Nickel

Modifier les liens
Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre.
Ceci est une version archivée de cette page, en date du 7 janvier 2015 à 00:27 et modifiée en dernier par Abracadabra (discuter | contributions). Elle peut contenir des erreurs, des inexactitudes ou des contenus vandalisés non présents dans la version actuelle.
Page d’aide sur l’homonymie

Pour les articles homonymes, voir Nickel (homonymie) et Ni.

Nickel
Image illustrative de l’article Nickel
Nodule de nickel pur (99,9 %), raffiné par électrolyse, à côté d'un cube d'1 cm³
Cobalt ← Nickel → Cuivre
—
  Structure cristalline cubique
 
28		 Ni
  
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
   
                                           
↑
Ni
↓
Pd
Tableau complet • Tableau étendu
Position dans le tableau périodique
Symbole Ni
Nom Nickel
Numéro atomique 28
Groupe 10
Période 4e période
Bloc Bloc d
Famille d'éléments Métal de transition
Configuration électronique [Ar] 3d8 4s2 ou
[Ar] 3d9 4s1
Électrons par niveau d’énergie 2, 8, 16, 2
Propriétés atomiques de l'élément
Masse atomique 58,693 4 ± 0,000 2 u[1]
Rayon atomique (calc) 135 pm (149 pm)
Rayon de covalence 124 ± 4 pm[2]
Rayon de van der Waals 163 pm
État d’oxydation 2, 3
Électronégativité (Pauling) 1,91
Oxyde faiblement basique
Énergies d’ionisation[1]
1re : 7,639 8 eV 2e : 18,168 84 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 jε2,13656Co
58Ni68,076 9 %
[1]		stable avec 30 neutrons
59Ni{syn.}
trace		76 000 aε1,07259Co
60Ni26,10 %[3]stable avec 32 neutrons
61Ni1,13 %[3]stable avec 33 neutrons
62Ni3,59 %[3]stable avec 34 neutrons
63Ni{syn.}100,1 aβ-2,13763Cu
64Ni0,91 %[3]stable avec 36 neutrons
Propriétés physiques du corps simple
État ordinaire solide (ferromagnétique)
Masse volumique 8,902 g·cm-3 (25 °C)[1]
Système cristallin Cubique à faces centrées
Dureté (Mohs) 4
Couleur Blanc argenté, reflet gris
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 0,545 Pa
à 1 456,85 °C
Vitesse du son 4 970 m·s-1 à 20 °C
Chaleur massique 440 J·kg-1·K-1 à 20 °C[4]
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)[5],
HCl + H2O2[6]

Divers
No CAS 7440-02-0
No ECHA 100.028.283
No CE 231-111-4
Précautions
SGH[7],[8]
SGH07 : Toxique, irritant, sensibilisant, narcotiqueSGH08 : Sensibilisant, mutagène, cancérogène, reprotoxique
Attention
H317, H351, H372, P280 et P314
SIMDUT[9]
D2A : Matière très toxique ayant d'autres effets toxiques
D2A, D2B,
NFPA 704[10]

Symbole NFPA 704.

 
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.
modifier Consultez la documentation du modèle

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

L'étymologie du mot provient du suédois kopparrnickel, ce qui signifie « faux cuivre » et de l'allemand kupfernickel, pour « cuivre du diable ».

Ces appellations proviennent de l'impossibilité d'extraire le cuivre de ce qu'on croyait à l'époque du minerai de cuivre ; on croyait que le « minerai de cuivre » avait subi un mauvais sort des démons. En fait, l'erreur était que les gens confondaient le minerai de cuivre avec celui de nickel qui est un élément propre, distinct du cuivre.

Histoire

L'utilisation du nickel est très ancienne, et l'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.. Toutefois compte tenu du fait que le minerai de nickel était souvent confondu avec celui d'argent, sa connaissance et ses usages ne seront développés que bien plus tard.

