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Acesso em 23/05/2024 às 05h25.

Elementos Químicos – Níquel

Elementos Químicos – Níquel

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Super útil em milhares de aplicações

 

Níquel metálico. Foto: Materialscientist at English Wikipedia, via Wikimedia Common

Imagine um metal que chega à terra a bordo de meteoritos. E um desses meteoritos, que caiu em Sudbury Basin, no Canadá, era tão grande que mesmo hoje, mais de 1 bilhão de anos depois, ainda é fonte de minerais importantes para a indústria.

Estamos falando do níquel, que junto com o ferro, é um dos componentes encontrados com frequência nos meteoritos. Mas o níquel tem muitas outras histórias incríveis, a começar pelo nome, que faz menção a um ser maléfico da mitologia alemã, senão ao próprio diabo. Este metal tem milhares de aplicações na indústria e é indispensável quando falamos em aço inoxidável e em superligas metálicas.

Minérios e meteoritos – 
O número atômico do níquel é 28 e seu símbolo é Ni. Ele é um metal duro e resistente à corrosão. Pode ser utilizado para recobrir outros metais formando um revestimento protetor. O processo é conhecido como niquelagem ou niquelação. Sua aparência é prateada, clara e brilhante. Na tabela periódica ele se situa entre o cobalto, número atômico 27, e o cobre, número atômico 29. [1,2]

Ao lado do ferro e do cobalto, o níquel pertence ao seleto grupo dos metais ferromagnéticos, que se destacam por apresentarem propriedades magnéticas notáveis, sendo atraídos por ímãs.
O níquel é o sétimo mais abundante metal de transição e o vigésimo segundo elemento mais abundante na crosta terrestre (99 partes por milhão). Uma quantidade substancial do níquel encontrado na terra foi trazida ao nosso planeta por meteoritos. [3,4]

Para saber mais sobre meteoros e meteoritos, uma das principais fontes de níquel, acesse a página do Serviço Geológico do Brasil.

Os minerais comercialmente mais importantes para extração de níquel são de dois tipos: lateritas e sulfetos. As lateritas são minérios contendo óxidos e silicatos. Os sulfetos compõem minérios como a pentlandita (Ni,Fe)9S8 associado com cobre, cobalto e metais preciosos, minerais que normalmente contêm cerca de 1,5% de níquel. [3]

 

Bendegó, maior meteorito encontrado no Brasil, é formado por ferro e níquel. Ele estava no Museu Nacional, no Rio de Janeiro, incendiado em 2018, e hoje se encontra no Museu da Geodiversidade da Universidade Federal do Rio de Janeiro

 

O depósito de níquel mais importante do mundo fica em Sudbury Basin, ou Bacia de Sudbury, em Ontário, no Canadá. Ele foi descoberto por acaso em 1883 durante a construção de uma estrada de ferro, e consiste em afloramentos de sulfetos em torno da borda de uma enorme bacia, possivelmente uma cratera formada pela queda de um meteoro há 1,8 bilhão de anos. [3]

Bacia de Sudbury é um centro de mineração tão importante que até mesmo a brasileira Vale, uma das maiores mineradoras do mundo, mantém há décadas uma unidade mineradora no local.

De acordo com o serviço geológico norte-americano, a produção mundial de níquel em 2021 foi de 2,7 milhões de toneladas; os maiores produtores foram Indonésia, Filipinas, Rússia e Austrália. O Brasil aparece na listagem com produção de 100 mil toneladas e reservas estimadas em 16 milhões de toneladas. [5]

Vídeo da Universidade de Nottingham aborda o níquel e suas características.

 

 

A obtenção do níquel metálico é complexa e vai depender dos seus minérios, envolvendo etapas específicas. A maior parte do níquel metálico é obtido a partir dos minerais sulfetados. O processo mais utilizado para o beneficiamento desses minérios consiste em duas etapas. Na primeira, o minério é submetido a uma concentração, que eleva o teor do minério em até 10 vezes. Em seguida, ocorre a oxidação do enxofre em fornos, obtendo-se o matte (composto metálico de sulfetos em geral). A segunda etapa do processo é o refino, que consiste no ataque do matte com ácido sulfúrico para obtenção dos sulfatos solúveis, seguido da extração por solventes e finalmente a eletrólise. No processo eletrolítico se obtém níquel com 99,9% de pureza. [6]

 

Aplicações: produção de margarina e diversos tipos de aço

 

O níquel está na composição do aço inoxidável


Materiais contendo níquel têm papel crucial em nossa vida cotidiana, indo da preparação da comida a telefones móveis, bijuterias, equipamentos médicos, transportes, construção civil e geração de energia. Esses materiais são usados porque, quando comparados com outros, oferecem melhor resistência à corrosão, dureza, resistência a altas e baixas temperaturas e uma gama de propriedades eletrônicas e magnéticas. [2]

Cerca de 65% do níquel produzido no mundo é usado para fabricar aços inoxidáveis. 20% são usados em outros tipos de aço e ligas não-ferrosas, normalmente com finalidades super específicas, como na indústria aeroespacial e em aplicações militares; 9% são usados na indústria de galvanoplastia, onde peças metálicas recebem um revestimento externo de metais como, por exemplo, níquel ou zinco, através do processo de eletrodeposição, conferindo assim propriedades como melhor resistência à corrosão ou ainda, com finalidades estéticas; 6% são destinados para outros usos, como cunhagem de moedas, em equipamentos eletrônicos e baterias. [2,1]

