Niobium is een glanzend, wit metaal dat typisch een film vormt op het oppervlak wanneer het wordt blootgesteld aan lucht, en volgens Chemicool tinten blauw, groen of geel verandert. Het heeft een breed scala aan toepassingen, van gebruik in hypoallergene sieraden tot straalmotoren tot supergeleidende magneten.
Alleen de feiten
- Atoomnummer (aantal protonen in de kern): 41
- Atoomsymbool (op het periodiek systeem der elementen): Nb
- Atoomgewicht (gemiddelde massa van het atoom): 92,906
- Dichtheid: 8,57 gram per kubieke centimeter
- Fase bij kamer temperatuur: vast
- Smeltpunt: 4.491 graden Fahrenheit (2.477 graden Celsius)
- Kookpunt: 8.571 graden F (4.744 graden C)
- Aantal isotopen ( atomen van hetzelfde element met een verschillend aantal neutronen): 35
- Meest voorkomende isotopen: Nb-93 (100 procent natuurlijke abundantie)
Geschiedenis
Niobium heeft een ingewikkelde geschiedenis. John Winthrop ontdekte in 1734 een erts in Massachusetts en stuurde het naar Engeland. Het mineraal zat jarenlang in de collectie van het British Museum totdat het in 1801 werd geanalyseerd door Charles Hatchett. Hij ontdekte een nieuw element in het erts en noemde het columbium naar Columbia, de poëtische naam voor Amerika. In 1809 vergeleek William Hyde Wollaston, een Engelse chemicus, columbiet met een ander mineraal, tantaliet, en verklaarde dat columbium eigenlijk het element tantaal was. De twee elementen lijken erg op elkaar, worden altijd samen aangetroffen en zijn moeilijk te isoleren.
In 1844 produceerde Heinrich Rose, werkend met monsters van columbiet en tantaliet, twee nieuwe afzonderlijke, maar zeer vergelijkbare zuren, die hij noemde niobinezuur en pelopisch zuur. Hij hernoemde het element niobium. Twintig jaar later isoleerde de Zwitserse chemicus Jean Charles Galissard de Marignac metallisch niobium door het chloride in een waterstofatmosfeer te verhitten.
Het element werd in de Verenigde Staten ongeveer 100 jaar lang columbium (symbool Cb) genoemd, terwijl het heette niobium in Europa. In 1949 compromitteerde de International Union of Pure and Applied Chemistry en nam officieel niobium aan als de naam van het element, uit eerbied voor het Europese gebruik. Op haar beurt accepteerde de vakbond wolfraam in plaats van wolfram als de naam voor Element nr. 74 (dat nog steeds draagt het symbool W), in eerbied voor het Amerikaanse gebruik. Veel metaalbewerkers en metaalverenigingen noemen niobium echter nog steeds columbium.
Wie wist?
- Niobium wordt genoemd voor de Griekse godin van de tranen, Niobe, die de dochter was van koning Tantalus, volgens de Royal Society of Chemistry, vanwege de gelijkenissen van het element met tantaal (genoemd naar de koning).
- Niobium en Volgens de US Geological Survey (USGS) wordt tantaal bijna altijd samen in de natuur aangetroffen.
- De International Union of Pure and Applied Chemistry heeft de naam niobium officieel aangenomen in 1950, volgens het Los Alamos National Laboratory. De andere naam van het element, columbium, wordt echter nog steeds veel gebruikt.
- Volgens de USGS wordt bijna alle niobium gedolven in Brazilië en Canada. De geschatte hoeveelheid niobium in de aardkorst wordt verondersteld de komende vijf eeuwen mee te gaan.
- Volgens Lenntech, hoewel sommige verbindingen van niobiumstof oog- en huidirritatie kunnen veroorzaken, zijn er geen gevallen bekend van ernstige effecten van het werken met niobium. Er zijn ook geen milieueffecten bekend van niobium.
- Volgens USGS wordt bijna 80 procent van niobium gebruikt in de staalindustrie om zeer sterke, laaggelegeerde staalsoorten te maken. Het gebruik van niobium in deze legeringen verhoogt de mechanische en hoge temperatuursterkte, taaiheid en corrosiebestendigheid van het staal.
- Andere toepassingen van niobium zijn volgens Chemicool de constructie van pijpleidingen, superlegeringen voor hittebestendige apparatuur, waaronder straalmotoren en in sieraden.
- Niobium, wolfraam, molybdeen, tantaal en rhenium staan volgens Chemicool bekend als de vijf vuurvaste metalen. Deze metalen hebben allemaal een zeer hoge weerstand tegen hitte en slijtage.
Huidig onderzoek
Niobium wordt, vanwege zijn verscheidenheid aan eigenschappen, gebruikt in verschillende onderzoeksgebieden. Een van die onderzoeken is het maken van magneten. Een van de sterkste supergeleidende magneten in de world gebruikt draden van niobiumlegering, zoals niobium-tin en niobium-titanium, volgens het National High Magnetic Field Laboratory. De magneet van 2,3 ton is gemaakt van spoelen van drie soorten draad, twee met niobium, en bereikt een veldsterkte van 32 tesla (de sterkte van het magnetische veld van de aarde op de het oppervlak van de planeet varieert van 30 tot iets meer dan 60 microteslas of 30×10-6 tot 60×10-6 teslas).
Een van deze toepassingen voor een supergeleidende magneet is magnetische resonantie beeldvorming (MRI) of spectroscopie (MRS), volgens naar een patent uit 2018. De supergeleidende magneet gebruikt niobium-titanium draadspoelen om een initieel magnetisch veld te creëren en extra spoelen van niobium-tin draad om een secundair magnetisch veld te creëren. De twee velden worden gecombineerd om een sterker magnetisch veld te creëren dan de meer traditionele niobium-titanium supergeleidende magneet.