Le nickel est un métal brillant blanc argenté avec une légère teinte dorée. Le nickel fait partie des métaux de transition et est dur et ductile. La production mondiale de nickel est actuellement utilisée comme suit: 68 % en acier inoxydable; 10 % en alliages non ferreux; 9 % en galvanoplastie; 7 % en acier allié; 3 % dans les fonderies; et 4 % d’autres utilisations (y compris les piles).
Le nickel est extrait par torréfaction en NiO puis réduction avec du carbone. Le procédé Mond est utilisé pour fabriquer du nickel pur, dans lequel le nickel impur réagit avec le monoxyde de carbone (CO) pour former Ni(CO)4, qui est ensuite décomposé à 200°C pour donner 99,99 % de Ni.
Protons et neutrons dans le Nickel
Le nickel est un élément chimique de numéro atomique 28, ce qui signifie qu’il y a 28 protons dans son noyau. Le nombre total de protons dans le noyau est appelé le numéro atomique de l’atome et reçoit le symbole Z. La charge électrique totale du noyau est donc +Ze, où e (charge élémentaire) vaut 1 602 x 10-19 coulombs.
Le nombre total de neutrons dans le noyau d’un atome est appelé le nombre de neutrons de l’atome et reçoit le symbole N. Le nombre de neutrons plus le numéro atomique est égal au nombre de masse atomique: N+Z=A. La différence entre le nombre de neutrons et le numéro atomique est appelée excès de neutrons: D = N – Z = A – 2Z.
Pour les éléments stables, il existe généralement une variété d’isotopes stables. Les isotopes sont des nucléides qui ont le même numéro atomique et sont donc le même élément, mais diffèrent par le nombre de neutrons. Les nombres de masse des isotopes typiques du nickel sont de 60; 61; 62; 64.
Principaux isotopes du Nickel
Le nickel naturel est composé de cinq isotopes stables: 58Ni, 60Ni, 61Ni, 62Ni et 64Ni, le 58Ni étant le plus abondant (68,077 % d’abondance naturelle).
Le nickel-58 est composé de 28 protons, 30 neutrons et 28 électrons. Le nickel-58 est l’isotope le plus abondant du nickel, représentant 68,077 % de l’abondance naturelle.
Le nickel-60 est composé de 28 protons, 32 neutrons et 28 électrons.
Le nickel-61 est composé de 28 protons, 33 neutrons et 28 électrons. Le nickel-61 est le seul isotope stable du nickel à spin nucléaire (I = 3/2), ce qui le rend utile pour les études par spectroscopie RPE.
Le nickel-62 est composé de 28 protons, 34 neutrons et 28 électrons. Le nickel-62 a l’énergie de liaison nucléaire moyenne la plus élevée par nucléon de tous les nucléides, à 8,7946 MeV/nucléon. Son énergie de liaison est supérieure à la fois au 56Fe et au 58Fe, éléments plus abondants souvent cités à tort comme ayant les nucléides les plus étroitement liés.
Le nickel-64 est composé de 28 protons, 36 neutrons et 28 électrons.
Isotopes stables
| Isotope | Abondance | Nombre de neutrons |
| 58Ni | 68,08 % | 30 |
| 60Ni | 26,02 % | 32 |
| 61Ni | 1,14 % | 33 |
| 62Ni | 3,64 % | 34 |
| 64Ni | 0,926 % | 36 |
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Isotopes instables typiques
| Isotope | Demi-vie | Mode de décomposition | Produit |
| 59Ni | 7,6×104 a | capture d’électrons | 59Co |
| 63Ni | 100 a | désintégration bêta | 63Cu |
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Électrons et configuration électronique
Le nombre d’électrons dans un atome électriquement neutre est le même que le nombre de protons dans le noyau. Par conséquent, le nombre d’électrons dans l’atome neutre de nickel est de 28. Chaque électron est influencé par les champs électriques produits par la charge nucléaire positive et les autres (Z – 1) électrons négatifs de l’atome.
Puisque le nombre d’électrons et leur disposition sont responsables du comportement chimique des atomes, le numéro atomique identifie les différents éléments chimiques. La configuration de ces électrons découle des principes de la mécanique quantique. Le nombre d’électrons dans les couches d’électrons de chaque élément, en particulier la couche de valence la plus externe, est le principal facteur déterminant son comportement de liaison chimique. Dans le tableau périodique, les éléments sont classés par ordre croissant de numéro atomique Z.
La configuration électronique du nickel est [Ar] 3d8 4s2.
Les états d’oxydation possibles sont +2,3.
L’état d’oxydation le plus courant du nickel est +2, mais les composés de Ni0, Ni+ et Ni3+ sont bien connus, et les états d’oxydation exotiques Ni2−, Ni1− et Ni4+ ont été produits et étudiés . Le nickel pur, réduit en poudre pour maximiser la surface réactive, présente une activité chimique importante, mais les pièces plus grosses réagissent lentement avec l’air dans des conditions standard car une couche d’oxyde se forme à la surface et empêche toute corrosion supplémentaire (passivation).
