Niobium (Nb), chemisch element, vuurvast metaal van groep 5 (Vb) van het periodiek systeem, gebruikt in legeringen, gereedschappen en matrijzen, en supergeleidende magneten. Niobium is nauw verbonden met tantaal in ertsen en in eigenschappen.
Artem Topchiy
Vanwege de grote chemische gelijkenis van niobium en tantaal, was het erg moeilijk om de individuele identiteit van de twee elementen vast te stellen. Niobium werd voor het eerst ontdekt (1801) in een ertsmonster uit Connecticut door de Engelse chemicus Charles Hatchett, die het element columbium noemde ter ere van het land van herkomst, aangezien Columbia een synoniem is voor de Verenigde Staten. In 1844 ontdekte een Duitse chemicus, Heinrich Rose, wat hij beschouwde als een nieuw element dat samen met tantaal voorkomt en noemde het niobium naar Niobe, de mythologische godin die de dochter van Tantalus was. Na veel controverse werd besloten dat columbium en niobium hetzelfde element waren. Uiteindelijk werd een internationale overeenkomst (rond 1950) bereikt om de naam niobium aan te nemen, hoewel columbium bleef bestaan in de Amerikaanse metallurgische industrie.
Niobium komt ongeveer 10 keer meer voor in de aardkorst dan tantaal. Niobium, overvloediger dan lood en minder overvloedig dan koper in de aardkorst, komt verspreid voor, met uitzondering van relatief weinig mineralen. Van deze mineralen is de columbiet-tantalietreeks, waarin columbiet (FeNb2O6) en tantaliet (FeTa2O6) in zeer variabele verhoudingen voorkomen, de belangrijkste commerciële bron. Pyrochlore, een calciumniobaat, is ook de belangrijkste commerciële bron. Natuurlijk niobium komt volledig voor als de stabiele isotoop niobium-93.
De productieprocedures voor niobium zijn complex, het grootste probleem is de scheiding van tantaal. Scheiding van tantaal, indien nodig, wordt bewerkstelligd door oplosmiddelextractie in een vloeistof-vloeistofproces; het niobium wordt vervolgens geprecipiteerd en geroosterd tot niobiumpentoxide, dat door metallothermische en hydraterende processen wordt gereduceerd tot niobiumpoeder. Het poeder wordt geconsolideerd en verder gezuiverd door smelten met elektronenstralen. Vacuüm sinteren van poeder wordt ook gebruikt voor consolidatie. Niobium kan ook worden verkregen door elektrolyse van gefuseerde zouten of reductie van fluorcomplexen met een zeer reactief metaal zoals natrium. (Voor informatie over het delven, herstellen en toepassen van niobium, zie niobiumverwerking.)
Het pure metaal is zacht en taai; het ziet eruit als staal of, wanneer gepolijst, als platina. Hoewel het een uitstekende corrosieweerstand heeft, is niobium gevoelig voor oxidatie boven ongeveer 400 ° C (750 ° F). Niobium kan het beste worden opgelost in een mengsel van salpeterzuur en fluorwaterstofzuur. Het is volledig mengbaar met ijzer en wordt in de vorm van ferroniobium aan sommige roestvaste staalsoorten toegevoegd om stabiliteit te geven bij lassen of verhitten. Niobium wordt gebruikt als een belangrijk legeringselement in superlegeringen op nikkelbasis en als een ondergeschikt maar belangrijk additief voor zeer sterke, laaggelegeerde staalsoorten. Vanwege zijn compatibiliteit met uranium, weerstand tegen corrosie door gesmolten alkalimetaalkoelmiddelen en lage thermische neutronendoorsnede, is het alleen gebruikt of gelegeerd met zirkonium in bekledingen voor kernreactorkernen. Gecementeerde carbiden die worden gebruikt als hete persmatrijzen en snijgereedschappen worden door de aanwezigheid van niobium harder en beter bestand tegen schokken en erosie. Niobium is nuttig bij het construeren van cryogene (lage temperatuur) elektronische apparaten met een laag stroomverbruik. Niobium-tin (Nb3Sn) is een supergeleider onder 18,45 Kelvin (K), en niobiummetaal zelf beneden 9,15 K.
Verbindingen van niobium zijn van relatief ondergeschikt belang. Degenen die in de natuur worden aangetroffen, hebben de oxidatietoestand +5, maar er zijn verbindingen met een lagere oxidatietoestand (+2 tot +4) bereid. Viervoudig geladen niobium, bijvoorbeeld in de vorm van het carbide, NbC, wordt gebruikt voor het maken van gecementeerde carbiden.