Sciences · Éléments chimiques
Nickel
Le nickel (Ni, numéro atomique 28) est un métal de transition argenté, dur, magnétique et résistant à la corrosion. Les deux tiers servent à l’acier inoxydable ; il entre aussi dans les batteries et les pièces de monnaie.
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Le nickel est souvent associé au fer, dans le noyau de la Terre comme dans les météorites et dans les aciers inoxydables. Moins connu que le cuivre ou l’aluminium, c’est pourtant l’un des métaux clés de la transition énergétique, puisqu’il entre dans la plupart des batteries de voitures électriques.
Fiche d’identité
| Caractéristique | Valeur |
|---|---|
| Symbole | Ni |
| Numéro atomique | 28 |
| Masse atomique | 58,693 u |
| Famille | Métal de transition (groupe 10, période 4) |
| État à 20 °C | Solide |
| Fusion | 1 455 °C |
| Ébullition | 2 913 °C |
| Découverte | 1751, Axel Fredrik Cronstedt (Suède) |
| Abondance | environ 80 ppm dans la croûte terrestre ; abondant dans le noyau |
Propriétés
Le nickel est un métal blanc argenté à reflet doré, dur, ductile et malléable, de masse volumique 8,9 g/cm³. Il est ferromagnétique à température ambiante, comme le fer et le cobalt (voir magnétisme). Il résiste bien à la corrosion et à l’oxydation, même à chaud, et se dépose facilement en couche fine par électrolyse.
Isotopes
Le nickel naturel compte cinq isotopes stables : nickel 58 (environ 68 %), 60 (environ 26 %), 62, 61 et 64. Le nickel 62 possède l’énergie de liaison par nucléon la plus élevée de tous les noyaux connus, légèrement supérieure à celle du fer 56. Le nickel 56, formé en grande quantité dans les supernovae, se désintègre en cobalt 56 puis en fer 56 : c’est cette radioactivité qui fait briller les supernovae pendant des semaines.
Où le trouve-t-on ?
Le nickel se concentre dans deux types de gisements :
- les latérites, sols tropicaux formés par l’altération de roches du manteau remontées en surface, comme en Nouvelle-Calédonie, en Indonésie et aux Philippines ;
- les sulfures magmatiques, comme à Norilsk en Sibérie, Sudbury au Canada (peut-être lié à un ancien impact de météorite) ou en Australie.
Les météorites métalliques contiennent typiquement 5 à 30 % de nickel, ce qui permet de les distinguer du fer terrestre.
Production
L'Indonésie est devenue en quelques années le premier producteur mondial, avec plus de la moitié du nickel extrait, grâce à des investissements chinois et à l’interdiction d’exporter du minerai brut. Viennent ensuite les Philippines, la Russie, le Canada, l’Australie et la Nouvelle-Calédonie, qui détient une part importante des réserves mondiales et dont l’économie dépend largement du nickel.
Les latérites sont traitées par pyrométallurgie (ferronickel, matte) ou par lixiviation acide sous pression ; les sulfures sont concentrés, fondus puis raffinés. Le procédé Mond, mis au point en 1890, purifie le nickel en le transformant en nickel tétracarbonyle gazeux.
Usages
| Usage | Part ou détail |
|---|---|
| Acier inoxydable | environ deux tiers de la consommation ; l’inox 18/10 contient 10 % de nickel |
| Batteries | cathodes NMC et NCA des véhicules électriques ; anciennes batteries Ni-Cd et Ni-MH |
| Superalliages | turbines d’avions et de centrales électriques |
| Revêtements | nickelage électrolytique anticorrosion, sous-couche du chromage |
| Alliages | Invar (fer-nickel, ne se dilate presque pas), monel, cupronickel |
| Monnaie | pièces de 1 et 2 euros (alliages cuivre-nickel et nickel-laiton), la pièce de 5 cents américaine surnommée nickel |
| Catalyseurs | hydrogénation des huiles végétales (margarines) |
Rôle biologique et toxicité
Le nickel est utilisé par certaines bactéries et plantes (enzyme uréase), mais son rôle chez l’être humain n’est pas établi.
Le nickel est la première cause d’allergie de contact en Europe : bijoux fantaisie, boucles de ceinture, boutons de jean, montures de lunettes peuvent provoquer un eczéma chez les personnes sensibilisées. L’Union européenne limite depuis 2000 la quantité de nickel qu’un objet en contact prolongé avec la peau peut libérer. Certains composés du nickel, inhalés dans un cadre professionnel (raffinage), sont classés cancérogènes pour l’être humain.
Histoire du nom
Les mineurs saxons appelaient Kupfernickel, « cuivre du diable » ou « cuivre du lutin Nickel », un minerai rougeâtre qui ressemblait à du minerai de cuivre mais n’en donnait pas. En 1751, le chimiste suédois Axel Fredrik Cronstedt montre qu’il contient un métal nouveau, qu’il nomme nickel. Ce minerai, la nickéline, est un arséniure de nickel. Les Chinois utilisaient depuis longtemps un alliage cuivre-nickel-zinc, le paktong, ancêtre du maillechort.
Questions fréquentes
Les pièces de 1 et 2 euros contiennent-elles du nickel ?
Oui : leur centre et leur couronne associent des alliages de cuivre, nickel et zinc. Les autres pièces en euros n’en contiennent pas, pour limiter les allergies.
Pourquoi le nickel est-il important pour les voitures électriques ?
Une cathode riche en nickel stocke plus d’énergie pour une même masse : elle augmente l’autonomie des véhicules.
Comment savoir si un bijou contient du nickel ?
Les mentions « sans nickel » ou « nickel free » l’indiquent. Des kits de test au diméthylglyoxime, qui rougit au contact du nickel, sont aussi vendus en pharmacie.