Alliage de Nickel le plus important
Les superalliages à base de nickel constituent actuellement plus de 50 % du poids des moteurs d’avions avancés. Les superalliages à base de nickel comprennent les alliages renforcés en solution solide et les alliages durcissables par vieillissement. Les alliages durcissables par vieillissement consistent en une matrice austénitique (fcc) dispersée avec précipitation cohérente d’un Ni3(Al,Ti) intermétallique de structure fcc. Les superalliages à base de Ni sont des alliages avec du nickel en tant qu’élément d’alliage principal qui sont préférés comme matériau de lame dans les applications décrites précédemment, plutôt que des superalliages à base de Co ou de Fe. Ce qui est important pour les superalliages à base de Ni, c’est leur résistance élevée, leur résistance au fluage et à la corrosion à haute température. Il est courant de couler des aubes de turbine sous forme solidifiée directionnellement ou sous forme monocristalline. Les aubes monocristallines sont principalement utilisées dans la première rangée de l’étage de turbine.
Un proton est l’une des particules subatomiques qui composent la matière. Dans l’univers, les protons sont abondants, constituant environ la moitié de toute la matière visible. Il a une charge électrique positive (+1e) et une masse au repos égale à 1,67262 × 10−27 kg ( 938,272 MeV/c2) — légèrement plus léger que celui du neutron mais près de 1836 fois supérieur à celui de l’électron. Le proton a un rayon carré moyen d’environ 0,87 × 10−15 m, ou 0,87 fm, et c’est un spin – ½ fermion.
Les protons existent dans les noyaux des atomes typiques, avec leurs homologues neutres, les neutrons. Les neutrons et les protons, communément appelés nucléons, sont liés ensemble dans le noyau atomique, où ils représentent 99,9 % de la masse de l’atome. Les recherches en physique des particules de haute énergie au XXe siècle ont révélé que ni le neutron ni le proton ne sont le plus petit élément constitutif de la matière.
Le tableau périodique est un affichage tabulaire des éléments chimiques organisés en fonction de leurs numéros atomiques, de leurs configurations électroniques et de leurs propriétés chimiques. La configuration électronique est la distribution des électrons d’un atome ou d’une molécule (ou d’une autre structure physique) dans des orbitales atomiques ou moléculaires. La connaissance de la configuration électronique des différents atomes est utile pour comprendre la structure du tableau périodique des éléments.
Chaque solide, liquide, gaz et plasma est composé d’atomes neutres ou ionisés. Les propriétés chimiques de l’atome sont déterminées par le nombre de protons, en fait, par le nombre et la disposition des électrons. La configuration de ces électrons découle des principes de la mécanique quantique. Le nombre d’électrons dans les couches d’électrons de chaque élément, en particulier la couche de valence la plus externe, est le principal facteur déterminant son comportement de liaison chimique. Dans le tableau périodique, les éléments sont classés par ordre croissant de numéro atomique Z.
C’est le principe d’exclusion de Pauli qui exige que les électrons d’un atome occupent différents niveaux d’énergie au lieu qu’ils se condensent tous dans l’état fondamental. L’ordre des électrons dans l’état fondamental des atomes multiélectrons commence par l’état d’énergie le plus bas (état fondamental) et se déplace progressivement de là vers le haut de l’échelle d’énergie jusqu’à ce que chacun des électrons de l’atome se soit vu attribuer un ensemble unique de nombres quantiques. Ce fait a des implications essentielles pour la construction du tableau périodique des éléments.
Les deux premières colonnes sur le côté gauche du tableau périodique sont celles où les sous-couches s sont occupées. Pour cette raison, les deux premières lignes du tableau périodique sont étiquetées le bloc s. De même, le bloc p sont les six colonnes les plus à droite du tableau périodique, le bloc d est les 10 colonnes du milieu du tableau périodique, tandis que le bloc f est la section de 14 colonnes qui est normalement représentée comme détachée du corps principal. du tableau périodique. Il pourrait faire partie du corps principal, mais alors le tableau périodique serait plutôt long et encombrant.
Pour les atomes avec de nombreux électrons, cette notation peut devenir longue et donc une notation abrégée est utilisée. La configuration électronique peut être visualisée comme les électrons de cœur, équivalents au gaz noble de la période précédente, et les électrons de valence (par exemple [Xe] 6s2 pour le baryum).
États d’oxydation
Les états d’oxydation sont généralement représentés par des nombres entiers qui peuvent être positifs, nuls ou négatifs. La plupart des éléments ont plus d’un état d’oxydation possible. Par exemple, le carbone a neuf états d’oxydation entiers possibles de -4 à +4.
La définition actuelle de l’état d’oxydation du livre d’or IUPAC est:
« L’état d’oxydation d’un atome est la charge de cet atome après approximation ionique de ses liaisons hétéronucléaires… »
et le terme nombre d’oxydation est presque synonyme. Un élément qui n’est combiné à aucun autre élément différent a un état d’oxydation de 0. L’état d’oxydation 0 se produit pour tous les éléments – c’est simplement l’élément sous sa forme élémentaire. Un atome d’un élément dans un composé aura un état d’oxydation positif s’il a eu des électrons retirés. De même, l’ajout d’électrons entraîne un état d’oxydation négatif. Nous avons également distingué les états d’oxydation possibles et communs de chaque élément. Par exemple, le silicium a neuf états d’oxydation entiers possibles de -4 à +4, mais seuls -4, 0 et +4 sont des états d’oxydation communs.
Résumé
| Élément | Nickel |
| Nombre de protons | 28 |
| Nombre de neutrons (isotopes typiques) | 60; 61; 62; 64 |
| Nombre d’électrons | 28 |
| Configuration électronique | [Ar] 3d8 4s2 |
| États d’oxydation | +2,3 |
Source : www.luciteria.com
Autres propriétés du Nickel
