Le nickel se cache dans des objets aussi différents que certains aciers inoxydables, des pièces de monnaie et des batteries. À l’état pur, ce métal solide est argenté et résiste assez bien à la corrosion. Mais son intérêt industriel tient souvent à sa capacité à modifier les propriétés d’autres métaux lorsqu’on l’ajoute à un alliage.
Où trouve-t-on le nickel et comment l’obtient-on ?
Dans la croûte terrestre, le nickel se trouve surtout dans des minerais, plutôt qu’à l’état de métal pur. Certains gisements sont associés à des roches riches en fer et en magnésium ; d’autres contiennent notamment des silicates nickélifères. L’extraction et le traitement du minerai dépendent de sa composition : ils peuvent faire appel à des procédés pyrométallurgiques, qui utilisent la chaleur, ou hydrométallurgiques, qui mobilisent des solutions chimiques. L’Élémentarium décrit ces minerais et les filières de transformation du nickel, notamment en ferronickel et en produits intermédiaires.
Le nickel est aussi présent en faible quantité dans l’eau de mer et dans certaines météorites. Le nom de l’élément est lié à la nickéline, un minerai qui avait été confondu avec un minerai de cuivre. Des mineurs allemands l’appelaient Kupfernickel, que l’on peut traduire par « faux cuivre ». Le chimiste suédois Axel Frederik Cronstedt a identifié le nickel comme un nouvel élément en 1751, selon la Commission des abondances isotopiques et des poids atomiques (CIAAW).
Que révèle sa place dans le tableau périodique ?
Le numéro atomique 28 signifie que chaque atome de nickel possède 28 protons dans son noyau. Sa masse molaire est d’environ 58,6934 g/mol : cette valeur correspond à la masse d’une mole d’atomes de nickel, et non à celle d’un atome isolé. Le nickel appartient aux métaux de transition, dans la période 4 et le groupe 10. Il se situe dans le bloc d, où se trouvent des éléments dont les électrons de valence occupent notamment des orbitales d. Vous pouvez le situer parmi les métaux de transition, aux côtés d’éléments comme le fer et le cobalt.
Sa configuration électronique est [Ar]4s² 3d⁸. En chimie, le nickel forme couramment des ions aux états d’oxydation +2 et +3. Ces états décrivent la charge formelle attribuée à l’atome dans un composé ; ils ne signifient pas que le métal se transforme toujours en ions dans les matériaux du quotidien.
Pourquoi l’ajoute-t-on aux alliages ?
Le nickel contribue à la résistance à la corrosion et peut améliorer certaines propriétés mécaniques d’un matériau. Il entre ainsi dans la composition de nombreux aciers inoxydables et d’alliages conçus pour supporter des milieux agressifs ou des températures élevées. Un alliage cuivre-nickel, par exemple, est utilisé pour des conduites dans des installations de dessalement. Le nickel peut également être déposé en couche sur un autre métal : ce nickelage forme une finition protectrice, selon le programme éducatif Jefferson Lab.
Ses usages ne se limitent pas aux structures métalliques. Le nickel finement divisé peut servir de catalyseur, c’est-à-dire accélérer certaines réactions chimiques sans être consommé globalement par la réaction. Il est notamment employé dans l’hydrogénation d’huiles végétales. Il entre aussi dans diverses batteries et dans certains aimants permanents élaborés à partir de plusieurs métaux. Dans le verre, l’ajout de composés du nickel peut donner une teinte verdâtre.
Le nickel présente-t-il des risques pour la santé ?
Le risque dépend de la forme chimique du nickel, de la quantité et de la voie d’exposition. Le contact avec certains objets qui libèrent du nickel peut provoquer une allergie de contact chez les personnes sensibilisées ; la sueur et les frottements peuvent favoriser la libération de petites quantités depuis un objet métallique, précise l’INRS. Ce risque ne doit pas être confondu avec celui lié à l’inhalation de poussières ou de composés de nickel en contexte professionnel : les formes et les expositions ne sont pas les mêmes. Le nickel est donc utile en métallurgie et en chimie, mais sa présence dans un matériau ne suffit pas, à elle seule, à caractériser le risque.