Níquel: Propriedades e usos do elemento

O níquel é um metal versátil e resistente à corrosão, amplamente utilizado em setores como o aeroespacial, o de energia e o de manufatura, devido às suas excelentes propriedades mecânicas e à capacidade de formar ligas duráveis.

Introdução a um elemento

O níquel (Ni), que tem número atômico 28, é um elemento metálico de transição, classificado por sua cor branco-prateada e sua forte resistência à corrosão e à oxidação. O níquel é encontrado naturalmente em determinados minerais, incluindo pentlandita, garnierita e laterita. Embora não seja um metal comum na crosta terrestre, ele é altamente valorizado por sua capacidade de produzir uma liga metálica forte e resistente à corrosão, principalmente na produção de aço inoxidável. O níquel foi descoberto em 1751 por Axel Fredrik Cronstedt, um químico sueco.

Propriedades químicas Descrição

O níquel é bastante estável. Isso se deve à formação de uma camada protetora de óxido sobre a superfície do metal. Isso o torna muito útil na presença de materiais corrosivos. As principais propriedades químicas do metal são:

• Propriedade catalítica: A resistência do níquel a ácidos e bases o torna útil em condições ambientais severas.
• Acidez e alcalinidade: Quando reage com ácidos e bases, forma sais solúveis, o que o torna útil em diversas aplicações industriais.
• Liga: O níquel é usado como um componente importante em muitas ligas, como aço inoxidável, nicrômio e Monel, acrescentando a elas excelentes propriedades mecânicas, estabilidade térmica e resistência à corrosão.

Tabela de dados de propriedades físicas

Aqui está uma tabela que resume as propriedades físicas do níquel:

O níquel é um metal duro e dúctil que é um bom condutor de eletricidade. Seu alto ponto de fusão e resistência à corrosão o tornam adequado para aplicações de alta temperatura. Para obter mais informações, consulte a Stanford Advanced Materials (SAM).

Usos comuns

Suas propriedades desejáveis, como alta resistência, maleabilidade e resistência à corrosão, fazem dele um material essencial em muitos setores. Veja abaixo uma explicação de suas aplicações.

Fabricação de aço inoxidável

O níquel é um elemento muito importante na produção de aço inoxidável, no qual geralmente constitui de 8 a 12% do material total. A presença do elemento aumenta significativamente a resistência à corrosão, a força e a durabilidade do aço, oferecendo assim uma aplicação valiosa em condições de alta corrosão, por exemplo, em utensílios de cozinha, fábricas de produtos químicos e edifícios. As propriedades de resistência à ferrugem e às manchas do aço inoxidável podem ser atribuídas principalmente à presença do níquel em utensílios, unidades de pia e equipamentos médicos.

Baterias

O níquel tem aplicações na produção de baterias recarregáveis, especialmente na produção de baterias recarregáveis de Ni-Cd e NiMH. A bateria de Ni-Cd, por exemplo, contém níquel e cádmio como materiais principais, enquanto a bateria de NiMH consiste em níquel, hidreto metálico e alguns outros materiais. As aplicações das baterias de hidreto metálico de níquel incluem ferramentas elétricas, carros HEV e eletrônicos portáteis. Além disso, as aplicações do níquel estão envolvidas na produção de aço inoxidável e algumas ligas.

Moeda

O níquel foi amplamente usado na cunhagem de moedas por muitos séculos, principalmente em ligas de cobre e níquel. As moedas de níquel (5 centavos ou o níquel dos EUA) são projetadas com níquel, principalmente por sua resistência à corrosão e aparência metálica. As moedas de níquel são de longa duração, pois não se desgastam nem corroem quando usadas por várias décadas.

Ligas metálicas

O níquel é amplamente utilizado em diferentes ligas de alto desempenho devido à sua capacidade de aumentar a força, a maleabilidade, a resistência ao calor e a resistência à corrosão. Alguns exemplos de ligas que contêm níquel são:

• Nicromo: Uma liga de alta resistência utilizada em elementos de aquecimento para torradeiras, fornos industriais e fornos.
• Monel: Essa é uma liga composta principalmente de níquel e cobre. O Monel é bastante resistente à ação corrosiva da água do mar e, portanto, é usado em determinados processos químicos e no setor aeroespacial.
• Inconel: Um grupo de ligas de alta temperatura usadas em motores a jato, turbinas a gás e reatores.

A aplicação de níquel em ligas é um dos principais setores das indústrias que exigem um produto forte, duradouro e resistente à corrosão.

Métodos de preparação

O níquel é obtido de seus minérios por dois processos diferentes:

1. Processo pirometalúrgico: Esse processo combina o aquecimento de minérios de níquel em um forno para extrair o níquel de outros elementos. A fundição e o refino são feitos para produzir o matte de níquel. O processamento posterior do produto produz níquel puro.

2. Processo hidrometalúrgico: Os minérios de níquel são processados com a aplicação de soluções ácidas e/ou básicas para dissolver o níquel com a ajuda do processo de lixiviação. Em seguida, o níquel é refinado por meio de refino eletrolítico para obter níquel altamente puro.

Esses processos possibilitam a extração de níquel de seus minérios, e o níquel resultante pode ser usado para várias finalidades.

Produtos industriais relacionados

A versatilidade do níquel o torna insubstituível em vários setores. Algumas aplicações industriais do níquel incluem:

• Aço inoxidável: empregado na indústria automobilística, no setor de construção e na preparação de utensílios de cozinha.
• Catalisadores: O níquel é usado na catalisação de reações que envolvem hidrogenação na indústria química para transformar gorduras insaturadas em gorduras saturadas.
• Revestimento: O níquel é amplamente utilizado em galvanoplastia para cobrir outros metais. Esse processo confere um revestimento resistente à corrosão a artigos como bicicletas, relógios e dispositivos eletrônicos.

A presença do níquel nesses produtos ressalta sua importância para melhorar o desempenho e a longevidade de materiais e equipamentos em vários setores.

Perguntas frequentes

1. Quais são os principais usos do níquel?
O níquel é usado principalmente na produção de aço inoxidável, baterias, moedas e várias ligas. Ele é valorizado por sua força, resistência à corrosão e capacidade de armazenar energia em baterias recarregáveis.

2. Como o níquel é extraído de seus minérios?
O níquel é extraído por meio de métodos pirometalúrgicos (aquecimento e fundição) ou hidrometalúrgicos (lixiviação com ácidos ou soluções alcalinas), seguidos de refino eletrolítico para produzir níquel puro.

3. Quais são as propriedades físicas do níquel?
O níquel é um metal dúctil e duro com alto ponto de fusão (1455°C), alta densidade (8,908 g/cm³) e boa condutividade elétrica (1,43 × 10⁶ S/m).

4. Por que o níquel é usado no aço inoxidável?
O níquel aumenta a força, a resistência à corrosão e a durabilidade do aço inoxidável, tornando-o ideal para uso em setores como construção, automotivo e utensílios de cozinha.

5. Como o níquel contribui para o desempenho das baterias?
O níquel é crucial em baterias recarregáveis devido à sua alta densidade de energia e longa vida útil, contribuindo para o desempenho de veículos híbridos e ferramentas elétricas.