Nickel

Nickel
Nodule de nickel pur (99,9 %), raffiné par
électrolyse, à côté d'un cube d'1 cm³
Cobalt ← Nickel → Cuivre
—
28Ni
↑
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 58,6934 ± 0,0002 u
Rayon atomique
(calc) 135 pm (149 pm)
Rayon de
covalence 124 ± 4 pm
Rayon de van
der Waals 163 pm
État d’oxydation 2, 3
Électronégativité
(Pauling) 1,91
Oxyde faiblement basique
Énergies d’ionisation
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
Nickel
Le nickel est l'élément chimique de numéro atomique 28, de symbole Ni. Le corps simple nickel est un métal.
Propriétés atomiques
Généralités, découverte du corps simple et de l'élément
Isotopes
Occurrences de l'élément, extraction minière et purification
Minerais et extraction minière
Propriétés physiques et chimiques du corps simple métal, préparation et alliages
Propriétés physiques
Propriétés chimiques, stabilité de la surface métal et nickelage
Préparation du corps simple, production
Alliages à base de nickel
Chimie du nickel, corps composés et complexes à base de Ni
Principaux composés
Analyse
Utilisations
Alliages
Autres usages
Accumulateurs
Catalyse et photochimie
Biochimie
Remarques
Production et économie du nickel
Par pays
Par entreprise
Commerce
Histoire
Toxicité
Imprégnation des populations humaines
Toxicité pour l'homme
Contamination environnementale
Écotoxicité
Notes et références
Bibliographie
Voir aussi
Articles connexes
Liens externes
Le nickel est un élément métal de transition du bloc d, le plus léger du groupe 10.
L'atome de nickel possède deux configurations électroniques, [Ar] 3d8 4s2 et [Ar] 3d9 4s1, qui sont très
proches en énergie – le symbole [Ar] désigne les électrons du cœur qui ont la configuration de l'atome d'argon.
Il existe un désaccord au sujet de la configuration devant être considérée comme étant de plus basse énergie .
Les manuels de chimie indiquent la configuration électronique du nickel comme étant [Ar] 4s2 3d8, ou bien
de façon équivalente comme étant [Ar] 3d8 4s2. Ce choix est en accord avec la règle de Klechkowski,
qui prévoit que la sous-couche 4s sera remplie avant la 3d. Il est d'ailleurs appuyé par le fait expérimental que
l'état de plus basse énergie de l'atome de nickel est un niveau de la configuration 3d8 4s2, à savoir le niveau
3d8(3F) 4s2 3F, J = 4 .
Cependant, chacune de ces deux configurations correspond à un ensemble d'états quantiques d'énergies
différentes . Les deux ensembles des énergies se recouvrent, et l'énergie moyenne des états de la
configuration [Ar] 3d9 4s1 se trouve en fait inférieure à l'énergie moyenne des états de la configuration [Ar]
3d8 4s2.
Pour cette raison, les publications de recherche au sujet des calculs de la structure atomique considèrent que la
configuration électronique fondamentale du nickel est [Ar] 3d9 4s1.
1
2
1
Sommaire
Propriétés atomiques
11
12
13,14
15
15
11

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 % stable avec 30 neutrons
59Ni {syn.}
trace 76 000 a ε 1,072 59Co
60Ni 26,10 % stable avec 32 neutrons
61Ni 1,13 % stable avec 33 neutrons
62Ni 3,59 % stable avec 34 neutrons
63Ni {syn.} 100,1 a β- 2,137 63Cu
64Ni 0,91 % stable avec 36 neutrons
Propriétés physiques du corps simple
État ordinaire solide (ferromagnétique)
Masse
volumique 8,902 g·cm-3 (25 °C)
Système
cristallin Cubique à faces centrées
Dureté 4
Couleur Blanc argenté, reflet gris
Point de fusion 1 455 °C
Point
d’ébullition 2 913 °C
Énergie de
fusion 17,47 kJ·mol-1
Énergie de
vaporisation 370,4 kJ·mol-1
Volume molaire 6,59×10 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
Conductivité
électrique 14,3×10 S·m-1
Conductivité
thermique 90,7 W·m-1·K-1
Solubilité sol. dans HNO3,
HCl + ions Pt (IV) ,
HCl + H2O2
Divers
No CAS 7440-02-0
No ECHA 100.028.283 (http://echa.euro
pa.eu/fr/substance-informatio
n/-/substanceinfo/100.028.28
3)
No CE 231-111-4
Précautions
SGH
Attention
H317, H351, H372, P280, P314,
H317 : Peut provoquer une allergie cutanée
H351 : Susceptible de provoquer le cancer
(indiquer la voie d'exposition s'il est formellement
prouvé qu'aucune autre voie d'exposition ne
conduit au même danger)
H372 : Risque avéré d'effets graves pour les
organes (indiquer tous les organes affectés, s'ils
Du nickel brillant parmi les autres
éléments des matériaux des
segments ou mâchoires de frein
Nickeline ou arséniure de nickel
altérée superficiellement en
arséniates de nickel verts et
toxiques, par l'humidité de l'air
L'atome de nickel est paramagnétique.
