones, esta notación puede ser larga, por lo que se utiliza una notación abreviada. La configuración electrónica se puede visualizar como los electrones del núcleo, equivalentes al gas noble del período anterior, y los electrones de valencia (por ejemplo, [Xe] 6s2 para el bario).
Estados de oxidación
Los estados de oxidación se representan típicamente por números enteros que pueden ser positivos, cero o negativos. La mayoría de los elementos tienen más de un posible estado de oxidación. Por ejemplo, el carbono tiene nueve posibles estados de oxidación enteros de -4 a +4.
La definición actual del estado de oxidación del Libro de Oro de la IUPAC es:
«El estado de oxidación de un átomo es la carga de este átomo después de la aproximación iónica de sus enlaces heteronucleares …»
y el término número de oxidación es casi sinónimo. Un elemento que no se combina con ningún otro elemento diferente tiene un estado de oxidación de 0. El estado de oxidación 0 ocurre para todos los elementos – es simplemente el elemento en su forma elemental. Un átomo de un elemento en un compuesto tendrá un estado de oxidación positivo si se le han eliminado electrones. De manera similar, la adición de electrones da como resultado un estado de oxidación negativo. También hemos distinguido entre los estados de oxidación posibles y comunes de cada elemento. Por ejemplo, el silicio tiene nueve posibles estados de oxidación enteros de -4 a +4, pero solo -4, 0 y +4 son estados de oxidación comunes.
Resumen
| Elemento | Níquel |
| Numero de protones | 28 |
| Número de neutrones (isótopos típicos) | 60; 61; 62; 64 |
| Numero de electrones | 28 |
| Configuración electronica | [Ar] 3d8 4s2 |
| Estados de oxidación | +2,3 |
Fuente: www.luciteria.com
Otras propiedades del Níquel
