Niobiu (Nb), element chimic, metal refractar din Grupa 5 (Vb) din tabelul periodic, utilizat în aliaje, scule și matrițe și magneți supraconductori. Niobiul este strâns asociat cu tantalul în minereuri și în proprietăți.
Artem Topchiy
Datorită marii similitudini chimice dintre niobiu și tantal, stabilirea identităților individuale ale celor două elemente a fost foarte dificilă. Niobiul a fost descoperit pentru prima dată (1801) într-o probă de minereu din Connecticut de către chimistul englez Charles Hatchett, care a numit elementul columbium în onoarea țării de origine, Columbia fiind un sinonim pentru Statele Unite. În 1844, un chimist german, Heinrich Rose, a descoperit ceea ce el considera a fi un element nou care apare împreună cu tantalul și l-a numit niobiu după Niobe, zeița mitologică care era fiica lui Tantalus. După controverse considerabile, sa decis că columbiul și niobiul erau același element. În cele din urmă, s-a ajuns la un acord internațional (aproximativ 1950) pentru adoptarea numelui de niobiu, deși columbiul a persistat în industria metalurgică a SUA.
Niobiul este de aproximativ 10 ori mai abundent în crusta Pământului decât este tantalul. Niobiul, mai abundent decât plumbul și mai puțin abundent decât cuprul din scoarța terestră, apare dispersat cu excepția relativ puține minerale. Dintre aceste minerale, seria columbit-tantalit, în care columbitul (FeNb2O6) și tantalitul (FeTa2O6) apar în raporturi foarte variabile, este principala sursă comercială. Piroclorul, un niobat de calciu și sodiu, este, de asemenea, principala sursă comercială. Niobiul natural apare în întregime ca izotop stabil niobiu-93.
Procedurile de producție pentru niobiu sunt complexe, problema majoră fiind separarea acestuia de tantal. Separarea de tantal, atunci când este necesar, se efectuează prin extracția solventului într-un proces lichid-lichid; niobiul este apoi precipitat și prăjit în pentoxid de niobiu, care este redus la pulbere de niobiu prin procese metalotermice și hidratante. Pulberea este consolidată și purificată în continuare prin topirea cu fascicul de electroni. Sinterizarea sub vid a pulberii este de asemenea utilizată pentru consolidare. Niobiul poate fi obținut, fie prin electroliza sărurilor topite, fie prin reducerea complexelor fluor cu un metal foarte reactiv, cum ar fi sodiul. (Pentru informații despre exploatarea, recuperarea și aplicațiile niobiului, consultați Prelucrarea niobiului.)
Metalul pur este moale și ductil; arată ca oțelul sau, atunci când este lustruit, ca platina. Deși are o rezistență excelentă la coroziune, niobiul este susceptibil la oxidare la peste 400 ° C (750 ° F). Niobiul poate fi cel mai bine dizolvat într-un amestec de acizi nitric și fluorhidric. Complet miscibil cu fierul, se adaugă sub formă de feroniobiu unor oțeluri inoxidabile pentru a da stabilitate la sudare sau încălzire. Niobiul este utilizat ca element de aliere major în superaliajele pe bază de nichel și ca un aditiv minor, dar important pentru oțelurile cu rezistență ridicată, cu aliaj slab. Datorită compatibilității sale cu uraniul, rezistenței la coroziune de către agenții de răcire topite din metale alcaline și secțiunii transversale reduse a neutronilor termici, a fost utilizat singur sau aliat cu zirconiu în placări pentru nucleele reactorului nuclear. Carburile cimentate utilizate ca matrițe de presare la cald și unelte de tăiere sunt făcute mai dure și mai rezistente la șocuri și eroziune prin prezența niobului. Niobiul este util în construcția de dispozitive electronice criogenice (la temperatură scăzută) cu consum redus de energie. Niobiu-staniu (Nb3Sn) este un superconductor sub 18,45 Kelvins (K) și niobiu metalic în sine, sub 9,15 K.
Compușii de niobiu sunt de o importanță relativ mică. Cei găsiți în natură au starea de oxidare +5, dar au fost preparați compuși cu stări de oxidare inferioare (+2 până la +4). Niobiul încărcat de patru ori, de exemplu, sub formă de carbură, NbC, este utilizat pentru fabricarea carburilor cimentate.