Il niobio è un metallo bianco lucido che tipicamente forma una pellicola sulla sua superficie quando esposto allaria, trasformando le sfumature di blu, verde o giallo, secondo Chemicool. Ha una vasta gamma di usi, dalluso in gioielli ipoallergenici ai motori a reazione ai magneti superconduttori.
Solo i fatti
- Numero atomico (numero di protoni nel nucleo): 41
- Simbolo atomico (su la tavola periodica degli elementi): Nb
- Peso atomico (massa media dellatomo): 92,906
- Densità: 8,57 grammi per centimetro cubo
- Fase a stanza temperatura: Solido
- Punto di fusione: 4.491 gradi Fahrenheit (2.477 gradi Celsius)
- Punto di ebollizione: 8.571 gradi F (4.744 gradi C)
- Numero di isotopi ( atomi dello stesso elemento con un numero diverso di neutroni): 35
- Isotopi più comuni: Nb-93 (abbondanza naturale al 100%)
Storia
Il niobio ha una storia contorta. John Winthrop scoprì un minerale nel Massachusetts nel 1734 e lo inviò in Inghilterra. Il minerale rimase nella collezione del British Museum per anni fino a quando non fu analizzato nel 1801 da Charles Hatchett. Ha scoperto un nuovo elemento nel minerale e lo ha chiamato columbium dopo Columbia, il nome poetico dellAmerica. Nel 1809, William Hyde Wollaston, un chimico inglese confrontò la columbite con un altro minerale, la tantalite, e dichiarò che il columbio era in realtà lelemento tantalio. I due elementi sono molto simili, si trovano sempre insieme e sono difficili da isolare.
Nel 1844, Heinrich Rose, lavorando con campioni di columbite e tantalite, produsse due nuovi acidi separati, ma molto simili, che ha chiamato acido niobico e acido pelopico. Ha ribattezzato lelemento niobio. Venti anni dopo, il chimico svizzero Jean Charles Galissard de Marignac isolò il niobio metallico riscaldando il cloruro in unatmosfera di idrogeno.
Lelemento fu chiamato columbium (simbolo Cb) negli Stati Uniti per circa 100 anni, mentre era chiamato niobio in Europa. Nel 1949, lUnione internazionale di chimica pura e applicata ha compromesso e ha ufficialmente adottato il niobio come nome dellelemento, in ossequio alluso europeo. A sua volta, lunione ha accettato il tungsteno anziché il wolfram come nome dellelemento n. 74 (che ancora porta il simbolo W), in ossequio alluso americano. Molti metallurgisti e società metalmeccaniche, tuttavia, si riferiscono ancora al niobio come columbium.
Chi lo sapeva?
- Il niobio è chiamato per la dea greca delle lacrime, Niobe, che era la figlia del re Tantalo, secondo la Royal Society of Chemistry, a causa delle somiglianze dellelemento con il tantalio (dal nome del re).
- Niobio e il tantalio si trova quasi sempre insieme in natura, secondo lUS Geological Survey (USGS).
- LUnione Internazionale di Chimica Pura e Applicata ha ufficialmente adottato il nome niobio nel 1950, secondo il Los Alamos National Laboratory. Tuttavia, laltro nome dellelemento, il colombio, è ancora ampiamente utilizzato oggi.
- Secondo lUSGS, quasi tutto il niobio viene estratto in Brasile e Canada. La quantità stimata di niobio nella crosta terrestre si pensa che durerà per i prossimi cinque secoli.
- Secondo Lenntech, mentre alcuni composti della polvere di niobio possono causare irritazione agli occhi e alla pelle, non sono noti casi di effetti gravi del lavoro con il niobio. Inoltre, non sono noti effetti ambientali del niobio.
- Secondo USGS, quasi l80% del niobio viene utilizzato nellindustria dellacciaio per creare acciai bassolegati ad alta resistenza. Luso del niobio in queste leghe aumenta la resistenza meccanica e alle alte temperature, tenacità e resistenza alla corrosione degli acciai.
- Altri usi del niobio, secondo Chemicool, includono la costruzione di condutture, superleghe per apparecchiature resistenti al calore, comprese motori a reazione e in gioielleria.
- Niobio, tungsteno, molibdeno, tantalio e renio sono noti come i cinque metalli refrattari, secondo Chemicool. Questi metalli hanno tutti una resistenza molto elevata al calore e allusura.
Ricerca corrente
Il niobio, per la sua varietà di proprietà, viene utilizzato in diverse aree di ricerca. Una di queste ricerche è nella creazione di magneti. Uno dei magneti superconduttori più potenti nel world utilizza fili in lega di niobio, come niobio-stagno e niobio-titanio, secondo il National High Magnetic Field Laboratory. Il magnete da 2,3 tonnellate è costituito da bobine di tre tipi di filo, due con niobio, e raggiunge intensità di campo di 32 tesla (la forza del campo magnetico terrestre su la superficie del pianeta varia da 30 a poco più di 60 microtesla o da 30×10-6 a 60×10-6 tesla).
Uno di questi usi per un magnete superconduttore è nella risonanza magnetica (MRI) o nella spettroscopia (MRS), secondo a un brevetto del 2018. Il magnete superconduttore utilizza bobine di filo di niobio-titanio per creare un campo magnetico iniziale e bobine aggiuntive di filo di niobio-stagno per creare un campo magnetico secondario. I due campi si combinano per creare un campo magnetico più forte del più tradizionale magnete superconduttore niobio-titanio.