Numero atomico	41
Numero CAS	7440-03-1
massa atomica	92,91
Punto di fusione	2 468 °C
Punto di ebollizione	4 900 °C
volume atomico	0,0180 nm3
Densità a 20 °C	8,55 g/cm³
struttura cristallina	cubico a corpo centrato
costante reticolare	0,3294 [nm]
Abbondanza nella crosta terrestre	20,0 [g/t]
Velocità del suono	3480 m/s (a temperatura ambiente) (asta sottile)
dilatazione termica	7,3 µm/(m·K) (a 25 °C)
Conduttività termica	53,7 W/(m·K)
Resistività elettrica	152 nΩ·m (a 20 °C)
durezza Mohs	6.0
durezza Vickers	870-1320 MPa
durezza Brinell	1735-2450 MPa

Il niobio, precedentemente noto come columbio, è un elemento chimico con simbolo Nb (precedentemente Cb) e numero atomico 41. È un metallo di transizione tenero, grigio, cristallino e duttile, spesso presente nei minerali pirocloro e columbite, da cui il nome "columbium". Il suo nome deriva dalla mitologia greca, in particolare da Niobe, figlia di Tantalo, da cui il tantalio. Il nome riflette la grande somiglianza tra i due elementi nelle loro proprietà fisiche e chimiche, rendendoli difficili da distinguere.

Nel 1801, il chimico inglese Charles Hatchett presentò un nuovo elemento simile al tantalio e lo chiamò columbio. Nel 1809, il chimico inglese William Hyde Wollaston concluse erroneamente che tantalio e columbio fossero identici. Nel 1846, il chimico tedesco Heinrich Rose determinò che i minerali di tantalio contengono un secondo elemento, che chiamò niobio. Nel 1864 e nel 1865, una serie di scoperte scientifiche chiarirono che niobio e columbio erano lo stesso elemento (a differenza del tantalio), e per un secolo entrambi i nomi furono usati in modo intercambiabile. Il niobio fu ufficialmente adottato come nome dell'elemento nel 1949, ma il nome columbio rimane di uso corrente in metallurgia negli Stati Uniti.

Solo all'inizio del XX secolo il niobio fu utilizzato per la prima volta a livello commerciale. Il Brasile è il principale produttore di niobio e ferroniobio, una lega composta al 60-70% da niobio e ferro. Il niobio viene utilizzato principalmente nelle leghe, in particolare in acciai speciali come quelli utilizzati nei gasdotti. Sebbene queste leghe contengano al massimo lo 0,1%, la piccola percentuale di niobio ne aumenta la resistenza. La stabilità termica delle superleghe contenenti niobio è importante per il loro utilizzo nei motori a reazione e a razzo.

Il niobio è utilizzato in vari materiali superconduttori. Queste leghe superconduttrici, contenenti anche titanio e stagno, sono ampiamente utilizzate nei magneti superconduttori degli scanner per risonanza magnetica. Altre applicazioni del niobio includono la saldatura, l'industria nucleare, l'elettronica, l'ottica, la numismatica e la gioielleria. In queste ultime due applicazioni, la bassa tossicità e l'iridescenza prodotte dall'anodizzazione sono proprietà molto apprezzate. Il niobio è considerato un elemento tecnologicamente critico.

Caratteristiche fisiche

Il niobio è un metallo paramagnetico, duttile, grigio e lucente del gruppo 5 della tavola periodica (vedi tabella), con una configurazione elettronica negli strati più esterni atipica per il gruppo 5. (Ciò può essere osservato nelle vicinanze del rutenio (44), del rodio (45) e del palladio (46).

Sebbene si pensi che abbia una struttura cristallina cubica centrata sul corpo dallo zero assoluto al suo punto di fusione, le misurazioni ad alta risoluzione dell'espansione termica lungo i tre assi cristallografici rivelano anisotropie che sono incoerenti con una struttura cubica.[28] Pertanto, si prevedono ulteriori ricerche e scoperte in questo settore.

Il niobio diventa superconduttore a temperature criogeniche. A pressione atmosferica, raggiunge la temperatura critica più alta tra i superconduttori elementari, ovvero 9,2 K. Il niobio possiede la maggiore profondità di penetrazione magnetica tra tutti gli elementi. Inoltre, è uno dei tre superconduttori elementari di Tipo II, insieme al vanadio e al tecnezio. Le proprietà superconduttive dipendono fortemente dalla purezza del niobio metallico.

Quando è molto puro, è relativamente morbido e duttile, ma le impurità lo rendono più duro.

Il metallo ha una bassa sezione trasversale di cattura per i neutroni termici; per questo motivo viene utilizzato nell'industria nucleare dove sono richieste strutture trasparenti ai neutroni.

Caratteristiche chimiche

Il metallo assume una sfumatura bluastra se esposto all'aria a temperatura ambiente per periodi prolungati. Nonostante un elevato punto di fusione allo stato elementare (2.468 °C), ha una densità inferiore rispetto ad altri metalli refrattari. Inoltre, è resistente alla corrosione, presenta proprietà superconduttive e forma strati di ossido dielettrico.

Il niobio è leggermente meno elettropositivo e più compatto del suo predecessore nella tavola periodica, lo zirconio, mentre ha dimensioni praticamente identiche agli atomi più pesanti del tantalio, a causa della contrazione dei lantanidi. Di conseguenza, le proprietà chimiche del niobio sono molto simili a quelle del tantalio, che compare direttamente sotto il niobio nella tavola periodica. Sebbene la sua resistenza alla corrosione non sia eccezionale come quella del tantalio, il prezzo inferiore e la maggiore disponibilità rendono il niobio interessante per applicazioni meno impegnative, come i rivestimenti dei tini negli impianti chimici.