Le nickel est fréquemment associé au cobalt dans les dépôts miniers, il
est particulièrement apprécié pour les alliages qu'il forme. Longtemps
confondu avec l'argent ou le cuivre, le nickel est aujourd'hui utilisé
pour la confection de monnaie et en alliage dans l'industrie.
Le corps simple, métal dense blanc argenté, plus dur et plus tenace que
le fer, a été isolé en 1751 à partir d'arséniures de nickel, dénommés de
manière générique Kupfernickel en allemand, kopparnickel en suédois
ou "nickeline" en français, par le chimiste suédois, le baron Axel
Frederik von Cronstedt. L'opérateur, ancien élève de Georg Brandt,
maître spécialiste des arséniures et découvreur de l'élément cobalt,
étudie des résidus verts provenant d'une mine de minerai de cobalt à
Helsingland. Est-ce un dernier essai au départ d'extraire du cuivre de
ce minerai verdâtre, ce "Kupfernickel" considéré autrefois comme une sorte de « cuivre du diable » puisqu'il
en a l'apparence verdâtre et rejeté par les mineurs chevronnés s'ils le détectaient avant l'étape du four ? Il
obtient d'abord par chauffage en présence de soufre et de carbonate de potassium de l'oxyde de nickel avant de
réduire ce dernier protoxyde de nickel en creuset brasqué avec du charbon actif pour obtenir une poudre qui
une fois compactée et mise en lamelle donne un échantillon de métal blanc brillant qu'il appelle trivialement
"nickel", pour signifier que cela n'était selon lui nullement du cuivre ou du moins un « faux cuivre » . En
observant la chimie différente de ce corps simple, il découvre qu'il s'agit d'un élément chimique.
L'allemand kupfernickel fait aussi référence à l'action supposée des
nains, génies ou gnômes maléfiques des mines, les "nickels du
cuivre", sur les veines de cuivre ou de minerais de cuivre, comme
d'ailleurs sur les autres veines de minéraux intéressants, par exemple
riches en métaux précieux. Selon les auteurs, les nains ou nickels
cachaient, subtilisaient ou rendaient invisible la bonne matière
évidemment recherchée, comme ils provoquaient malicieusement des
tremblements, des bruits ou résonances inquiétantes, des failles
perverses où s'infiltraient de l'eau qui ennoyait les galeries ou étaient
larguées des vapeurs méphitiques. La dénomination des nains vient de
leur patron ou intercesseur médiéval saint Nicolas ou sankt Nickelaas,
en latin ecclésiastique Sanctus Nicolaus . Au XIIe siècle, ce brave
saint protecteur des navigateurs, garant de l'équilibre et de la stabilité
du monde naturel et des équipements de l'artifice humain, assurait, par
sa dévotion et la perpétuation sous son égide des anciennes pratiques
ritualisées de mineurs saxons ou germaniques, la tranquillité et la sécurité du milieu minier, comme le calme des
flots marins ou fluviaux.
