Nickel

Le nickel est un élément chimique, de symbole Ni et de numéro atomique 28.


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Cancérogène chimique - Élément chimique - Produit chimique - Matériau - Métal de transition - Métal - Oligo-élément - Cancérogène du groupe 2B du CIRC

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Nickel
CobaltNickelCuivre
  Structure cristalline cubique

28
Ni
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
                                                               
                                   
Ni
Pd
Table complèteTable étendue
Informations générales
Nom, Symbole, Numéro Nickel, Ni, 28
Série chimique métaux de transition
Groupe, Période, Bloc 10, 4, d
Masse volumique 8, 902 g·cm-3 (25 °C) [1]
Dureté 4
Couleur Blanc argenté, reflet gris
N° CAS 7440-02-0
N° EINECS 231-111-4
Propriétés atomiques
Masse atomique 58, 6934 ± 0, 0002 u[1]
Rayon atomique (calc) 135 pm (149 pm)
Rayon de covalence 1, 24 ± 0, 04 Å [2]
Rayon de Van der Waals 163 pm
Configuration électronique [Ar] 3d8 4s2
Électrons par niveau d'énergie 2, 8, 16, 2
État (s) d'oxydation 2, 3
Oxyde faiblement basique
Structure cristalline Cubique face centrée
Propriétés physiques
État ordinaire solide (ferromagnétique)
Point de fusion 1 455 °C [1]
Point d'ébullition 2 913 °C [1]
Énergie de fusion 17, 47 kJ·mol-1
Énergie de vaporisation 370, 4 kJ·mol-1
Volume molaire 6, 59×10-6 m3·mol-1
Pression de vapeur 237 Pa
à 1 452, 85 °C
Vitesse du son 4 970 m·s-1 à 20 °C
Divers
Électronégativité (Pauling) 1, 91
Chaleur massique 440 J·kg-1·K-1 à 20 °C[3]
Conductivité électrique 14, 3×106 S·m-1
Conductivité thermique 90, 7 W·m-1·K-1
Solubilité sol. dans HNO3,

HCl + ions Pt (IV) [4],

HCl + H2O2 [5]
Énergies d'ionisation[1]
1re : 7, 6398 eV 2e : 18, 16884 eV
3e : 35, 19 eV 4e : 54, 9 eV
5e : 76, 06 eV 6e : 108 eV
7e : 133 eV 8e : 162 eV
9e : 193 eV 10e : 224, 6 eV
11e : 321, 0 eV 12e : 352 eV
13e : 384 eV 14e : 430 eV
15e : 464 eV 16e : 499 eV
17e : 571, 08 eV 18e : 607, 06 eV
19e : 1 541 eV 20e : 1 648 eV
21e : 1 756 eV 22e : 1 894 eV
23e : 2 011 eV 24e : 2 131 eV
25e : 2 295 eV 26e : 2 399, 2 eV
27e : 10 288, 8 eV 28e : 10 775, 40 eV
Isotopes les plus stables
iso AN Période MD Ed PD
MeV
56Ni {syn. } 6, 077 j ε 2, 136 56Co
58Ni 68, 0769 %[1] >4×1019 a ε
59Ni {syn. } 76 000 a ε 1, 072 59Co
60Ni 26, 10 %[6] stable avec 32 neutrons
61Ni 1, 13 %[6] stable avec 33 neutrons
62Ni 3, 59 %[6] stable avec 34 neutrons
63Ni {syn. } 100, 1 a β- 2, 137 63Cu
64Ni 0, 91 %[6] stable avec 36 neutrons
Précautions
SIMDUT[7]
D2A : Matière très toxique ayant d'autres effets toxiques
D2A, D2B,
SGH[8]
SGH08 : Sensibilisant, mutagène, cancérogène, reprotoxique
Attention
H317, H351,
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Le nickel est un élément chimique, de symbole Ni et de numéro atomique 28.

Caractéristiques notables

Le nickel est un métal blanc argenté qui possède un éclat poli. Il est membre du groupe du fer. C'est un métal ductile (malléable). On le trouve sous forme combinée au soufre dans la millérite, à l'arsenic dans la nickéline.

Grâce à sa résistance à l'oxydation ainsi qu'à la corrosion, il est utilisé dans les pièces de monnaie, pour le plaquage du fer, du cuivre, du laiton, dans certaines combinaisons chimiques et dans certains alliages. Il est ferromagnétique, et est souvent accompagné de cobalt. Il est spécifiquement apprécié pour les alliages qu'il forme.

Histoire

L'utilisation du nickel est particulièrement ancienne, et on peut le remonter jusqu'à 3500 av. J. -C. Des bronzes trouvés en Syrie possèdent une teneur en nickel jusqu'à 2 %. De plus d'anciens manuscrits chinois suggèrent que «le cuivre blanc» était utilisé en Chine entre le XVIIIe siècle av. J. -C. et le XVe siècle av. J. -C. . Cependant vu que le minerai de nickel était fréquemment confondu avec celui d'argent, sa connaissance et ses usages ne seront développés que énormément plus tard.