La niccolite, minerai de nickel, était très 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 appela nickel.

Aux États-Unis, nickel ou nick, dans le langage populaire désigna d'abord 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[11].

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.

Le nickel est la principale richesse de la Nouvelle-Calédonie, le territoire possédant à lui tout seul environ 30 % des réserves mondiales, découvertes par l'ingénieur Jules Garnier en 1864. Le plus gros projet métallurgique au monde est actuellement en construction en Nouvelle-Calédonie. D'autres gisements importants sont exploités en Russie, dans la région de Norilsk. 27 % de la production mondiale de nickel provient de mines situées dans le cratère d'impact de Sudbury[12].

Isotopes

Article détaillé : Isotopes du nickel.

Le nickel possède 31 isotopes de nombre de masse variant entre 48 et 78, ainsi que sept isomères nucléaires. Il existe dans la nature sous la forme de cinq isotopes stables ou quasi stables : 58Ni, 60Ni, 61Ni, 62Ni et 64Ni, 58Ni étant le plus abondant (abondance naturelle de 68,077 %)[13]). On lui attribue une masse atomique standard de 58,6934(2) u. 26 radioisotopes ont été caractérisés, le plus stable étant 59Ni avec une demi-vie de 76 000 années, suivi de 63Ni (100,1 années) et de 56Ni (6,077 jours). Tous les autres radioisotopes ont une demi-vie inférieure à 60 heures, et la plupart inférieure à 30 secondes.

Caractéristiques notables

Le nickel est un métal blanc argenté qui possède un éclat poli. Il fait partie du groupe des métaux non-ferreux[14]. 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 et 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 fréquemment accompagné de cobalt. Il est particulièrement apprécié pour les alliages qu'il forme.

Comme tous les métaux non-ferreux, le nickel ne peut pas être créé artificiellement ni détruit. Il est 100% recyclable et à l'infini. Actuellement dans Union Européenne, environ 80% des produits contenant du nickel arrivés en fin de vie sont collectés et recyclés[15]. Au niveau mondial, ce sont plus de 50% du nickel en fin de vie qui est recyclé[16].

Toxicité

Le Centre international de recherche sur le cancer classe le nickel dans les substances possiblement cancérigènes pour l’homme. L'exposition chronique au nickel est un facteur de risque du cancer du poumon[17], inscrit à ce titre dans les tableaux de maladies professionnelles.

Le nickel est le plus allergisant de tous les métaux. Plus de 12 % de la population y est allergique, dont une majorité de femmes[18]. La réaction la plus fréquente est une dermatite de contact provoquée par un bracelet de montre, des bijoux fantaisie, des accessoires vestimentaires (boucles, boutons, fermetures éclair, etc.).

Malgré ce fait incontestable de sa toxicité, le nickel est resté partie intégrante de la construction des pièces en euros. Exemple : dans la couronne de la pièce de 2€ ou dans le centre de la pièce de 1€ il y a du nickel, mais se rajoute le cupronickel (alliage de cuivre et nickel) et aussi un alliage avec de plus fortes proportions de cuivre pour les pièces de 1, 2 et 5 centimes d'Euros, ainsi que du cuproaluminium (alliage de cuivre et aluminium)[19].

Il y a des polémiques sur l'utilisation du nickel dans les amalgames dentaires[18].

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 annuellement émises par les volcans ou issues de l'érosion éolienne[20].

Le taux de nickel dans la mer varie selon les lieux du globe ; de 0,12 à 0,70 microgramme par litre avec une moyenne de 0,4 μg/L[20].

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 Seine-Normandie a estimé que dans son bassin une centaine de tonnes de nickel étaient apportées aux cours d'eau, majoritairement à partir du ruissellement agricole V[21].

En mer, le taux en est souvent 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 environ 30 mg⋅kg-1 pour la Seine et le Rhône)[20].

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 varie de 0,36 à 0,44 mg⋅kg-1 (p.s.) pour les huîtres[20].

