Niobi

Archiu:Niobium crystals and 1cm3 cube.jpg

Niobi

El niobi és un element químic de número atómico 41 situat en el grup 5 de la taula periòdica dels elements. Se simbolisa com Nb. És un metal de transició dúctil, grisa, bla i poc abundant. Es troba en el mineral niobita, també cridat columbita, i s'utilisa en aleacions. S'ampra principalment aleado en acers, als quals conferix una alta resistència.

Història

El niobi té propietats físiques i químiques similars a les de l'element tàntal, i els dos són, per lo tant, difícils de distinguir. El químic anglés Charles Hatchett va informar d'un nou element similar al tàntal en 1801 i ho va cridar columbio. En 1809, el químic William Hyde Wollaston anglés va concloure erròneament que el tàntal i el columbio eren idèntics. El químic alemà Heinrich Rose va determinar en 1846 que els minerals de tàntal contenien un segon element, que ell va nomenar niobi. En 1864 i 1865, una série de descobriments científics va clarificar que el niobi i el columbio eren el mateix element (a diferència de tàntal), i des de fa un sigle es varen utilisar abdós noms indistintament. El niobi va ser adoptat oficialment com el nom de l'element en 1949, pero el nom de columbio seguix sent d'us corrent en la metalúrgia en els Estats Units.

No va ser fins a el XX que el niobi va ser utilisat per primera volta en el mercat. Brasil és el principal productor de niobi i ferroniobio (una aleació de niobi i ferro). El niobi s'utilisa sobretot en aleacions, la major part en acer especial igual que l'utilisat en canonades de petròleu i gas. Encara que les aleacions contenen només un màxim de 0,1 %, este menut percentage de niobi millora la resistència de l'acer. El niobi s'utilisa en diversos materials superconductores. Estes aleacions superconductoras, també contenen titani i estany, que són àmpliament utilisats en els imans superconductores de escáneres de resonància magnètica. Atres aplicacions de niobi inclouen el seu us en soldadura, indústries nuclears, electrònica, òptica, numismàtica i joyeria. En les dos últimes aplicacions, el seu baix nivell de toxicitat de niobi i la seua capacitat de ser coloreado per anodización són ventages particulars. El niobi és un component important dels catalisadors d'alt rendiment per a l'oxidació selectiva de propà a àcit acrílic.

Propietats

Físiques

El niobi és un metal gris, dúctil, i paramagnético que es troba en el grup 5 de la Taula periòdica. A comparació en el restant dels membres d'este grup, té una configuració atípica en les seues capes d'electrons més externs.

El niobi es convertix en un superconductor a temperatures criogèniques. A pressió atmosfèrica, que té la temperatura crítica més alta dels superconductores elementals, el niobi té major profunditat de penetració magnètica que qualsevol atre element. Ademés, és un dels superconductores de tipo tres elemental II, junt en vanadi i tecnecio. Les propietats superconductoras són fortament depenents de la purea del niobi metal. Quan és molt pur, és relativament més bla i dúctil, pero les impurees fan que siga més dur. El metal té una baixa secció travessera per als neutrons tèrmics, per lo que s'utilisa en les indústries nuclears.

Químiques

El metal adquirix una tenyida azulado quan s'expon a l'aire a temperatura ambiente durant llarcs periodos de temps. A pesar de presentar un alt punt de fusió, en forma elemental (2468 °C), té una baixa densitat en comparació a atres metals refractarios. Ademés, és resistent a la corrosió, presenta propietats de superconductividad, i forma capes d'òxit dielèctric.

El niobi és una miqueta menys electropositivo i més compacte que el seu predecessor en la taula periòdica, el zirconi, mentres que és pràcticament idèntica en tamany als àtoms del tantalio més pesats, per la contracció dels lantànits.

Com a resultat, les propietats químiques del niobi són molt similars a les del tantalio, que apareix directament baix del niobi en la taula periòdica. Encara que la seua resistència a la corrosió no és tan notable com la del tàntal, el niobi té un preu més baix i una major disponibilitat i açò ho fa atractiu per a usos menys exigents, com poden ser revestiment en plantes químiques.

Abundància

S'estima que el niobi és el 33 º element més comú en la superfície de la Terra, en 20 ppm. Alguns pensen que l'abundància en la Terra és molt major, pero que el niobi "perdut" pot estar situat en el núcleu de la Terra per l'alta densitat del metal. L'element no es troba lliure en la naturalea, pero el niobi es produïx en combinació en atres elements minerals. Els minerals que contenen niobi a sovint també contenen tàntal. Els eixemples inclouen la columbita [(Fe, Mn)Nb₂O₆] i coltan [(Fe, Mn)(Nb, Ta)₂O₆]. Els minerals columbita-tantalita (com el coltán) es troben generalment com a minerals accessori en les intrusions granítiques de pegmatita i en roques intrusivas alcalinas. Menys comuns són els niobatos de calcio, l'urani, el tori i els elements de terres rares. Eixemples de tals són el pirocloro [(Na, Ca)₂Nb₂O₆(OH, F)] i la euxenita [(I, Ca, Ce, O, Th)(Nb, Ta, Tu)₂O₆]. Estos grans depòsits de niobi s'han trobat associats en carbonatitas (roques ígneas carbonatosilicatadas ) i com a component de pirocloro.