Ces appellations proviennent en partie de l'impossibilité d'extraire le cuivre de ce qu'on croyait à l'époque être
apparemment du minerai de cuivre ; on croyait que le « minerai de cuivre » avait subi un mauvais sort de petits
démons. En fait, l'erreur rationnelle repose sur ce que les savants naïfs confondaient les minerais de cuivre avec
les minerais de nickel, élément chimique qui était tout à fait inconnu, distinct du cuivre.
Le terme nickel est attesté en français écrit vers 1765 . L'adjectif nickélifère, déjà attesté en 1818 mais
beaucoup plus commun en 1900, qualifie une matière ou un corps contenant du nickel . Le nickelage désigne
avant le milieu du XIXe siècle l'action du verbe nickeler, c'est-à-dire couvrir d'une mince couche de nickel, ainsi
que le revêtement métallique de nickel protecteur, c'est-à-dire le résultat du verbe nickeler en galvanoplastie .
L'adjectif nickelé qualifie un métal ou un alliage recouvert d'une couche de nickel . En 1857, la nickelure
désigne une technique particulière, à préciser, par laquelle les métaux peuvent être nickelés et de manière
générale, l'art de nickeler et le travail fait par nickelage . Le chimiste Adolphe Wurtz popularise en 1873
l'adjectif nickélique pour qualifier certains composés de nickel . L'alliage NiCr ou nickelchrome est
mentionné dans le Grand Larousse encyclopédique en 1932.
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 % ). 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.
Le nickel est le 5e élément le plus abondant dans la Terre (2,4 %), mais loin derrière les quatre premiers (fer :
35 %, oxygène : 30 %, silicium : 15 %, magnésium : 13 %) . C'est le 24e dans la croûte terrestre, avec un
clarke de 75 à 80 g/t (75–80 ppm) selon les estimations , et le 9e dans le manteau avec 1 860 ppm . C'est en
revanche un élément majeur du noyau, le 2e (après le fer) dans le noyau interne (environ 20 %) et le 2e ou le 3e
dans le noyau externe (environ 5 %).
1
3
3
3
3
1
1
1
-6
4
6
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6
7, 8
Généralités, découverte du corps simple et de l'élément
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Isotopes
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Occurrences de l'élément, extraction minière et purification
25
26 27

sont connus) à la suite d'expositions répétées ou
d'une exposition prolongée (indiquer la voie
d'exposition s'il est formellement prouvé
qu'aucune autre voie d'exposition ne conduit au
même danger)
P280 : Porter des gants de protection/des
vêtements de protection/un équipement de
protection des yeux/du visage.
P314 : Consulter un médecin en cas de malaise.
SIMDUT
D2A, D2B,
D2A : Matière très toxique ayant d'autres effets
toxiques
cancérogénicité : CIRC groupe 2B
D2B : Matière toxique ayant d'autres effets
toxiques
sensibilisation de la peau chez l'humain
Divulgation à 0,1% selon la liste de divulgation
des ingrédients
NFPA 704
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.
Garniérite enveloppé dans la
limonite nickélifère, Montagne
du Nickel, près de Riddle,
comté Douglas, Oregon.
Minerai de sulfures de nickel à
texture de spinifex, Lunnon Shoot,
Kambalda, en Australie-Occidentale.
Le nickel métallique existe à l'état naturel, c'est le nickel natif, qui contient souvent divers autres métaux
comme impuretés. Les météorites métalliques, dites météorites de fer, sont constituées d'un alliage fer-nickel
(comme le noyau terrestre, et c'est aussi le cas des astéroïdes de type M. Les nodules polymétalliques des
profondeurs océaniques sont à base de Mn, Ni, Co, Fe, Cr, etc.
Le nickel se substitue facilement au fer ou au magnésium dans divers
silicates de la croûte et du manteau, en particulier ceux des roches
magmatiques alcalines ou basiques, voire ultrabasiques comme les péridots et
les pyroxènes. Les péridotites peuvent en contenir plus de 3,1 kg par tonne.
Ainsi le nickel apparaît sous forme de silicates ou hydrosilicates, comme les
variétés de serpentines comme la garniérite ou nouméite, un silicate
complexe de nickel et de magnésium de formule simplifiée (Ni,Mg)3[Si2O5]
(OH)4) qui peut être aussi considéré comme un composant de roches
détritiques ou de latérites . Comme ces derniers assemblages à garniérite
sont dénommés minerais saprolithiques, l'adjectif latéritique qualifie souvent
les formations plus altérées, à base de limonites nickélifè̠res (Fe, Ni)O(OH).
n H2O.
