يعثر على النيوبيوم فيالقشرة الأرضية في بعض المعادن، مثلالبيروكلوروالكولومبيت. ينسب اكتشاف هذا العنصر إلى العالمتشارلز هاتشت، الذي أعلن في سنة 1801 عن اكتشافه لعنصر جديد شبيه بعنصربالتانتالوم، وأطلق عليه اسم «كولومبيوم» بسبب وفرته في معدن الكولومبيت؛ ولكن في سنة 1809، وصل العالموليام هايد ولاستون إلى نتيجة خاطئة مفادها أن الكولومبيوم والتانتالوم هما ذات العنصر وليسا متمايزان عن بعضهما البعض. بعد عدة عقود، أعلن العالمهاينريش روزه أن خامات التانتالوم تحوي دوماً على عنصر جديد مرافق، وأطلق عليه اسم «نيوبيوم»، وذلك نسبة إلىنيوبي ابنةتانتالوس حسبالأساطير الإغريقية. إلا أن سلسلة من المنشورات والدراسات العلمية بين سنتي 1864 و1865 أكدت أنه لا فرق بين النيوبيوم والكولومبيوم، ولا يزال الاسم الأخير مستخدماً في أمريكا الشمالية في بعض القطاعات، مع أن التسمية الرسمة المعتمدة عالمياً هي النيوبيوم، وذلك من سنة 1949.
العالم تشارلز هاتشت كان أول من اكتشف هذا العنصر سنة 1801، وأسماه حينها الكولومبيوم.
كان العالم البريطانيتشارلز هاتشت[ط 1]أول من اكتشف هذا العنصر في سنة 1801.[1][2][3] كان هاتشيت يقوم بدراسة عينة منمعدن، أرسلت إلى إنجلترا من ولايةكونيتيكت الأمريكية منذ سنة 1734، عندما أيقن أنه معدن جديد، وأطلق عليه اسمكولومبيت[ط 2]، وعندما أجرى تحاليل على المعدن وجد أنه يحوي على عنصر جديد أطلق عليه اسم «كولومبيوم»[ط 3]، نسبة إلىكولومبيا، إشارة ً إلى الولايات المتحدة.[4][5][6] من المحتمل أن الكولومبيوم الذي اكتشفه هاتشيت لم يكن نقياً، إنما مشوباً بالتانتاليوم.[4]
تلا اكتشاف هذا العنصر مرحلة من الالتباس،[7] إذ ظهرت شكوك أن العنصر الجديد المكتشف (الكولومبيوم) ما هو إلا عنصرالتانتالوم. ففي سنة 1809 قام العالموليام هايد ولاستون[ط 4] بمقارنة الأكاسيد المستحصلة من معدنيالكولومبيت[ط 5] (الكثافة 5.918 غ/سم3) معالتانتاليت[ط 6] (الكثافة أعلى من 8 غ/سم3)، ورغم الاختلاف الواضح بالكثافة، إلا أنه وصل إلى نتيجة مفادها أن الأكسيدين متطابقين، وأنهما يعودان إلى ذات العنصر، وبذلك أبقى على تسمية التانتالوم وأبطل تسمية الكولومبيوم.[7] إلا أن هذا الاستنتاج لم يلق قبولاً واسعاً من الوسط العلمي، فقد اعترض الكيميائيهاينريش روزه[ط 7] في سنة 1846 عليها، محتجاً أن هناك عنصرين مختلفين في عينة التانتاليت، وأطلق على العنصر الجديد اسم «نيوبيوم»، وذلك نسبة إلىنيوبي[ط 8] ابنةتانتالوس[ط 9] حسبالأساطير الإغريقية.[8][ملاحظة 1]
لم يدخل عنصر النيوبيوم في التطبيقات العملية إلا في أوائل القرن العشرين، عندما استخدم في تركيب وشائعالمصابيح المتوهجة[ط 18]، وكان ذلك أول استخدام تجاري له.[14] ولكن ذلك التطبيق لم يدم طويلاً، إذ حلالتنجستن محله. ثم تبين أن دخول النيوبيوم في تركيبالسبائك الحديدية يزيد بشكل كبير من الخواص الهندسية لها، ولا يزال هذا التطبيق سارياً.[14] أما الخواصالموصلية الفائقة فقد اكتشفت في ستينات القرن العشرين فيمختبرات بل أثناء الأبحاث علىسبيكة النيوبيوم والقصدير.[18][19]