A maior parte do níquel produzido vai para a fabricação do aço inoxidável austenítico, que é mais resistente à corrosão. O níquel também é usado para produzir superligas, imprescindíveis na indústria aeroespacial para fabricação de lâminas de turbinas, discos e outras partes críticas dos motores dos jatos e nas turbinas de estações de geração de energia elétrica. O níquel é utilizado ainda em baterias, como as recarregáveis de níquel-cádmio e as baterias híbridas de níquel-metal usadas em veículos híbridos. [5,4]

O níquel com alto grau de pureza é empregado como catalisador na hidrogenação de óleos vegetais na produção de margarinas; em termopares, que são sensores de temperatura, e seus sais colorem o vidro e as cerâmicas de verde. É empregado ainda na fabricação de ímãs. [4,7]

 

A moeda de 5 centavos é chamada de nickel nos Estados Unidos desde 1866. foto: VisualHunt

 

O níquel tem uma longa história de utilização na cunhagem de moedas. A moeda norte-americana de 5 centavos, lançada em 1866, é conhecida como nickel. Apesar do nome, ela é composta de 25% de níquel e 75% de cobre. No Canadá, a moeda de 5 centavos também é chamada de níquel desde 1922. O Brasil também já teve níqueis. Essas moedas foram lançadas durante o governo Vargas, em 1942, e eram frações do antigo cruzeiro, moeda que substituiu o padrão mil-réis. Daí a expressão porta-níqueis como sinônimo de porta moedas. [4,7]

Papel biológico e alergias – O níquel desempenha importante papel no meio ambiente e em organismos vivos. Ele pode afetar o crescimento das plantas e é um constituinte normal em algumas espécies de animais, existindo em níveis traços, em quantidade inferior à do cobalto. [8,4,7]

Em seres humanos, o níquel está nas enzimas que participam da degradação da ureia. Ele também é um micronutriente essencial para o funcionamento adequado do organismo, já que aumenta a atividade hormonal e está envolvido no metabolismo dos lipídios. O metal chega ao corpo humano através do trato respiratório, do sistema digestivo, por meio da alimentação, e da pele. [8]

O níquel é a causa mais comum de alergias de contato na população mundial, e o alérgeno encontrado com mais frequência em pacientes testados por suspeita de dermatite de contato alérgica. A alergia ao níquel é causada principalmente por contato com peças metálicas de bijuterias e de roupas; ferramentas de metal; dispositivos médicos, principalmente implantes ortopédicos e ortodônticos e próteses cardiovasculares; óculos, utensílios; chaves; pigmentos de tintas, inclusive as utilizadas em tatuagens; cosméticos e alimentos, principalmente legumes, chocolate, salmão e amendoim. [9]

História – Os chineses já empregavam uma liga de níquel há mais de 2 mil anos. Muitos séculos depois, os mineiros da Saxônia conheciam um mineral avermelhado, a gersdorfita (NiAsS), mas como não conseguiam extrair cobre daquele mineral, atribuíram a um ser maléfico da mitologia alemã, o Velho Nick, a culpa por sua pretensa inabilidade. Por isso passaram a chamar aquele mineral de Kupfernickel, ou diabo do cobre. Em 1751 o químico e mineralogista sueco Axel Frederik Cronstedt isolou um metal impuro a partir de alguns minerais obtidos em seu país e, identificando-o com o componente metálico de Kpufernickel, deu o nome de nickel ao metal. [3]


Referências

[1] – E1-The Element Nickel. Disponível em https://education.jlab.org/itselemental/ele028.html. Acesso em 14/06/2022.

[2] – Nickel Facts. Disponível em https://www.americanchemistry.com/industry-groups/nickel-stakeholders-group. Acesso em 15/06/2022.

[3] – N., G.; A., E. Chemistry of the Elements. Oxford: Butterworth Heinemann, 1997.

[4] – Nickel. Disponível em https://www.rsc.org/periodic-table/element/28/nickel. Acesso em 14/06/2022.

[5] – Nickel Statistics and Information. Acesso em 17/06/2022.

[6] – BNDS – Gerência Setorial de Mineração e Metalurgia. Níquel – Novos Parâmetros de Desenvolvimento. 2000. Acesso em 07/08/2022.

[7] – VAITSMAN, D.; DUTRA, P.; AFONSO, J. Para Que Servem os elementos Químicos. Rio de Janeiro: Ed. Interciência, 2001.

[8] – Nickel – role in human organism and toxic effects. Disponível em https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27591452/. Acesso em 14/07/2022.

[9] – Nickel Allergy: Epidemiology, Pathomechanism, Clinical Patterns, Treatment and Prevention Programs. Disponível em https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31994473/. Acesso em 13/07/2022.

ATENÇÃO! Os experimentos com substâncias químicas mostrados nos vídeos aqui incluídos só devem ser reproduzidos na presença de um profissional ou professor de química, e em ambiente controlado. Não tente reproduzir esses experimentos por conta própria.

Artigo produzido pela Assessoria de Comunicação e Marketing do CRQ-IV,
sob orientação técnica de Karem Soraia Garcia Marquez, docente
do Centro Universitário Fundação Santo André.
Publicado em 13/10/2022

 

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