On le trouve sous forme combinée au soufre dans la millérite NiS, la
polydymite Ni3S4, la pyrrolite (Fe,Ni)S, la pentlandite (Ni,Fe)9S8 très
souvent insérées dans une matrice rocheuse à base de pyrrhotite. Il s'agit de
chalcopyrite CuFeS2 ou de pyrrhotite nickélifère des anciens auteurs.
Combiné à l'arsenic ou sous forme d'arséniures ou d'arséniates, il est présent dans la nickéline ou niccolite
NiAs de couleur rouge, de chloantite NiAs3, de smaltite, l'annabergite ou "nickel ocre" Ni3(AsO4)2. 8 H2O,
d'aerugite...
Il apparaît aussi sous forme d'oxydes, de sulfates, de carbonates, de phosphates, d'antimoniures (breithauptite
ou alliage NiSb), de phosphures, de sulfoarséniures (gersdorffite NiAsS ou disomose)... Tous ces minéraux
sont liés à des gîtes associés à des roches magmatiques, parfois ayant constitués des filons excentrés.
Les minerais de nickel étaient connus en France au XIXe siècle dans les Pyrénées, les Alpes ou en Algérie. L'extraction du
nickel est compliquée par les associations fréquentes avec Fe, Cu, Co, etc. Les minerais sulfurés préalablement oxydés ou
grillés étaient réduits par la vapeur d'eau. Pour purifier efficacement le nickel, il faut attendre le procédé Mond qui utilise la
formation entre 60 °C et 80 °C du tétracarbonyle de nickel Ni(CO)4 volatile et la pyrolyse de ce corps instable vers 180 °C,
laissant un dépôt de nickel métal.
Le nickel est communément présent dans les résidus de la préparation du smalt, à base de sulfoarséniures de nickel parfois
dénommé speiss. Le grillage du speiss permet d'obtenir du nickel impur, qui peut être purifié après quelques étapes réitérées
d'affinages.
Le nickel ou plutôt le silicate de magnésie et de nickel préalablement décrit a longtemps constitué la principale richesse de la
Nouvelle-Calédonie, découvertes par l'ingénieur Jules Garnier en 1864. Le minerai était exploité à partir d'une teneur
supérieure à 0,5 % en masse dans les années 1990. Ce territoire autonome possède environ 30 % des réserves mondiales,
estimé alors à plus de 174 millions de tonnes.
Dans les années 1990, les autres pays producteurs étaient la Russie, le Canada, l'Australie et Cuba, les Ètats-Unis. Des
gisements importants sont encore exploités en Russie, dans la région de Norilsk. 27 % de la production mondiale de nickel
proviennent de mines situées dans le cratère d'impact d'une énorme météorite dite de Sudbury il y a 1,8 milliard d'années .
Au début du XXIe siècle, le nickel est extrait de deux types de minerais : les latérites et les sulfures de nickel, ces derniers
exploités dans de nombreux gisements dans le monde, en association avec des roches mafiques et ultramafiques. Deux
principaux contextes géologiques ont été reconnus: (1) les complexes ignés lités, vastes ensembles magmatiques issus du manteau, exploité notamment dans l'Oural
(Norilsk), le bouclier canadien (Sudbury), et la province de Gansu en Chine (Jinchuan). (2) le volcanisme mantellique primitif riche en magnésium de l'Archéen, ou
komatiite, formant des gisements par exemple en Australie (Kambalda), au Québec (Raglan) ou au Brésil. Tous ces gisements associent le nickel avec le cuivre,
souvent le cobalt et les éléments du groupe du platine. Certains gisements sont associés à des niveaux de shales noirs, notamment à Sotkamo en Finlande.
Mais bien que 70 % des réserves de nickel sont des minerais latéritiques, ceux-ci ne correspondent qu'à 40 % de la production mondiale. Les minerais latéritiques sont
essentiellement destinés à la production de ferronickel, les minerais sulfureux, par l'intermédiaire de mattes, étant généralement dédiés à la production de nickel très
pur . Le grillage des sulfures s'opère a minima entre 500 °C et 700 °C . Les matières fondues subissent ensuite des procédés classiques d'hydrométallurgie.