كان اسم الكولومبيوم (بالرمز الكيميائي Cb) شائع الاستخدام في الولايات المتحدة إشارة إلى العنصر 41،[20] وتاريخياً هو الاسم الأول لهذا العنصر، وأطلق عليههاتشيت تلك التسمية نسبة إلى معدنالكولومبيت، والذي بدوره ينسب إلىكولومبيا، الاسم التاريخي للولايات المتحدة.[21] بقي اسم الكولومبيوم مستخدماً فيالمنشورات العلمية الأمريكية في النصف الأول منالقرن العشرين، ويعود آخر منشور علمي منالجمعية الكيميائية الأمريكية[ط 19] بتسمية هذا العنصر بالكولومبيوم في العنوان إلى سنة 1953.[22]
بالمقابل، كان اسم النيوبيوم هو الشائع في أوروبا منذ أواسط القرن التاسع عشر؛ ولذلك وللحد من التشويش في تسمية هذا العنصر، اختيرت تسمية النيوبيوم رسمياً في في المؤتمر الخامس عشرللرابطة الكيميائية[ط 20] فيأمستردام سنة 1949.[23] وفي السنة التالية، اعتمدت تسمية النيوبيوم رسمياً منالاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (أيوباك[ط 21])، وذلك بعد مرور 100 سنة على اكتشاف هذا العنصر.[23] بالرغم من ذلك، لا تزال بعض المنظمات والجمعيات الأمريكية، وخاصة العاملة في مجال التعدين، تستخدم تسمية الكولومبيوم غير الرسمية.[24][25][26][27]
يوجد اثنان من ثلاثة أكبر مناجم حاوية على التوضعات الترسبية من خاماتالبيركلور فيالبرازيل، والثالث فيكندا، وجميعها قد اكتشفت في خمسينيات القرن العشرين. يعد هذان البلدان المنتجان الأكبر من الخامات المعدنية للنيوبيوم.[14] يعثر على الخامات الموجودة في البرازيل عادة ضمن تكوينات صخورالكربوناتيتالمتدخلة في ولايتيميناس جرايس[ط 35]وغوياس[ط 36]؛[40] وينتج هذان المنجمان في البرازيل ما يقارب 88% من الإنتاج العالمي من هذا الفلز.[41] يوجد في البرازيل أيضاً توضعات رسوبية غير مستثمرة من النيوبيوم في ولايتيالأمازون[ط 37]ورورايما[ط 38].[41][42] أما في كندا فيقع المنجم في ولايةكيبك؛[43] وينتج قرابة 7-10% من الإنتاج العالمي من هذا العنصر.[40][41] توجد خامات النيوبيوم أيضاً بشكل أقل تركيزاً فيروسياوجمهورية الكونغو الديمقراطية.[44] يبين الجدول الإنتاج العالمي من النيوبيوم في سنتي 2019 و2020:[45]
إذ هناك تفاوت فيانحلالية المعقدات الفلورية للنيوبيوم والتانتالوم[ملاحظة 2] في الماء، إذ يبقى المعقد الفلوري للنيوبيوم منحلاً، في حين يترسب المعقد الفلوري للتانتالوم؛ وتلك الخاصة كان قد اكتشفها العالمدي مارينياك في القرن التاسع عشر. عند معالجة الخاماتبالفحم وغازالكلور عند درجات حرارة مرتفعة، يمكن حينها استخدام تقنيةالتقطير بالتجزئة[ط 44] لفصلكلوريدات التانتالوم والنيوبيوم.[51]
يتكون النيوبيوم الموجود في الطبيعة مننظيرمستقر وحيد: نيوبيوم-9393Nb.[56] ولكن يوجد لهذا العنصر العديد منالنظائر المشعة المصطنعة، ويبلغ عددها 32، وتتراوحأعدادها الكتلية بين 81 - 113. أكثر تلك النظائر المشعة استقراراً هو النظير نيوبيوم-9292Nb، إذ يبلغعمر النصف لديه مقدار 34.7 مليون سنة؛ أما أقصرها عمراً فهو النظير نيوبيوم-113113Nb، بعمر نصف مقداره 30 ميلي ثانية.
