Níquel: Elemento Propiedades y usos

El níquel es un metal versátil y resistente a la corrosión muy utilizado en industrias como la aeroespacial, la energética y la manufacturera, debido a sus excelentes propiedades mecánicas y a su capacidad para formar aleaciones duraderas.

Introducción a un elemento

El níquel (Ni), que tiene un número atómico de 28, es un elemento metálico de transición, clasificado por su color blanco plateado y su fuerte resistencia a la corrosión y la oxidación. El níquel se encuentra de forma natural en ciertos minerales, como la pentlandita, la garnierita y la laterita. Aunque no es un metal común en la corteza terrestre, es muy apreciado por su capacidad para producir una aleación metálica fuerte y resistente a la corrosión, sobre todo en la producción de acero inoxidable. El níquel fue descubierto en 1751 por Axel Fredrik Cronstedt, químico sueco.

Propiedades químicas Descripción

El níquel es bastante estable. Esto se debe a la formación de una capa protectora de óxido sobre la superficie del metal. Esto lo hace muy útil en presencia de materiales corrosivos. Las principales propiedades químicas del metal son

• Propiedad catalítica: La resistencia del níquel a los ácidos y las bases lo hace útil en condiciones ambientales severas.
• Acidez y Alcalinidad: Cuando reacciona con ácidos y bases, forma sales solubles, lo que lo hace útil en diversas aplicaciones industriales.
• Aleación: El níquel se utiliza como componente importante en muchas aleaciones como el acero inoxidable, el nicromo y el Monel, añadiéndoles excelentes propiedades mecánicas, estabilidad térmica y resistencia a la corrosión.

Tabla de datos de propiedades físicas

A continuación se muestra una tabla que resume las propiedades físicas del níquel:

El níquel es un metal duro y dúctil, buen conductor de la electricidad. Su elevado punto de fusión y su resistencia a la corrosión lo hacen adecuado para aplicaciones de alta temperatura. Para más información, consulte Stanford Advanced Materials (SAM).

Usos comunes

Sus propiedades deseables, como su gran resistencia, maleabilidad y resistencia a la corrosión, lo convierten en un material esencial en muchas industrias. A continuación se explican sus aplicaciones.

Fabricación de acero inoxidable

El níquel es un elemento muy importante en la producción de acero inoxidable, en la que suele constituir entre el 8 y el 12% del material total. La presencia de este elemento aumenta significativamente la resistencia a la corrosión, la fuerza y la durabilidad del acero, por lo que ofrece una valiosa aplicación en condiciones de alta corrosión, por ejemplo, en utensilios de cocina, fábricas químicas y edificios. Las propiedades anticorrosión y antimanchas del acero inoxidable se deben principalmente a la presencia de níquel en utensilios, fregaderos y equipos médicos.

Baterías

El níquel tiene aplicaciones en la fabricación de pilas recargables, especialmente en la producción de pilas recargables de Ni-Cd y NiMH. La pila de Ni-Cd, por ejemplo, contiene níquel y cadmio como materiales principales, mientras que la pila de NiMH se compone de níquel, hidruro metálico y algunos otros materiales. Entre las aplicaciones de las pilas de níquel e hidruro metálico se encuentran las herramientas eléctricas, los coches HEV y la electrónica portátil. Además, las aplicaciones del níquel están relacionadas con la producción de acero inoxidable y algunas aleaciones.

Acuñación de monedas

El níquel se utilizó ampliamente en la acuñación de monedas durante muchos siglos, sobre todo en aleaciones de cobre y níquel. Las monedas de níquel (5 céntimos, o el níquel estadounidense) se diseñan utilizando níquel, principalmente por su resistencia a la corrosión y su aspecto metálico. Las monedas de níquel son duraderas, ya que no se desgastan ni corroen cuando se utilizan durante varias décadas.

Aleaciones

El níquel se utiliza ampliamente en diferentes aleaciones de alto rendimiento por su capacidad para aumentar la resistencia, maleabilidad, resistencia al calor y resistencia a la corrosión. Algunos ejemplos de aleaciones que contienen níquel son:

• Nicromo: Aleación de alta resistencia utilizada en elementos calefactores para tostadoras, hornos industriales y hornos.
• Monel: Se trata de una aleación compuesta principalmente de níquel y cobre. El monel es bastante resistente a la acción corrosiva del agua de mar, por lo que se utiliza en determinados procesos químicos y en la industria aeroespacial.
• Inconel: Grupo de aleaciones de alta temperatura utilizadas en motores a reacción, turbinas de gas y reactores.

La aplicación del níquel en aleaciones es uno de los sectores fundamentales para las industrias que requieren un producto fuerte, duradero y resistente a la corrosión.

Métodos de preparación

El níquel se obtiene a partir de sus minerales mediante dos procesos diferentes:

1. Proceso pirometalúrgico: Este proceso combina el calentamiento de los minerales de níquel en el interior de un horno para extraer el níquel de otros elementos. La fundición y el refinado se realizan para obtener níquel mate. El tratamiento posterior del producto da níquel puro.

2. Proceso hidrometalúrgico: Los minerales de níquel se procesan con una aplicación de soluciones ácidas y/o básicas para disolver el níquel con la ayuda del proceso de lixiviación. A continuación, el níquel se refina mediante refinado electrolítico para obtener níquel de gran pureza.

Estos procesos hacen posible la extracción de níquel a partir de sus minerales, y el níquel resultante puede utilizarse para diversos fines.

Productos industriales relacionados

La versatilidad del níquel lo hace insustituible en diversos sectores. Algunas aplicaciones industriales del níquel son

• Acero inoxidable: empleado en la industria automovilística, el sector de la construcción y la preparación de utensilios de cocina.
• Catalizadores: El níquel se utiliza para catalizar reacciones de hidrogenación en la industria química para convertir grasas insaturadas en saturadas.
• Galvanoplastia: El níquel se utiliza sobre todo en galvanoplastia para recubrir otros metales. Este proceso confiere un revestimiento resistente a la corrosión a artículos como bicicletas, relojes y aparatos electrónicos.

La presencia del níquel en estos productos subraya su importancia para mejorar el rendimiento y la longevidad de materiales y equipos en múltiples sectores.

Preguntas más frecuentes

1. ¿Cuáles son los principales usos del níquel?
El níquel se utiliza principalmente en la producción de acero inoxidable, baterías, monedas y diversas aleaciones. Se valora por su fuerza, resistencia a la corrosión y capacidad para almacenar energía en baterías recargables.

2. ¿Cómo se extrae el níquel de sus minerales?
El níquel se extrae mediante métodos pirometalúrgicos (calentamiento y fundición) o hidrometalúrgicos (lixiviación con ácidos o soluciones alcalinas), seguidos de un refinado electrolítico para producir níquel puro.

3. ¿Cuáles son las propiedades físicas del níquel?
El níquel es un metal dúctil y duro con un punto de fusión elevado (1455 °C), una densidad alta (8,908 g/cm³) y una buena conductividad eléctrica (1,43 × 10⁶ S/m).

4. ¿Por qué se utiliza el níquel en el acero inoxidable?
El níquel mejora la fuerza, la resistencia a la corrosión y la durabilidad del acero inoxidable, por lo que es ideal para su uso en industrias como la construcción, la automoción y los utensilios de cocina.

5. 5. ¿Cómo contribuye el níquel al rendimiento de las pilas?
El níquel es crucial en las baterías recargables por su alta densidad energética y su larga vida útil, lo que contribuye al rendimiento de los vehículos híbridos y las herramientas eléctricas.