Écotoxicité

Les mollusques le concentrent (de 1 à quelques dizaines de mg⋅kg-1)[20].

Ses effets écotoxiques sont peu étudiés, bien que ce métal présente une forte affinité pour les ligands organiques comportant une fonction thiol (SH-)[20]. Chez l'huître, le développement larvaire est perturbé à 349 μg/L de sulfate de nickel et à 891 μg⋅L-1 chez la moule qui y semble donc moins sensible[20]. Les moules d'eau douce (p. ex. : moule zébrée) peuvent aussi en accumuler une quantité considérable dans leur coquille.

Production

Par pays[22]

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

Par entreprise

Les principaux producteurs de nickel sont en 2007[24] :

En 2010, les principaux producteurs sont[25]:

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 alliages fer-nickel : ils sont utilisés pour leurs propriétés physiques, parfois étonnantes. Par exemple, l'invar, alliage fer-nickel contenant 36 % de nickel (FeNi36), est quasiment non dilatable en dessous de 200 °C. Il y est utilisé en cryogénie (cuve des navires méthaniers), en physique des lasers (éléments de structure) ou dans les écrans de téléviseurs cathodiques (shadow mask). Les propriétés physiques des alliages fer-nickel mises à profit sont les propriétés magnétiques (Mu-métal, alliages à forte perméabilité magnétique, alliages à bas point de Curie, alliages magnétostrictifs), élastiques (alliages à très faible coefficient thermoélastique), ainsi que leurs extraordinaires propriétés de dilatation (alliages non dilatables ou à dilatation contrôlée)
  • Les alliages cuivre-nickel (cupronickels) : ils présentent une très bonne résistance à la corrosion en milieu acide ou marin, ainsi qu'une bonne aptitude à la mise en forme et au soudage.
  • Les superalliages : c'est ainsi qu'on appelle une famille d'alliages de composition complexe, à base de nickel (ou de cobalt), comme le nichrome, présentant une excellente résistance à la corrosion sèche à haute température et de très bonnes propriétés mécaniques (limite élastique élevée, résistance au fluage). Ce sont des matériaux de choix pour les turboréacteurs (aéronautique) et certaines chaudières. Le développement de ces alliages a accompagné celui des moteurs d'avion depuis le milieu du XXe siècle.
  • Des sels de nickel (hydroxycarbonate, chlorure, sulfate, hypophosphite...) sont utilisés dans différentes industries telles que l'électronique, la catalyse, la galvanoplastie.
  • Certaines enzymes utilisent du nickel comme centre catalytique.
  • Le nickel de Raney catalyse l'hydrogénation.
  • 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.
  • Le nickel pur est utilisé pour certains types de cordes de guitare électrique. Il entre également dans la composition du fil dentaire.
  • Il est utilisé en bijouterie avec de l’or afin d'obtenir une meilleure tenue mécanique ainsi que des couleurs originales. Ainsi, du cuivre, du nickel et de l’or donnent de l’or jaune ou rosé. L’or et le nickel donnent 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 particulièrement appréciées. Ainsi, on trouve du nickel dans les pièces américaines, canadiennes et dans les pièces d'un et de deux euros.
  • Comme résistance chauffante (grille pain, radiateur ou encore sèche-cheveux) grâce à son coéfficient de conductibilité thermique très faible.
  • Comme revêtement sur les Casques F1 des Sapeurs pompier

Il convient de remarquer que, pour certains usages, le nickel pourrait être remplacé par d'autres éléments ex: platine et palladium pour l'hydrogénation, cobalt pour les alliages magnétiques ou inoxydables. Le nickel est utilisé principalement en raison de son faible coût d'extraction et de traitement par rapport aux autres solutions techniquement envisageables à ce jour.

Usages symboliques du mot

La pièce de monnaie

Le « nickel » désigne la pièce de cinq cents aux États-Unis et au Canada.