بالمقارنة معالزكرونيوم، العنصر المجاور السابق له فيالجدول الدوري، فإن النيوبيوم أقلكهرجابية[ط 74] منه. من جهة أخرى، فإن حجم ذرة النيوبيوم مقارب بشكل كبير لعنصرالتانتالوم، العنصر الأسفل منه في الجدول الدوري، رغم أن الأخير أثقل منه، ويعود السبب في تقارب الحجم إلىالانكماش اللانثانيدي[ط 75]؛[29] وهذا يفسر بدوره التقارب الكبير في الخواص الكيميائية لهذين العنصرين.[14]
للنيوبيوم نظرياً القدرة على تبني عدةحالات أكسدة[ط 79] من +5 إلى −1؛ إلا أن درجة الأكسدة +5 هي الأكثر شيوعاً واستقراراً فيمركبات النيوبيوم الكيميائية.[29] تتميز العديد من المركبات الكيميائية للنيوبيوم في حالات أكسدة أقل من 5+ بوجود الرابطة الكيميائية Nb–Nb. فيالمحلول المائي يبدي أيون النيوبيوم حالة الأكسدة المستقرة 5+، ولكن من السهل تعرضهللإماهة[ط 80].[54]
إن الاستخدام الأساسي للنيوبيوم هو دخوله في تركيبسبائكالفولاذ؛ وكان ذلك التطبيق قد استهلك ما يقارب 90% من الكمية المستخرجة من هذا الفلز (44.5 ألف طن) في سنة 2006؛ يلي ذلك استخدام النيوبيوم في تركيبالسبائك الفائقة[ط 95].[73]
لا يعرف للنيوبيوم أي دور حيوي، ولا يؤدي التماس المباشر للجلد مع هذا الفلز إلى إثارة الحساسية، لذلك يستخدم في صناعةالمجوهرات، ويدخل في التطبيقات الطبية.[104][105]
^أعلن روزه أيضاً عن اكتشاف مجموعة من العناصر الأخرى، أطلق على إحداها اسم «بيلوبيوم»[ط 10]، وذلك نسبة إلىبيلوبس ابنةتانتالوس حسبالأساطير الإغريقية؛[9][10] في حين أنه أسمى الاثنين الآخرين «إلمنيوم»[ط 11] و «ديانيوم»[ط 12].[11] في النهاية تبين أن العناصر التي ادعى اكتشافها منالبيلوبيوم والإلمنيوم والديانيوم ما هي مزائج من النيوبيوم والتانتالوم.[12][13]
^ابNoyes، William Albert (1918).A Textbook of Chemistry. H. Holt & Co. ص. 523.مؤرشف من الأصل في 2022-06-02. اطلع عليه بتاريخ2020-11-02.
^Percival، James (يناير 1853)."Middletown Silver and Lead Mines".Journal of Silver and Lead Mining Operations. ج. 1: 186.مؤرشف من الأصل في 2013-06-03. اطلع عليه بتاريخ2013-04-24.
^Griffith، William P.؛ Morris, Peter J. T. (2003). "Charles Hatchett FRS (1765–1847), Chemist and Discoverer of Niobium".Notes and Records of the Royal Society of London. ج. 57 ع. 3: 299–316.DOI:10.1098/rsnr.2003.0216.JSTOR:3557720.S2CID:144857368.
^"Niobium". Universidade de Coimbra. مؤرشف منالأصل في 2007-12-10. اطلع عليه بتاريخ2008-09-05.
