Elniobi és l'element químic de símbolNb inombre atòmic 41.[1] Se situa en el grup 5 i en el 5è període de lataula periòdica dels elements. Fou descobert el 1801 pel químic anglèsCharles Hatchett en analitzar un mineral, ara anomenatcolumbita, procedent deMassachusetts, i l'anomenà columbi. Durant uns anys es cregué que era el mateix element que eltàntal perquè tenen propietats molt semblants, fins que l'alemanyHeinrich Rose els diferencià el 1844 i l'anomenà «niobi». Els dos noms foren emprats com a sinònims fins al 1950 que laIUPAC adoptà el nom «niobi». S'obté del mineralpiroclor, majoritàriament alBrasil. És un metall dúctil i tou,superconductor a baixes temperatures i que és usat en la indústria metal·lúrgica per reduir la densitat delsacers i augmentar la seva duresa. Es fa servir també en la fabricació d'imants, en la producció decondensadors i altres aplicacions menys importants.
El niobi fou descobert l'any 1801[2] pel mineralogista i químic anglèsCharles Hatchett (1765-1847), després d'un minuciós estudi químic d'un lot del mineral ortoròmbiccolumbita opentaòxid de niobi, de fórmula Nb₂ O₅ en un mineral fosc i dens de la col·lecció deHans Sloane (1660-1753), naturalista escocès i mecenes delMuseu Britànic de Londres,[3][4] que havia sigut de la col·lecció de John Winthrop (1588-1649), primer governador de la colònia deMassachusetts, i que envià a Sloane el seu net. Havien estat trobats a prop de la localitat de Nautneague, avui aHaddam,Connecticut i guardats a la col·lecció mineralògica familiar. Hatchett escalfà el mineral ambcarbonat de potassi i dissolgué el producte en aigua. Després neutralitzà la dissolució amb un àcid i precipitaren òxids de ferro, manganès i un òxid desconegut que suposà que es tractava de l'òxid d'un element fins aleshores desconegut. Anomenà el nou element columbi, a partir de Columbia, nom donat aAmèrica i alsEUA a partir del nom del seu descobridorCristòfor Colom.[5]
Un any més tard, el químic suecAnders Gustav Ekeberg (1767-1813) descobrí un nou element que anomenàtàntal. Però l'eminent químic britànicWilliam Hyde Wollaston (1766–1828) considerà que era el mateix element que el columbi.[6] Cal tenir en compte que les propietats químiques del niobi són gairebé idèntiques a les deltàntal.[7]Berzelius hauria observat aquest element Cb durant algun temps. Mentrestant, Charles Hatchett havia canviat de feina, l'antic químic es va incorporar a la professió de la indústria del transport mecànic, més lucratiu i gratificant, treballant en el negoci decarrosseries de vehicles i carrosseries el seu germà John Hatchett. El 1844, el químic alemanyHeinrich Rose (1795-1864) demostrà que la columbita conté ambdós elements. Rose li donà el nom de niobi, en honor de la deessa gregaNíobe, filla deTàntal. La primera mostra pràcticament pura de niobi l'obtingué el químic suecChristian Wilhelm Blomstrand el 1864.[8] El producte obtingut, l'òxid de niobi, és jutjat pel seu autor com a relativament impur, però reconeix que l'operació de separació és significativa per confirmar els últims resultats de Rose i desqualificar la posició de Wollaston. Va continuar els seus estudis desenvolupant un procés de reducció clàssic adequat per al laboratori, reduint el clorur de niobi escalfant-lo en una atmosfera escombrada pel gas hidrogen, per obtenir el niobi metàl·lic.[9]
No va ser fins al 1907 que el niobi pur es va obtenir fàcilment i amb una bona puresa pel químic alemany Werner von Bolton. Però ja l'any 1905 aquest metall havia trobat una sortida per als filaments de les bombetes elèctriques utilitzades abans de 1911.[10] També es fa servir com a «element de reforç», en particular en acers especials. No obstant això, va ser especialment durant el període d'entreguerres quan el canvi tècnic es va generalitzar, primer va substituir el tungstè en els acers per a eines, després es va emprar com a additiu antiesquinçament i anticorrosiu, sobretot en acers inoxidables.
No va ser fins després de la guerra l'any 1946 que es va veure el naixement d'una metal·lúrgia industrial del niobi.
