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Accueil > Science pour tous > 2019 - Année internationale du tableau périodique des éléments > Tous les éléments présentés

Nickel

Le nickel est un métal gris-argent, dur mais malléable. Il réagit avec les acides mais pas avec les bases. Il est résistant à la corrosion (il ternit à l’air mais très lentement). Il peut être rendu brillant par polissage. Comme son coût de production est bas, le nickel est davantage utilisé comme revêtement brillant, que le chrome. Le nickel est le troisième élément ferromagnétique du tableau périodique (après Fe et Co).
Les minerais de nickel sont assez peu nombreux à la surface du globe. Il existe deux types de minerais : les latérites et les sulfures. Les latérites sont des minéraux complexes issus de la désagrégation des fonds océaniques et sont exploités quand la teneur en nickel dépasse 1,3 %. Le minerai sulfureux le plus fréquent est la pentlandite ((Fe,Ni)9S8). Les minerais sulfureux sont exploités lorsqu’ils contiennent 1 à 3% de nickel et sont destinés à la production de nickel très pur.

Étymologie  : Vient de l’allemand « kupfernickel » signifiant « cuivre du diable ». Au moyen âge, les mineurs allemands pestaient contre ce minerai rouge car il était impossible d’extraire le cuivre. On croyait que ce minerai avait subi un mauvais sort des démons. En fait, ce n’était pas un minerai de cuivre, mais bien de nickel !

Origine  : Le nickel présent dans l’Univers est formé en partie lors de l’explosion des étoiles massives (plus de 8 fois la masse du Soleil) en fin de vie, appelée supernova de type II, en partie lors d’explosions de supernova de type Ia, c’est à dire l’explosion d’une naine blanche dans un système binaire, rendue instable par l’accrétion de matière provenant d’un compagnon au stade géante rouge.

Historique  : C’est en 1751 que le chimiste Axel Fredrik Cronstedt mit en évidence que ce minerai ne contenait pas du cuivre mais bien un autre élément qui fût nommé par la suite "Nickel". Il a été isolé à partir d’arséniure de nickel NiAs, appelé « Nickeline » en français.

Nickeline ou arséniure de nickel -
Crédits : wikipédia / Vassil CC

Utilisation dans la vie courante :
Comme nombre de métaux du bloc d du tableau périodique, le nickel fait d’excellents alliages. De très nombreux aciers contiennent du nickel. Une des manières d’éviter la corrosion des aciers consiste à mettre une quantité importante de chrome et de nickel (autour de 10%) pour former une couche protectrice.
Quant aux alliages de nickel proprement dits, on en distingue trois catégories : les alliages fer-nickel, cuivre-nickel et les superalliages. Les alliages fer-nickel sont utilisés pour leurs propriétés physiques parfois étonnantes : l’invar par exemple est quasiment indilatable en-dessous de 200°C. Les alliages cuivre-nickel présentent une très bonne résistance à la corrosion en milieu acide ou marin. Les superalliages présentent une excellente résistance à la corrosion sèche à haute température et de très bonnes propriétés mécaniques. Ce sont des matériaux de choix pour les turboréacteurs (aéronautique).
En bijouterie, le nickel est ajouté à l’or pour obtenir des teintes particulières : l’or gris contient du nickel. Les pièces de monnaie constituent également un débouché pour le nickel : une pièce de 1 euro par exemple contient du nickel :

Pièce de 1 euro contenant du nickel - Crédits : Institut UTINAM

Mais attention, le nickel peut donner des allergies : un contact prolongé avec la peau peut provoquer des démangeaisons. C’est une des causes principales du nombre d’allergies lors du perçage des oreilles avec pose de boucles provisoires contenant du nickel. La réglementation a établi que pour tout objet en contact direct et prolongé avec la peau, le taux de libération de nickel doit être inférieur à 0.5 µg/cm2/semaine.

Le nickel à l’Institut UTINAM :

Afin de protéger le fer de la corrosion, un revêtement de zinc est couramment appliqué. L’ajout de nickel à la couche de zinc améliore la protection. Les revêtements de ZnNi peuvent être appliqués sur une pièce en fer, de manière électrochimique, par la réduction des sels de Zn et Ni (Zn2+ + 2e-> Zn et Ni2+ + 2e-> Ni).
Or, certains composés de nickel sont toxiques et la réglementation européenne REACH (enRegistrement, Evaluation et Autorisation des substances Chimiques ainsi que les restrictions applicables à ces substances) limite leur utilisation.
Ainsi, des travaux de recherche à l’Institut UTINAM ont pour mission la substitution de l’alliage zinc-nickel. Le projet IZAC (Innovative Zinc Alloy Coating) a permis de développer un nouveau système de protection anticorrosion notamment par l’élaboration de revêtement de ZnFe.

Vis revêtues d’un revêtement protecteur de ZnFe
pour remplacer les revêtements de ZnNi - Crédits : Institut UTINAM