La niccolite, minerai de nickel, était particulièrement appréciée pour sa capacité à colorer le verre en vert. En 1751, le Baron Axel Frederik Cronstedt essaya d'extraire du cuivre de ce Kupfernickel, «cuivre du diable», et obtint à la place un métal blanc qu'il nomma nickel.

Aux États-Unis, nickel ou nick, dans le langage populaire désigna en premier lieu le cent Indien de cupro-nickel, introduit en 1859. En 1865, la désignation se transféra à la pièce de trois cents, et l'année suivante à la pièce de cinq cents dite Shield (Armoiries). La première pièce de monnaie de nickel pur est suisse et date de 1881[9].

L'utilisation du nickel dans les aciers utilisés pour les blindages lors de la Seconde Guerre mondiale a pu entraîner chez les divers belligérants des restrictions dans son utilisation dans les pièces de monnaie.

Signalons que le nickel fait la fortune de la Nouvelle-Calédonie, le territoire possédant à lui tout seul à peu près 30 % des réserves mondiales, découvertes par l'ingénieur Jules Garnier en 1864. Le plus gros projet métallurgique au monde est aujourd'hui en construction en Nouvelle-Calédonie. D'autres gisements importants sont exploités en Russie, dans la région de Norilsk.

Toxicité

Le CIRC (Centre International de Recherche sur le Cancer) classe le nickel dans les substances envisageablement cancérogènes pour l'homme. L'exposition chronique au nickel est un facteur de risque du cancer du poumon, inscrit à ce titre dans les tableaux de maladies professionnelles.

Le nickel est le plus allergisant de l'ensemble des métaux. Plus de 12 % de la population y est allergique, dont une majorité de femmes. La réaction la plus fréquente est une dermatite de contact génèrées par un bracelet de montre, des bijoux fantaisie, des accessoires vestimentaires (boucles, boutons, fermetures éclair, etc. ). Pour cette raison, le nickel a été exclu de l'alliage utilisé pour les nouvelles pièces de monnaie européennes. Il y a des polémiques sur l'utilisation du nickel dans les amalgames dentaires.

Contamination environnementale

Dans le monde : Le rejet annuel dans l'atmosphère serait de 24 000 à 87 000 tonnes/an (selon les évaluations), et il faut y ajouter les 26 000 tonnes chaque année émises par les volcans ou issues de l'érosion éolienne [10].

Le taux de nickel dans la mer fluctue selon les lieux du globe ; de 0, 12 à 0, 70 microgramme par litre avec une moyenne de 0, 4 μg/L[10].

En France ; les émissions dans l'air étaient estimées à 218 tonnes en 2002 (pour les sources provenant de la combustion de pétrole et charbon, et de l'industrie métallurgique (métaux non ferreux). L'Agence de l'eau Sein-Normandie a estimé que dans son bassin une centaine de tonnes de nickel étaient apportées aux cours d'eau, surtout à partir du ruissellement agricole V[11].

En mer, le taux en est fréquemment plus élevé près de la côte (de 4 μg·L-1 dans la Seine et de 1 μg·L-1 dans le Rhône, en phase dissoute, et 50 mg·kg-1 par exemple sur les matières en suspension de la Gironde ou à peu près 30 mg·kg-1 pour la Seine et le Rhône) [10].

Aux États-Unis, le Mussel Watch donne un taux moyen dans les moules de 1, 9 mg·kg-1 (p. s. ) avec un maximum de 3, 5 mg·kg-1 (p. s. ). Pour les huîtres, la moyenne serait de 1, 8 mg·kg-1 (p. s. ) avec un maximum de 3, 4 mg·kg-1 (p. s. ). Au nord du territoire australien, dans des eaux peu polluées le taux de nickel fluctue de 0, 36 à 0, 44 mg·kg-1 (p. s. ) pour les huîtres[10].

Écotoxicité

Les mollusques le concentrent (de 1 à quelques dizaines de mg·kg-1) [10].

Ses effets écotoxiques sont peu étudiés, quoique ce métal présente une forte affinité pour les ligands organiques comportant une fonction thiol (SH-) [10] Chez l'huître, le développement larvaire est perturbé à 349 μg/L de sulfate de nickel ainsi qu'à 891 μg·L-1 chez la moule qui y semble par conséquent moins sensible [10]. Les moules d'eau douce (p. ex.  : moule zébrée) peuvent aussi en accumuler une quantité énorme dans leur coquille.