^ابجدهوHolleman, Arnold F.; Wiberg, Egon; Wiberg, Nils (1985). "Niob".Lehrbuch der Anorganischen Chemie (بالألمانية) (91–100 ed.). Walter de Gruyter. pp. 1075–1079.ISBN:978-3-11-007511-3.
^Kòrösy، F. (1939). "Reaction of Tantalum, Columbium and Vanadium with Iodine".Journal of the American Chemical Society. ج. 61 ع. 4: 838–843.DOI:10.1021/ja01873a018.
^Ikenberry, L.؛ Martin, J. L.؛ Boyer, W. J. (1953). "Photometric Determination of Columbium, Tungsten, and Tantalum in Stainless Steels".Analytical Chemistry. ج. 25 ع. 9: 1340–1344.DOI:10.1021/ac60081a011.
^ابRayner-Canham، Geoff؛ Zheng, Zheng (2008). "Naming elements after scientists: an account of a controversy".Foundations of Chemistry. ج. 10 ع. 1: 13–18.DOI:10.1007/s10698-007-9042-1.S2CID:96082444.
^Norman N.، Greenwood (2003). "Vanadium to dubnium: from confusion through clarity to complexity".Catalysis Today. ج. 78 ع. 1–4: 5–11.DOI:10.1016/S0920-5861(02)00318-8.
^Emsley، John (2001)."Niobium".Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements. Oxford, England: Oxford University Press. ص. 283–286.ISBN:978-0-19-850340-8.
^ابجدهوزNowak, Izabela؛ Ziolek, Maria (1999). "Niobium Compounds: Preparation, Characterization, and Application in Heterogeneous Catalysis".Chemical Reviews. ج. 99 ع. 12: 3603–3624.DOI:10.1021/cr9800208.PMID:11849031.
^ابجدSoisson, Donald J.؛ McLafferty, J. J.؛ Pierret, James A. (1961). "Staff-Industry Collaborative Report: Tantalum and Niobium".Industrial and Engineering Chemistry. ج. 53 ع. 11: 861–868.DOI:10.1021/ie50623a016.
^Rahtu, Antti (2002).Atomic Layer Deposition of High Permittivity Oxides: Film Growth and In Situ Studies (Thesis). University of Helsinki.hdl:10138/21065.ISBN:952-10-0646-3.
^Maruyama، Toshiro (1994). "Electrochromic Properties of Niobium Oxide Thin Films Prepared by Chemical Vapor Deposition".Journal of the Electrochemical Society. ج. 141 ع. 10: 2868–2871.Bibcode:1994JElS..141.2868M.DOI:10.1149/1.2059247.
^Verevkin, A.؛ Pearlman, A.؛ Slstrokysz, W.؛ Zhang, J.؛ وآخرون (2004). "Ultrafast superconducting single-photon detectors for near-infrared-wavelength quantum communications".Journal of Modern Optics. ج. 51 ع. 12: 1447–1458.DOI:10.1080/09500340410001670866.
^Lucas, C. R.؛ Labinger, J. A.؛ Schwartz, J. (1990). "Dichlorobis(η5 -Cyclopentadienyl) Niobium(IV)". في Robert J. Angelici (المحرر).Inorganic Syntheses. New York. ج. 28. ص. 267–270.DOI:10.1002/9780470132593.ch68.ISBN:978-0-471-52619-3.{{استشهاد بكتاب}}: صيانة الاستشهاد: مكان بدون ناشر (link)
^Eggert, Peter؛ Priem, Joachim؛ Wettig, Eberhard (1982). "Niobium: a steel additive with a future".Economic Bulletin. ج. 19 ع. 9: 8–11.DOI:10.1007/BF02227064.S2CID:153775645.
^Hillenbrand, Hans-Georg؛ Gräf, Michael؛ Kalwa, Christoph (2 مايو 2001)."Development and Production of High Strength Pipeline Steels"(PDF).Niobium Science & Technology: Proceedings of the International Symposium Niobium 2001 (Orlando, Florida, USA). مؤرشف منالأصل(PDF) في 2015-06-05.
