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Le nickel : élément chimique de numéro atomique 28 (symbole Ni)

Par Yann le 07/08/2017 Ressources > Physique-Chimie > Tout Niveau > Le Tableau Périodique > Le Nickel

Symbole atomique : Ni
Numéro atomique : Z = 28
Principal isotope : A = 58
Structure électronique : (K)2(L)8(M)16(N)2
Configuration électronique : 1s22s22p63s23p63d84s2
Période : 4
Groupe : 10
Famille : métaux de transition
Électronégativité : 1,91
Masse molaire atomique : 58,7 g/mol

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Origine et étymologie du nickel

« Nickel » dérive de l’allemand « Kupfernickel » qui peut se traduire par « cuivre du diable » (kupfer = cuivre et nickel = démon, esprit malin ou diable).

« Kupfernickel » est le surnom qui avait été donné à un minerai dont la couleur évoquait celle du cuivre mais dont l’extraction était impossible à cause, croyait-on, d’une influence démoniaque. Le nom « nickel » est un raccourcissement de « kupfernickel » proposé par le chimiste suédois Axel Frederik Cronstedt qui découvrit cet élément.

La découverte du nickel : un peu d’histoire…

Le nickel est utilisé dans des alliages naturels dès l’Antiquité, mais il n’est identifié comme un élément à part entière qu’en 1751 par le chimiste suédois Axel Frederik Cronstedt. Celui-ci s’intéresse à l’époque au minerai de kupfernickel, qui s’avérera être en réalité de l’arséniure de nickel.

Il montre que, contrairement aux croyances de l’époque, ce minerai ne contient pas de cuivre, et il en isole un métal encore inconnu qu’il baptise « nickel ».

Les isotopes du nickel

Isotopes non radioactifs

 Z = 28 - A = 58Z = 28 - A = 60Z = 28 - A = 61Z = 28 - A = 62Z = 28 - A = 64
Symbole du noyau
Composition du noyau28 protons
30 neutrons
28 protons
32 neutrons
28 protons
33 neutrons
28 protons
34 neutrons
28 protons
36 neutrons
Proportion sur Terre60,077 %26,233 %1,14 %6,634 %0,926 %

Radioisotopes naturels

Il n’existe aucun radioisotope naturel du nickel.

Le nickel sous forme de corps simple

C’est un métal de couleur blanc brillant, presque argenté, magnétique (cependant moins que le fer ou le cobalt) qui n’existe pas dans la nature à l’état natif. Relativement dur, malléable et ductile, il fond à 1453°C et bout à 2800°C.

Quels sont les différents métaux ? Comme on peut l’observer ici, le nickel possède une couleur quelque peu argentée et brillante, qui pourrait faire penser au chrome. Qui sait, c’est peut-être de là que provient l’expression « nickel chrome » !

Il est peu réactif, il ne réagit pas avec l’eau ni avec les bases à température ambiante, il est insensible à la plupart des acides et ne s’oxyde pas en présence du dioxygène de l’air grâce à la protection d’une mince couche d’oxyde.

Le nickel possède également une bonne résistance à la corrosion.

Sa réactivité ne se manifeste qu’à haute température : il peut alors réagir avec le dioxygène pour former de l’oxyde de nickel ainsi qu’avec l’eau pour donner également de l’oxyde de nickel et du dihydrogène.

Il est rarement employé sous forme pure, on l’utilise principalement au sein d’alliages et en particulier dans l’acier inoxydable.

Les ions du nickel en solution aqueuse

L’ion nickel II, de formule Ni2+, est un cation portant deux charges excédentaires positives, colorant sa solution aqueuse en vert. Il peut provenir de la dissolution sels tels que le chlorure de nickel, le sulfate de nickel ou le nitrate de nickel.

En en milieu basique il forme un précipité verdâtre, mais en présence d’un excès d’ammoniac ce précipité se dissout et l’ion nickel forme un complexe bleu.

Extraction du nickel

Les méthodes d’extraction du nickel sont complexes et coûteuses, ce qui explique le prix parfois élevé de cette matière.

Étant le plus souvent retrouvé dans la nature mélangé avec d’autres minerais tels que le fer ou le cuivre, il est nécessaire de séparer ces minerais afin d’exploiter le nickel. On peut alors utiliser une méthode de séparation chimique ou de séparation mécanique pour séparer la majeure partie des minerais.

Afin d’obtenir une séparation plus fine, et donc un minerai plus pure, il est nécessaire d’effectuer un affinage par électrolyse ou par décomposition du nickel carbonylé.

Les principaux producteurs de nickel dans le monde sont :

  • la Russie,
  • la Nouvelle Calédonie,
  • le Canada,
  • l’Australie
  • ou encore l’Afrique du sud.

Son exploitation peut par ailleurs s’avérer source de conflits dans ces zones. En Nouvelle Calédonie par exemple, la très grande fortune tirée de l’industrie du nickel (représentant 846 millions de dollars en exportation), très développé sur l’île, a crée des tensions entre les caldoches, habitants d’origine européenne vivants sur l’île, et les Kanak, habitants autochtones de l’île.

Composés à base de nickel

La pentlandite, de formule (Fe,Ni)9S8, constitue la principal source naturelle de nickel. On peut également citer la garniérite, qui contient une quantité importante de nickel.

Le nickel carbonyle, de formule Ni(CO)4, constitue un liquide incolore, volatil et inflammable. Ses vapeurs sont très toxiques. Non naturel, il est fabriqué par réaction d’un oxyde de carbone sur du nickel finement coupé, réaction catalysée par le soufre.

Utilisation du nickel dans la vie courante !

Comme expliqué précédemment, le nickel n’est que très rarement utilisé pur. Cependant, il est présent dans de nombreux produits du quotidien sous forme d’alliages, c’est-à-dire de mélanges de métaux.

On peut par exemple citer « l’inox », ou « acier inoxydable » (qui ne s’oxyde pas), qui est un alliage composé d’acier, de chrome et de nickel notamment. L’inox trouve son utilité dans le matériel médical, les équipements ménagers (on parle souvent de couverts en inox par exemple) ou dans les outils de production.

On en retrouve également dans les bâtiments ou dans les carrosseries de voitures, trains ou avions. Le nickel sert alors de revêtement électrolytique ou chimique : il permet de protéger les autres métaux (comme les aciers par exemple) contre la corrosion.

Il est possible de retrouver du nickel, toujours sous forme d’alliage (parfois appelés « superalliages base nickel »), dans le domaine de l’électronique. En effet, certaines batteries rechargeables comme celles de nos téléphones ou de nos ordinateurs portables utilisent du nickel. Ces batteries contiennent le plus souvent des poudres de nickel, qui permettent également de réaliser des accumulateurs alcalins ou des piles à combustible.

Le nickel est aussi présent dans certaines pièces de monnaie, comme les pièces de 1 et 2 euros notamment. Aux États-Unis, le terme de « nickel » désigne même une pièce de 5 centimes.


Sources : 
– Eisler’s Encyclopedia of Environmentally Hazardous Priority Chemicals – Ronald Eisler – p 533 à 572
– Site http://www.public.asu.edu/~jpbirk/ – James P Birk – Analyse qualitative de l’ion nickel
– « Chemical elements how they were discovered » – D.N. et V.D. Trifonov p 62 et 63
– « Chemical elements 2nd edition » – David E Newton p 375 à 382

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