Production

Par pays[12]

Pays Milliers de tonnes[13]  % du total
Russie 300, 7 23, 4
Australie 218, 0 17, 0
Canada 162, 8 12, 7
Nouvelle-Calédonie (France) 111, 9 8, 7
Indonésie 103, 5 8
Total 5 pays 896, 9 69, 8
Total monde 1 284, 2 100

Par entreprise

Principaux producteurs de nickel en 2007[14] :

  • Xstrata (Suisse) (7 %)
  • Eramet SLN (France) (6 %)
  • Autres (41 %)

Utilisations

Le nickel entre dans la composition de plusieurs familles d'alliages métalliques. En dehors des aciers inoxydables (qui n'appartiennent pas à la famille des alliages de nickel mais à celle des aciers), les alliages de nickel peuvent être classés en trois catégories :

Les sels de nickel (hydroxycarbonate, chlorure, sulfate... ) sont utilisés dans différentes industries telles que l'électronique, la catalyse, la galvanoplastie.

Le nickel est aussi utilisé dans la cathode des piles alcalines nickel-dioxyde de manganèse, et des accumulateurs alcalins nickel-cadmium, nickel-métal hydrure et nickel-zinc.

Cordes de guitare électrique : le nickel est utilisé pour certains types de cordes.

Il est utilisé en bijouterie avec de l'or afin d'obtenir une meilleure tenue mécanique mais aussi des couleurs originales. Ainsi du cuivre, du nickel et de l'or donne de l'or jaune ou rosé et de l'or et nickel donne de l'or blanc.

Un autre débouché «historique» du nickel reste les pièces de monnaie, où les qualités de malléabilité et de résistance du produit sont spécifiquement appréciées. Ainsi, on trouve du nickel dans les pièces américaines, canadiennes, et dans les pièces d'un et de deux euros.

Il convient de remarquer que, faisant partie des métaux de transition, le nickel pourrait être remplacé par d'autres éléments : il est utilisé essentiellement à cause de son faible coût d'extraction et de traitement comparé aux autres solutions techniquement envisageables à ce jour.

Usages symboliques du mot

La pièce de monnaie

Le «nickel» sert à désigner la pièce de cinq cents aux États-Unis.

Depuis un siècle, de nombreuses pièces françaises sont en nickel ou contiennent du nickel. A titre d'exemple, la pièce de 5 francs - Tour Eiffel (dessinée par Joaquin Jimenez et Frédéric Joubert) contenait du nickel.

Les noces de nickel

Les noces de nickel symbolisent les 28 ans de mariage dans le folklore français.

L'expression populaire

L'expression française nickel qui vient de nickel chrome est une connotation de la propreté. Le nickel-chrome est un alliage utilisé pour les soins dentaires et comme matériaux de soudure[15].

Notes et références

  1. (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press Inc, 2009, 90e éd. , Relié, 2804 p. (ISBN 978-1-420-09084-0)  
  2. (en) Beatriz Cordero, Verónica Gómez, Ana E. Platero-Prats, Marc Revés, Jorge Echeverría, Eduard Cremades, Flavia Barragán et Santiago Alvarez, «Covalent radii revisited», dans Dalton Transactions, 2008, p.  2832 - 2838 lien DOI ] 
  3. (en) John H Tundermann, John K. Tien, Timothy E. Howson, Kirk-Othmer encyclopedia of chemical technology 4th ed.  : Nickel and Nickel Alloys, vol.  17, John Wiley & Sons.  
  4. (en) Thomas R. Dulski, A manual for the chemical analysis of metals, vol.  25, ASTM International, 1996, 251 p. (ISBN 0803120664) [lire en ligne], p.  75 
  5. (en) Metals handbook, vol.  10 : Materials characterization, ASM International, 1986, 1310 p. (ISBN 0-87170-007-7) , p.  344 
  6. John Emsley, The Elements, third edition, Oxford University Press, 1998.
  7. «Nickel» dans la base de données de produits chimiques Reptox de la CSST (organisme québécois responsable de la sécurité et de la santé au travail), consulté le 25 avril 2009
  8. Numéro index 028-002-00-7 dans le tableau 3.1 de l'annexe VI du règlement CE N° 1272/2008 (16 décembre 2008)
  9. (en) Trends of Nickel in Coins
  10. Surveillance du milieu marin, travaux du Réseau National d'Observation de la Qualité du Milieu Marin Ifremer, Le RNO : programmes actuels - L'argent, le cobalt, le nickel et le vanadium dans les mollusques du littoral français - Les carottes sédimentaires, mémoire de la contamination, Bulletin Ifremer, 2002
  11. oir page22 du document PDF / Recueuil de fiches sur les métaux (consulté 2009/09/29)
  12. L'état du monde 2005, annuaire économique géopolitique mondial
  13. Chiffres de 2003, en milliers de tonnes de métal contenu dans les minerais et concentrés
  14. Source AME et Les Echos in Les Echos, 18 décembre 2007, page 38
  15. http ://www. atlantic-codental. com/rp2. htm

Voir aussi

Liens externes


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La version présentée ici à été extraite depuis cette source le 09/12/2010.
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