Niobio

Propiedades do niobio

Número atómico 41
Número CAS 7440-03-1
Masa atómica 92,91
Punto de fusión 2 468 °C
Punto de ebulición 4 900 °C
Volume atómico 0,0180 nm3
Densidade a 20 °C 8,55 g/cm³
Estrutura cristalina cúbico centrado no corpo
Constante de celosía 0,3294 [nm]
Abundancia na codia terrestre 20,0 [g/t]
Velocidade do son 3480 m/s (a rt) (varilla fina)
Expansión térmica 7,3 µm/(m·K) (a 25 °C)
Condutividade térmica 53,7 W/(m·K)
Resistividade eléctrica 152 nΩ·m (a 20 °C)
Dureza de Mohs 6.0
Dureza Vickers 870-1320 MPa
Dureza Brinell 1735-2450Mpa

O niobio, antes coñecido como columbio, é un elemento químico con símbolo Nb (anteriormente Cb) e número atómico 41. É un metal de transición brando, gris, cristalino e dúctil, que se atopa a miúdo nos minerais pirocloro e columbita, de aí o nome anterior " columbio”.O seu nome provén da mitoloxía grega, concretamente de Niobe, que era filla de Tántalo, o homónimo do tántalo.O nome reflicte a gran semellanza entre os dous elementos nas súas propiedades físicas e químicas, o que dificulta a súa distinción.

O químico inglés Charles Hatchett informou dun novo elemento similar ao tántalo en 1801 e chamouno columbium.En 1809, o químico inglés William Hyde Wollaston concluíu erróneamente que o tántalo e o columbio eran idénticos.O químico alemán Heinrich Rose determinou en 1846 que os minerais de tántalo conteñen un segundo elemento, ao que chamou niobio.En 1864 e 1865, unha serie de descubrimentos científicos aclararon que o niobio e o columbio eran o mesmo elemento (a diferenza do tántalo), e durante un século ambos os nomes foron utilizados indistintamente.O niobio adoptouse oficialmente como nome do elemento en 1949, pero o nome de columbio segue sendo o uso actual na metalurxia nos Estados Unidos.

Niobio

Non foi ata principios do século XX cando o niobio se utilizou por primeira vez comercialmente.Brasil é o principal produtor de niobio e ferroniobio, unha aliaxe de 60-70% de niobio con ferro.O niobio utilízase principalmente en aliaxes, a maior parte en aceiros especiais como o que se usa nos gasodutos.Aínda que estas aliaxes conteñen un máximo de 0,1%, a pequena porcentaxe de niobio mellora a resistencia do aceiro.A estabilidade da temperatura das superaliaxes que conteñen niobio é importante para o seu uso en motores a reacción e foguetes.

O niobio úsase en varios materiais supercondutores.Estas aliaxes supercondutores, que tamén conteñen titanio e estaño, úsanse amplamente nos imáns supercondutores dos escáneres de resonancia magnética.Outras aplicacións do niobio inclúen a soldadura, as industrias nucleares, a electrónica, a óptica, a numismática e a xoiaría.Nas dúas últimas aplicacións, a baixa toxicidade e iridiscencia producidas pola anodización son propiedades moi desexadas.O niobio considérase un elemento crítico para a tecnoloxía.

Características físicas

O niobio é un metal brillante, gris, dúctil e paramagnético do grupo 5 da táboa periódica (ver táboa), cunha configuración electrónica nas capas máis externas atípica para o grupo 5. (Isto pódese observar nas proximidades do rutenio (44), rodio (45) e paladio (46).

Aínda que se pensa que ten unha estrutura cristalina cúbica centrada no corpo desde o cero absoluto ata o seu punto de fusión, as medicións de alta resolución da expansión térmica ao longo dos tres eixes cristalográficos revelan anisotropías que son inconsistentes cunha estrutura cúbica.[28]Polo tanto, espérase máis investigación e descubrimento nesta área.

O niobio convértese nun supercondutor a temperaturas crioxénicas.A presión atmosférica, ten a temperatura crítica máis alta dos supercondutores elementais a 9,2 K. O niobio ten a maior profundidade de penetración magnética de calquera elemento.Ademais, é un dos tres supercondutores elementais de Tipo II, xunto co vanadio e o tecnecio.As propiedades supercondutivas dependen en gran medida da pureza do niobio metálico.

Cando é moi puro, é relativamente suave e dúctil, pero as impurezas fan que sexa máis difícil.

O metal ten unha sección transversal de captura baixa para neutróns térmicos;polo que úsase nas industrias nucleares onde se desexan estruturas transparentes de neutróns.

Características químicas

O metal adquire un ton azulado cando se expón ao aire a temperatura ambiente durante períodos prolongados.A pesar dun alto punto de fusión en forma elemental (2.468 °C), ten unha densidade menor que outros metais refractarios.Ademais, é resistente á corrosión, presenta propiedades de supercondutividade e forma capas de óxido dieléctrico.

O niobio é un pouco menos electropositivo e máis compacto que o seu predecesor na táboa periódica, o circonio, mentres que é practicamente idéntico en tamaño aos átomos de tántalo máis pesados, como resultado da contracción dos lantánidos.Como resultado, as propiedades químicas do niobio son moi similares ás do tántalo, que aparece directamente debaixo do niobio na táboa periódica.Aínda que a súa resistencia á corrosión non é tan destacada como a do tántalo, o prezo máis baixo e a maior dispoñibilidade fan que o niobio sexa atractivo para aplicacións menos esixentes, como os revestimentos de cubas en plantas químicas.