Qu'ils soient latéritiques ou sulfureux, les minerais de nickel sont exploités dès que leur richesse dépasse 1,3 % de nickel . Cette faible teneur explique la complexité
et la diversité des procédés, déterminés par la nature de la gangue du minerai, ainsi que par la qualité du nickel désiré à la fin de l'extraction.
Le nickel est un métal blanc argenté, parfois légèrement grisâtre, de densité 8,9. Il existe sous deux variétés allotropiques, le Niα hexagonale instable et le Niβ cubique
face centrée, variété la plus stable.
Ce corps cristallin de maille cubique est souvent déjà brillant, il possède un bel éclat brillant par polissage. Il fait partie du groupe des métaux non-ferreux . Le nickel
est classé comme métal de transition, c'est un corps solide assez dur, le plus dur des métaux après le chrome, tenace, ductile, malléable, en particulier plus malléable
que le cobalt. Pour le métallurgiste, les propriétés mécaniques du nickel sont voisines de celles du fer. Il se laisse laminer et étirer en fils assez fins.
Le nickel est bon conducteur de la chaleur et de l'électricité. Il est ferromagnétique.
9
10
4
2 1
28
Minerais et extraction minière
29
30 31
30
Propriétés physiques et chimiques du corps simple métal, préparation et alliages
32

Nodules de nickel obtenu par
électrolyse.
Bloc de nickel pur.
Plaquette centimétrique de
nickel malléable
Plaque-coupon de nickel
La maille du nickel β est cubique à faces centrées avec un paramètre cristallin de 0,352 nm, ce qui correspond à un rayon atomique de 0,124 nm. Cette structure
cristalline est stable jusqu'aux pressions d'au moins 70 GPa.
Le nickel, comme le cobalt, est plus tenace que le fer. Sa cassure est fibreuse. Métal moins fusible que le fer, mais plus fusible que le
chrome, il est facile à travailler. Sa densité apparente peut varier après écrouissage, les pièces montrant une densité apparente
passant de 8,3 à 8,8.
Le corps simple est dilatable par la chaleur. La conductivité électrique est 24 % IACS, c'est-à-dire moins du quart que celle du
cuivre pur. Il est fusible au-dessus de 1 452 °C et, très pur, bout vers 2 730 °C.
Le nickel paramagnétique est ferromagnétique aux températures ordinaires . Seuls trois autres éléments possèdent cette propriété:
le fer, le cobalt et le gadolinium. Sa température de Curie est de 355 °C, ce qui signifie que le nickel solide est non magnétique au-
dessus de cette température . En pratique, le champ magnétique s'atténue dès 250 °C.
Le nickel est stable à l'air et à l'eau. Le nickel ne s'oxyde pas facilement à l'air humide. Le nickel ne s'oxyde pas à l'air froid,
l'oxydation existe à l'air très chaud, et d'autant plus importante avec la température croissante. Un fil fin de nickel chauffé brûle dans
le gaz oxygène pur. La mousse de nickel, corps poudreux très divisé à haute surface spécifique, peut s'enflammer dans l'air, une fois soumise à un point chaud ou à
une étincelle. Le nickel de Raney est un corps pyrophorique.
Le métal nickel pulvérulent est un super-adsorbant de molécules gazeuses, comme l'hydrogène ou le monoxyde de carbone. Il peut retenir et libérer facilement plus de
8 litres de monoxyde de carbone. Les "mousses de nickel", mises au point au cours des années 1980, ont révolutionné la catalyse, notamment en hydrogénation, de
même que l'électrochimie.
Le nickel massif est attaqué lentement par les acides non oxydants. Le nickel est facilement dissout dans l'acide sulfurique et l'acide chlorhydrique avec dégagement
de gaz hydrogène. La réaction de dissolution peut être conduite dans ces acides dilués ou étendus d'eau.