^Bhadeshia، H. k. d. h."Nickel Based Superalloys". University of Cambridge. مؤرشف منالأصل في 25 أغسطس 2006. اطلع عليه بتاريخ 4 سبتمبر 2008.
^Pottlacher, G.; Hosaeus, H.; Wilthan, B.; Kaschnitz, E.; Seifter, A. (2002). "Thermophysikalische Eigenschaften von festem und flüssigem Inconel 718".Thermochimica Acta (بالألمانية).382 (1––2): 55–267.Bibcode:2002TcAc..382..255P.DOI:10.1016/S0040-6031(01)00751-1.
^Hebda، John (2 مايو 2001)."Niobium alloys and high Temperature Applications"(PDF).Niobium Science & Technology: Proceedings of the International Symposium Niobium 2001 (Orlando, Florida, USA). مؤرشف منالأصل(PDF) في 2008-12-17.
^Nave، Carl R."Superconducting Magnets". Georgia State University, Department of Physics and Astronomy.مؤرشف من الأصل في 2008-12-05. اطلع عليه بتاريخ2008-11-25.
^Lilje, L.؛ Kako, E.؛ Kostin, D.؛ Matheisen, A.؛ وآخرون (2004). "Achievement of 35 MV/m in the superconducting nine-cell cavities for TESLA".Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. ج. 524 ع. 1–3: 1–12.arXiv:physics/0401141.Bibcode:2004NIMPA.524....1L.DOI:10.1016/j.nima.2004.01.045.S2CID:2141809.
^Cherednichenko, Sergey؛ Drakinskiy, Vladimir؛ Berg, Therese؛ Khosropanah, Pourya؛ وآخرون (2008). "A Hot-electron bolometer terahertz mixers for the Herschel Space Observatory".Review of Scientific Instruments. ج. 79 ع. 3: 0345011–03451010.Bibcode:2008RScI...79c4501C.DOI:10.1063/1.2890099.PMID:18377032.
^Godley, Reut؛ Starosvetsky, David؛ Gotman, Irena (2004). "Bonelike apatite formation on niobium metal treated in aqueous NaOH".Journal of Materials Science: Materials in Medicine. ج. 15 ع. 10: 1073–1077.DOI:10.1023/B:JMSM.0000046388.07961.81.PMID:15516867.S2CID:44988090.
^Biason Gomes, M. A.؛ Onofre, S.؛ Juanto, S.؛ Bulhões, L. O. de S. (1991). "Anodization of niobium in sulphuric acid media".Journal of Applied Electrochemistry. ج. 21 ع. 11: 1023–1026.DOI:10.1007/BF01077589.S2CID:95285286.
^Azevedo, C. R. F.؛ Spera, G.؛ Silva, A. P. (2002). "Characterization of metallic piercings that caused adverse reactions during use".Journal of Failure Analysis and Prevention. ج. 2 ع. 4: 47–53.DOI:10.1361/152981502770351860.
^Grill، Robert؛ Gnadenberge, Alfred (2006). "Niobium as mint metal: Production–properties–processing".International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. ج. 24 ع. 4: 275–282.DOI:10.1016/j.ijrmhm.2005.10.008.
^Eichelbrönner، G. (1998). "Refractory metals: crucial components for light sources".International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. ج. 16 ع. 1: 5–11.DOI:10.1016/S0263-4368(98)00009-2.
^Michaluk, Christopher A.؛ Huber, Louis E.؛ Ford, Robert B. (2001). Minerals, Metals and Materials Society (المحرر).Niobium and Niobium 1% Zirconium for High Pressure Sodium (HPS) Discharge Lamps.ISBN:978-0-9712068-0-9.
^Downs, William L.؛ Scott, James K.؛ Yuile, Charles L.؛ Caruso, Frank S.؛ وآخرون (1965). "The Toxicity of Niobium Salts".American Industrial Hygiene Association Journal. ج. 26 ع. 4: 337–346.DOI:10.1080/00028896509342740.PMID:5854670.
.jpg)