Depuis un siècle, de nombreuses pièces françaises sont en nickel ou contiennent du nickel. Par 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 matériau de soudure[26].

Dans une autre expression, de l'argot du début XXe siècle, « avoir les pieds nickelés » signifiait être paresseux (ce qui a donné leur nom aux Pieds Nickelés). Petit à petit, l'expression populaire s'est amplifiée, et désigne au XXIe siècle des personnages peu recommandables, comploteurs, filous, à la fois malhonnêtes et manquant de sérieux.

Notes et références

  1. ↑ a b c d e et f (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press Inc, , 90e éd., 2804 p., Relié (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 », Dalton Transactions,‎ , p. 2832 - 2838 (DOI 10.1039/b801115j)
  3. ↑ a b c et d John Emsley, The Elements, third edition, Oxford University Press, 1998.
  4. ↑ (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.
  5. ↑ (en) Thomas R. Dulski, A manual for the chemical analysis of metals, vol. 25, ASTM International, , 251 p. (ISBN 0803120664, lire en ligne), p. 75
  6. ↑ (en) Metals handbook, vol. 10 : Materials characterization, ASM International, , 1310 p. (ISBN 0-87170-007-7), p. 344
  7. ↑ Numéro index 028-002-00-7 dans le tableau 3.1 de l'annexe VI du règlement CE N° 1272/2008 (16 décembre 2008)
  8. ↑ SIGMA-ALDRICH
  9. ↑ « 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
  10. ↑ (en) « NICKEL », sur cameochemicals.noaa.gov.
  11. ↑ (en) Trends of Nickel in Coins
  12. ↑ De feu et de glace, André Brahic, Ed. Odile Jacob 2010 (ISBN 978-2-7381-2330-5)
  13. ↑ (en) « Isotopes of the Element Nickel », Science education, Jefferson Lab
  14. ↑ « Metaux non Ferreux », sur Fédération des entreprises du recyclage (consulté le )
  15. ↑ « Le nickel dans l'Union Europenne », sur Nickel Institute, (consulté le )
  16. ↑ (en) « Metal Stocks & Recycling Rates », sur UNEP - United Nations Environment Program (consulté le )
  17. ↑ http://www.lenntech.fr/francais/data-perio/ni.htm
  18. ↑ a et b http://www.holodent.com/article-13665924.html
  19. ↑ http://www.etna-mint.fr/index.php?page=identifier
  20. ↑ a b c d e f et g 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
  21. ↑ oir page22 du document PDF / Recueil de fiches sur les métaux(consulté 2009/09/29)
  22. ↑ L'état du monde 2005, annuaire économique géopolitique mondial
  23. ↑ Chiffres de 2003, en milliers de tonnes de métal contenu dans les minerais et concentrés
  24. ↑ Source AME et Les Échos in Les Échos, 18 décembre 2007, page 38
  25. ↑ http://www.bloomberg.com/news/2011-06-07/world-s-10-biggest-refined-nickel-producers-in-2010-table-.html
  26. ↑ « http://www.atlantic-codental.com/rp2.htm »(Archive.org • Wikiwix • Archive.is • Google • Que faire ?) (consulté le )

Voir aussi

Articles connexes

Sur les autres projets Wikimedia :

Liens externes


  1 2                               3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
1  H     He
2  Li Be   B C N O F Ne
3  Na Mg   Al Si P S Cl Ar
4  K Ca   Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
5  Rb Sr   Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
6  Cs Ba   La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
7  Fr Ra   Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
8  119 120 *    
  * 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142  


Métaux
  Alcalins   		  Alcalino-  
terreux 		  Lanthanides     Métaux de  
transition 		Métaux
  pauvres   		  Métal-  
loïdes 		Non-
  métaux   		Halo-
  gènes   		Gaz
  nobles   		Éléments
  non classés  
Actinides
    Superactinides    
Ce document provient de « https://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Nickel&oldid=110669264 ».