Ni solide + 2 H3O+ aq ions hydronium en milieu non oxydant + 4 H2O eau → [Ni(H2O)6]2+ cation nickel hydraté vert + H2 gaz
Mis en contact avec l'acide nitrique concentré, la surface du métal devient passive, au même titre que la passivité du fer . En pratique, s'il est attaqué rapidement par
l'acide nitrique dilué, le métal Ni est insoluble dans les acides oxydants concentrés. De manière générale, en condition oxydante, l'attaque est lente.
Le nickel est insoluble dans le solvant ammoniac.
Ainsi le métal en plaque ou en revêtement de nickelage pour protéger des métaux oxydables résiste bien à la corrosion et à l'exposition durable à l'air humide, en
formant une couche d'oxyde passivante ou protectrice NiO. Il prend souvent une teinte blanc grisâtre.
Le nickel reste le plus souvent intact en solution neutre ou alcaline, en présence d'eau de mer, ou exposé à des conditions atmosphériques clémentes.
Le nickel résiste bien à l'action des bases, même à chaud. Les conditions réductrices retardent de manière générale l'attaque. C'est pourquoi le nickel sert à la
manipulation ou au transport d'alcalis concentrés.
Propriétés physiques
33
34
Propriétés chimiques, stabilité de la surface métal et nickelage
35

L'alliage monel ou à défaut le nickel est
utilisé dans les montages ou appareillages
de laboratoire faisant intervenir le gaz fluor
ou l'acide fluorhydrique.
Principales filières métallurgiques pour l'extraction du nickel.
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 un grand nombre d'alliages.
L'oxyde de nickel était préparé, à partir des arséniures ou sulfo-arséniures de nickel selon les techniques du laboratoire
de Georg Brandt, par chauffage avec du soufre S et du carbonate de potasse K2CO3, qui donne de la potasse
caustique par chauffage.
La récupération du sulfure de nickel était également possible. Les minerais sont traités par le pentasulfure de potassium
K5S5, ce dernier corps étant soluble dans l'eau alors que le sulfure de nickel est insoluble.
Le sulfure de nickel, qui peut aussi être un minerai sulfuré concentré, était ensuite grillé, puis traité par l'acide
sulfurique selon un procédé ancien mis au point au laboratoire de Friedrich Wöhler. le soufre part sous la forme de gaz
hydrogène sulfuré. Le traitement ultérieur par la potasse donnait un "oxyde de nickel hydraté" ou Ni(OH)2 vert pomme, insoluble.
Au laboratoire, l'oxyde de nickel était ensuite réduit à basse température en tube de verre sous un balayage de gaz hydrogène.
NiO solide + H2 gaz → Ni métal pulvérulent + H2O vapeur ou liquide évaporé
Les chimistes obtenaient une poudre pulvérulente, réactive et "pyrophorique" puisqu'elle s'enflammait à l'air, une fois mis en contact avec le gaz oxygène composant
minoritaire de l'air. L'industrie procédait par une réduction moins coûteuse au charbon, dans un creuset réfractaire, pour obtenir un nickel impur, la poudre métal du
commerce contenant les corps simple cobalt, cuivre et fer.
Pour obtenir un nickel purifié, l'oxyde de nickel était traité à l'acide oxalique, et l'oxalate de nickel 2NiO. C4O6 obtenu chauffé au feu de forge en vase clos se
décomposait en corps simple Ni et en dioxyde de carbone. Le nickel était réduit dans un creuset fermé adapté, le métal se plaçant au culot.
Le principal problème technique était la séparation du nickel du cobalt. Les solutions salines
concentrées, préparées avec un oxyde mixte de cobalt et de nickel, étaient neutralisées par la potasse.
Au mélange était ajouté en excès une solution de nitrite de potasse, avant qu'il soit mis au repos en
milieu acide, par exemple en milieu acide acétique, une journée. Le nitrite double de potassium et de
cobalt CoK(NO2)3 avait lentement précipité, et le précipité était récupéré par filtration de la solution,
après un lavage soigneux avec une solution aqueuse de chlorure de potassium. Ce corps solide
récupéré permettait de fabriquer le jaune de cobalt, utilisé pour la peinture à l'aquarelle. La liqueur
filtrée, contant l'ion nickel, était traité à l'hydroxyde de potasse pour précipiter un "oxyde de nickel
hydraté" ou hydroxyde de nickel.
