Niobio (Nb), elemento químico, metal refractario del Grupo 5 (Vb) de la tabla periódica, utilizado en aleaciones, herramientas y matrices, e imanes superconductores. El niobio está estrechamente asociado con el tantalio en minerales y propiedades.
Artem Topchiy
Debido a la gran similitud química del niobio y el tantalio, el establecimiento de las identidades individuales de los dos elementos fue muy difícil. El niobio fue descubierto por primera vez (1801) en una muestra de mineral de Connecticut por el químico inglés Charles Hatchett, quien llamó al elemento columbio en honor a su país de origen, siendo Columbia un sinónimo de los Estados Unidos. En 1844, un químico alemán, Heinrich Rose, descubrió lo que consideraba un nuevo elemento que se producía junto con el tantalio y lo llamó niobio en honor a Niobe, la diosa mitológica hija de Tantalus. Después de una considerable controversia, se decidió que el columbio y el niobio eran el mismo elemento. Finalmente, se llegó a un acuerdo internacional (alrededor de 1950) para adoptar el nombre de niobio, aunque el columbio persistió en la industria metalúrgica de los Estados Unidos.
El niobio es aproximadamente 10 veces más abundante en la corteza terrestre que el tantalio. El niobio, más abundante que el plomo y menos abundante que el cobre en la corteza terrestre, se encuentra disperso a excepción de relativamente pocos minerales. De estos minerales, la serie columbita-tantalita, en la que la columbita (FeNb2O6) y la tantalita (FeTa2O6) se encuentran en proporciones muy variables, es la principal fuente comercial. El pirocloro, un niobato de sodio y calcio, es también la principal fuente comercial. El niobio natural se presenta enteramente como el isótopo estable niobio-93.
Los procedimientos de producción del niobio son complejos, y el principal problema es su separación del tantalio. La separación del tantalio, cuando es necesario, se efectúa mediante extracción con disolvente en un proceso líquido-líquido; el niobio luego se precipita y se tuesta a pentóxido de niobio, que se reduce a polvo de niobio a través de procesos metalotérmicos e hidruros. El polvo se consolida y se purifica adicionalmente mediante fusión por haz de electrones. La sinterización al vacío de polvo también se utiliza para la consolidación. El niobio también se puede obtener mediante electrólisis de sales fundidas o mediante reducción de complejos fluorados con un metal muy reactivo como el sodio. (Para obtener información sobre la extracción, la recuperación y las aplicaciones del niobio, consulte Procesamiento de niobio).
El metal puro es suave y dúctil; parece acero o, cuando se pule, platino. Aunque tiene una excelente resistencia a la corrosión, el niobio es susceptible a la oxidación por encima de aproximadamente 400 ° C (750 ° F). El niobio se puede disolver mejor en una mezcla de ácidos nítrico y fluorhídrico. Completamente miscible con hierro, se añade en forma de ferroniobio a algunos aceros inoxidables para dar estabilidad al soldar o calentar. El niobio se utiliza como un elemento de aleación principal en las superaleaciones a base de níquel y como un aditivo menor pero importante para los aceros de alta resistencia y baja aleación. Debido a su compatibilidad con el uranio, resistencia a la corrosión por refrigerantes de metales alcalinos fundidos y baja sección transversal de neutrones térmicos, se ha utilizado solo o aleado con circonio en revestimientos para núcleos de reactores nucleares. Los carburos cementados utilizados como matrices de prensado en caliente y herramientas de corte se hacen más duros y más resistentes a los golpes y la erosión por la presencia de niobio. El niobio es útil en la construcción de dispositivos electrónicos criogénicos (de baja temperatura) de bajo consumo de energía. El niobio-estaño (Nb3Sn) es un superconductor por debajo de 18,45 Kelvin (K), y el propio metal niobio, por debajo de 9,15 K.
Los compuestos de niobio tienen una importancia relativamente menor. Los que se encuentran en la naturaleza tienen el estado de oxidación +5, pero se han preparado compuestos de estados de oxidación más bajos (+2 a +4). El niobio con carga cuádruple, por ejemplo, en forma de carburo, NbC, se utiliza para fabricar carburos cementados.