AlsEUA el niobi s'anomenà columbi, símbol Cb, fins que laUnió Internacional de Química Pura i Aplicada el 1950 decidí que el nom havia de ser niobi. L'últim article publicat per l'American Chemical Society que esmenta el columbi data del 1953, "Determinació fotomètrica de columbi, tungstè i tàntal en acers inoxidables". El catàleg de productes químics fins d'Aldrich de 2010 encara tenia columbi com a subtítol explicatiu per als nord-americans,[11] i el 2020 continua figurant en publicacions dels EUA com a sinònim de niobi.[12][13]
Inicialment, s'extreia de la columbita, però actualment s'obté majoritàriament del piroclor. El principal productor mundial el 2019 fou elBrasil amb 65.000 tones, seguit delCanadà amb 7 600 tones i la resta de països productors amb 1 500 tones. Les reserves mundials es calcula que superen els 13 milions de tones, la majoria en el mineral piroclor.[12] LaUnió Europea el 2014 el classificà com a metall estratègic.[15]
Niobi metàl·lic
La mina més gran de niobi al món es troba aAraxá,Minas Gerais, Brasil, propietat del també productor més gran de Ferroniobi (FeNb) al món, així com d'altres productes derivats del niobi, la companyia es diu CBMM (Companhia Brasileira de Metalurgia i Mineraçao).[16]
Elsestats d'oxidació més comuns del niobi són +2, +3, +5. Les propietats químiques són molt semblants a les deltàntal, que és del mateix grup. Passa a presentar una coloració blava quan entra en contacte amb l'aire atemperatura ambient durant un període llarg de temps. El metall comença aoxidar-se en aire a 200 °C perquè la capa d'òxid que es forma el protegeix. Aquesta mateixa capa evita que reaccioni amb l'aigua.[17]
El niobi no és atacat per la majoria d'àcids a temperatura ambient, però es dissol enàcid fluorhídric, o en una barreja d'àcid fluorhídric iàcid nítric,. Resisteix bé l'atac de bases fuses i només s'hi dissol lentament.[17]
Els composts més importants són l'òxid de niobi(II), l'òxid de niobi(IV), l'òxid de niobi(V), el borur de niobi, el diborur de niobi, el carbur de niobi, el carbur de diniobi, el nitrur de niobi, el fosfur de niobi, el disilicur de niobi, els halurs de niobi(3+),, i, els halurs de niobi(4+),, i, els halurs de niobi(5+) ja esmentats, el sulfur de niobi(IV), el selenur de niobi(IV) i el tel·lurur de niobi(IV).[13]
Els isòtops coneguts niobi van del número màssic 81 al 115. El niobi natural es compon únicament d'unisòtop estable, el niobi 93. Elsradioisòtops més estables són el Nb-92 amb unperíode de semidesintegració de 34,7 milions d'anys, el Nb-94 amb un període de semidesintegració de 20 300 anys i el Nb-91 amb un període de semidesintegració de 680 anys. També hi ha unisòmer nuclear a 31keV amb un període de semidesintegració de s 16,13 anys. S'han sintetitzat uns altres 23 radioisòtops. La majoria d'ells amb períodes de semidesintegració menors de dues hores excepte el Nb-95 (35 dies), el Nb-96 (23,4 hores) i el Nb-90 (14,6 hores). El mode de desintegració primari abans del Nb-93 estable és lacaptura electrònica i el primari després és l'emissió beta amb algunaemissió de neutrons en el primer mode dels dos modes de desintegració del Nb-104, 109 i 110.[18]
El niobi s'utilitza en la producció d'acer perquè li confereix duresa, acritud, millora la soldabilitat i redueix la seva densitat. Elviaducte de Millau,Llenguadoc,França, el més alt del món, està construït amb acer al niobi i el seu pes és un 60 % inferior. Els acers inoxidables microaliats amb niobi s'utilitzen en components estructurals refractaris d'automòbils i aeronaus i en la fabricació de canonades degas natural en zones àrtiques. El niobi s'utilitza ensuperaliatges de níquel, cobalt i ferro emprats en components de les toveres dels coets espacials,[15] per exemple, l'injector principal delMòdul de Servei Lunar Apollo, estava fet en un 89 % de niobi.[8]
En el seu estat natural, el niobi té un color platejat mat. Quan l'element pur s'escalfa o és passat a través d'un camp elèctric, però pot prendre molts colors, anant des del blau al verd i del daurat al vermell. Aquesta propietat ha fet del niobi una opció amb creixent popularitat per als joiers que desitgen crear cèrcols, ratlles, fermalls, arracades i prenedors de metall acolorit.[19]
↑C. Hatchett, Philosophical Transactions, Royal Society of London, 1802 (estudi del mineral de Columbium). Per a altres historiadors de la ciència, el nom del mineral «columbita» vindria encara més prosaicament del lloc d'embalatge de les mostres que seria Columbia, Connecticut. Charles Hatchett coneixia el lloc de la col·lecció amerindia al full de descripció desxifrat, però aquests informants nord-americans, menyspreant les tradicions camperoles, per conservadores però considerades vulgars i poc aptes per a una investigació a fons, van recordar la pèrdua generalitzada i sovint irremeiable de la toponímia amerindia durant del segle de les Llums, i les autoritats havent imposat noms anglosaxons més adequats.
↑Des d'un punt de vista mineralògic, la columbita o la niobita forma una sèrie química contínua amb tantalita
↑8,08,1Challoner, Jack.Los elementos. La nueva guía de los componentes básicos del universo. (en castellà). Alcobendas: LIBSA, 2018, p. 47,48.ISBN 9788466236669.
