Niobio (Nb), elemento chimico, metallo refrattario del Gruppo 5 (Vb) della tavola periodica, utilizzato in leghe, utensili e matrici e magneti superconduttori. Il niobio è strettamente associato al tantalio nei minerali e nelle proprietà.
Artem Topchiy
A causa della grande somiglianza chimica del niobio e del tantalio, è stato molto difficile stabilire le identità individuali dei due elementi. Il niobio fu scoperto per la prima volta (1801) in un campione di minerale del Connecticut dal chimico inglese Charles Hatchett, che chiamò lelemento columbium in onore del paese di origine, essendo la Columbia sinonimo di Stati Uniti. Nel 1844 un chimico tedesco, Heinrich Rose, scoprì quello che considerava un nuovo elemento che si trovava insieme al tantalio e lo chiamò niobio dopo Niobe, la dea mitologica figlia di Tantalo. Dopo notevoli polemiche si è deciso che il colombo e il niobio fossero lo stesso elemento. Alla fine fu raggiunto un accordo internazionale (circa 1950) per adottare il nome niobio, sebbene il colombio persistesse nellindustria metallurgica degli Stati Uniti.
Il niobio è circa 10 volte più abbondante nella crosta terrestre del tantalio. Il niobio, più abbondante del piombo e meno abbondante del rame nella crosta terrestre, è disperso tranne che per relativamente pochi minerali. Di questi minerali, la serie columbite-tantalite, in cui la columbite (FeNb2O6) e la tantalite (FeTa2O6) si trovano in rapporti altamente variabili, è la principale fonte commerciale. Il pirocloro, un niobato di sodio e calcio, è anche la principale fonte commerciale. Il niobio naturale si presenta interamente come isotopo stabile niobio-93.
Le procedure di produzione del niobio sono complesse, il problema principale è la sua separazione dal tantalio. La separazione dal tantalio, quando necessaria, viene effettuata mediante estrazione con solvente in un processo liquido-liquido; il niobio viene quindi precipitato e tostato a pentossido di niobio, che viene ridotto a polvere di niobio attraverso processi metallotermici e di idratazione. La polvere viene consolidata e purificata ulteriormente mediante fusione a fascio di elettroni. La sinterizzazione sotto vuoto della polvere viene utilizzata anche per il consolidamento. Il niobio può anche essere ottenuto mediante elettrolisi di sali fusi o riduzione di complessi fluoro con un metallo molto reattivo come il sodio. (Per informazioni sullestrazione, il recupero e le applicazioni del niobio, vedere elaborazione del niobio.)
Il metallo puro è morbido e duttile; sembra acciaio o, se lucidato, platino. Sebbene abbia uneccellente resistenza alla corrosione, il niobio è suscettibile allossidazione a temperature superiori a circa 400 ° C (750 ° F). Il niobio può essere sciolto meglio in una miscela di acido nitrico e fluoridrico. Completamente miscibile con il ferro, viene aggiunto sotto forma di ferroniobio ad alcuni acciai inossidabili per conferire stabilità alla saldatura o al riscaldamento. Il niobio è utilizzato come principale elemento di lega nelle superleghe a base di nichel e come additivo minore ma importante per gli acciai ad alta resistenza e basso legati. A causa della sua compatibilità con luranio, resistenza alla corrosione da refrigeranti di metalli alcalini fusi e bassa sezione durto dei neutroni termici, è stato utilizzato da solo o in lega con zirconio nei rivestimenti per i nuclei dei reattori nucleari. I carburi cementati utilizzati come stampi per pressatura a caldo e utensili da taglio sono resi più duri e resistenti agli urti e allerosione dalla presenza di niobio. Il niobio è utile nella costruzione di dispositivi elettronici criogenici (a bassa temperatura) a basso consumo energetico. Il niobio-stagno (Nb3Sn) è un superconduttore al di sotto di 18,45 Kelvin (K) e il niobio metallo stesso, al di sotto di 9,15 K.
I composti di niobio sono di importanza relativamente minore. Quelli che si trovano in natura hanno lo stato di ossidazione +5, ma sono stati preparati composti con stati di ossidazione inferiori (da +2 a +4). Il niobio a carica quadrupla, ad esempio, sotto forma di carburo, NbC, viene utilizzato per la produzione di carburi cementati.