Tous les procédés d'extraction actuels combinent encore des techniques d'hydrométallurgie et de
pyrométallurgie, dont l'optimisation dépend fortement de la nature du minerai traité. L'activité est
éminemment capitalistique : une usine produisant 60 000 tonnes par an de ferronickel à partir de
latérite, coûte environ 4 milliards de dollars (Koniambo, Nouvelle-Calédonie), soit un investissement
de 70 000 dollars par tonne de nickel produite annuellement. Or en 2010, la tonne de nickel
commercialisée sous la forme de ferronickel est cotée 26 000 dollars. Le coût de transformation du
minerai en ferronickel se situe à la même époque entre 4 000 et 6 000 dollars pour une usine
performante : l'amortissement du capital explique la différence entre prix de vente et coût de
production .
Le nickel peut être moulu, fondu, mis en forme par moulage. Il est aussi facilement usinable et
soudable. Le nickel se soude bien au fer. Autrefois, par laminage de tôles, issues d'un montage
composé d'une lame d'acier prise entre deux plaques de nickel, étaient obtenues des tôles plaquées de
nickel sur les deux faces.
Le nickel peut s'allier en principe avec tous les métaux, sauf avec le plomb, l'argent, le thorium et les métaux alcalins.
Les alliages de Ni les plus courants sont avec les métaux Fe, Mn, Cr, Co, Cu, Zn, Al... et les non-métaux comme le Si . Le nickel renforce notamment la résistance
de l'acier à la rupture et à l'attaque chimique.
Les propriétés mécaniques et thermiques des alliages fabriqués sont remarquables, notamment la résistance à l'usure sur de vastes plages de températures, des basses-
températures à parfois plus de 1 000 °C. Ce sont des matériaux non ou très peu déformables, montrant souvent une quasi-absence de dilatation, une résistance aux
réactifs chimiques et à la corrosion atmosphérique, une très faible usure, des propriétés physiques, comme la résistance électrique, peu influencées par le paramètre
température...
Le nickel est présent dans un grand nombre d'alliages, des aciers inoxydables et réfractaires à fortes teneurs en chrome et nickel aux fontes de nickel tels que le Ni-
resist, des alliages de blindage magnétique, type alliage fer-nickel ou ferro-nickels très durs, sinimax Ni0.43Fe0.54Si0.03 et permalloy aux aimants permanents Alnico,
des alliages résistants à la corrosion type hastelloy (par exemple hastelloy C résistant à la corrosion ou hastelloy D à grande résistance mécanique
Ni0.84Cu0.03Fe0.02Si0.075Mn0.02Co0.015, parfois au molybdène) ou des nickel-chrome ou chrome-nickel à l'alliage Monel à grande résistance à l'attaque chimique,
principalement à base de Ni et Cu, par exemple Ni0.65Cu0.27Fe0.02Si0.03Mn0.03 ou aux divers cupro-nickels, par exemple pour les pièces de monnaies ou encore le
nigusil...
Le nickel est pour le physicien métallurgiste un élément gammagène, c'est-à-dire qui stabilise la phase cubique à faces centrées, et, du coup, favorise l'obtention d'une
structure martensitique sur des pièces à grosses sections, en améliorant le résultat de la trempe.
Pour les aciers faiblement alliés, par exemple à base de fer associé à 1,85 % de Ni, 0,8 % de Cr, 0,7 % de Mn, 0,4 % de C, 0,25 % de Mo..., le nickel accroît la
résistance mécanique, améliore indéniablement les propriétés à basses températures et la résistance à la corrosion. Pour un acier inox classique, comme le 18/8 (Fe
avec 18 % de Cr et 8 % de Ni) ou le 18/10, les métallurgistes s'accordent sur la caractéristique de "surface inoxydable" apportée par le chrome et la résistance
mécanique à l'étirement et la résistance à la corrosion, apportées par le nickel. Au niveau des surfaces, il se forme un film d'oxydes protecteurs qui peut annihiler en
Préparation du corps simple, production
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Alliages à base de nickel
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