Niobiu

Circoniu ← Niobiu → Molibdenu
41 Nb
Tabla completa • Tabla enantada
Gris metálicu
Información xeneral
Nome, símbolu, númberu	Niobiu, Nb, 41
Serie química	Metales de transición
Grupu, periodu, bloque	5, 5, d
Masa atómica	92,90638 u
Configuración electrónica	[Kr]4d4 5s1
Durez Mohs	6
Electrones per nivel	2, 8, 18, 12, 1
Propiedaes atómiques
Radiu mediu	145 pm
Electronegatividá	1,6 (Pauling)
Radiu atómicu (calc)	198 pm (Radiu de Bohr)
Radiu covalente	137 pm
Estáu(aos) d'oxidación	5, 3, 2, 4
Óxidu	Llevemente ácidu
Propiedaes físiques
Densidá	8570 kg/m³
Puntu de fusión	2750 K (2477 °C)
Puntu de bullidura	5017 K (4744 °C)
Entalpía de vaporización	696,6 kJ/mol
Entalpía de fusión	26,4 kJ/mol
Presión de vapor	0,0755 Pa a 2741 K
Varios
Estructura cristalina	Cúbica centrada nel cuerpu tao = Sólidu
Nᵘ CAS	7440-03-1
Nᵘ EINECS	231-113-5
Calor específica	265 J/(K·kg)
Conductividá llétrica	6,93·10⁶ S/m
Conductividá térmica	53,7 W/(m·K)
Velocidá del soníu	3480 m/s a 293,15 K (20 °C)
Isótopos más estables
Artículu principal: Isótopos del niobiu
iso AN Periodu MD Ed PD MeV 91Nb 680 a 1,253 91Zr 92Nb 3,47·10⁷ a 0,356 2,006 92Mo 92Zr 93Nb Estable con 52 neutrones 93mNb 16,13 a 0,031 93Nb 94Nb 20,300 a 2,045 94Mo
Valores nel SI y condiciones normales de presión y temperatura, sacante que se diga lo contrario.
[editar datos en Wikidata]

El niobiu ye un elementu químicu de númberu atómicu 41 asitiáu nel grupu 5 de la tabla periódica de los elementos. Simbolízase como Nb. Ye un metal de transición dúctil, gris, blandiu y pocu abondosu. Atopar nel mineral niobita, tamién llamáu columbita, y utilízase n'aleaciones. Emplégase principalmente aleado n'aceros, confiriéndo-yos una alta resistencia. Afayar nel mineral niobita.

El niobiu tien propiedaes físiques y químiques similares a les del elementu tantaliu, y los dos son, poro, difíciles d'estremar. El químicu inglés Charles Hatchett informó d'un nuevu elementu similar al tantaliu en 1801 y llamar columbio. En 1809, el químicu William Hyde Wollaston inglés concluyó equivocadamente que'l tantaliu y el columbio yeren idénticos. El químicu alemán Heinrich Rose determinó en 1846 que los minerales de tantaliu contienen un segundu elementu, qu'él nomó niobiu. En 1864 y 1865, una serie de descubrimientos científicos clarificó que niobiu y columbio yeren el mesmu elementu (a diferencia de tantaliu), y dende va un sieglu utilizáronse dambos nomes indistintamente. El niobiu foi adoptáu oficialmente como'l nome del elementu en 1949, pero'l nome de columbio sigue siendo d'usu corriente na metalurxa nos Estaos Xuníos. Nun foi hasta'l sieglu XX que'l niobiu foi utilizáu per primer vegada nel mercáu. Brasil ye'l principal productor de niobiu y ferroniobiu (una aleación de niobiu y fierro). El niobiu utilízase sobremanera n'aleaciones, la mayor parte n'aceru especial igual que l'utilizáu en tuberíes de gas. Anque les aleaciones contienen namái un máximu de 0,1 %, esti pequeñu porcentaxe de niobiu ameyora la resistencia del aceru. El niobiu utilizar en diversos materiales superconductores. Estes aleaciones superconductoras, tamién contienen titaniu y estañu, que son llargamente utilizaos nos imanes superconductores d'escáneres de resonancia magnética. Otres aplicaciones de niobiu inclúin el so usu en soldadura, industries nucleares, electrónica, óptica, numismática y xoyería. Nos dos últimes aplicaciones, el so baxu nivel de toxicidá de niobiu y la so capacidá de ser coloriáu por anodización son ventayes particulares .

Físiques

El niobiu ye un metal gris, dúctil, y paramagnético que s'atopa nel grupu 5 de la Tabla Periódica. Anque en comparanza col restu de los miembros. tien una configuración atípica nes sos capes d'electrones más esternos. El niobiu convertir nun superconductor a temperatures criogénicas. A presión atmosférica, que tien la temperatura crítico más alta de los superconductores elementales, el niobiu tien mayor fondura de penetración magnética que cualquier elementu. Amás, ye unu de los superconductores de tipu trés elemental II, xunto con vanadiu y tecneciu. Les propiedaes superconductoras son fuertemente dependientes de la pureza del niobiu metal. Cuando ye bien puru, ye relativamente más blandu y dúctil, pero les impureces faen que sía más duru. El metal tien una baxa seición tresversal pa los neutrones térmicos; polo que s'utiliza nes industries nucleares.

Químiques

El metal adquier un tinte azuláu cuando s'espón al aire a temperatura ambiente mientres llargos periodos de tiempu. A pesar de presentar un altu puntu de fusión, en forma elemental (2468 °C), tien una baxa densidá en comparanza con otros metales refractarios. Amás, ye resistente al escomiu, presenta propiedaes de superconductividad, y forma capes d'óxidu dieléctricu.

El niobiu ye un pocu menos electropositivo y más compactu que'l so predecesor na tabla periódica, el circoniu, ente que ye práuticamente idéntica en tamañu a los átomos del tantaliu más pesaos, por cuenta de la contraición de los lantánidos . Como resultancia, les propiedaes químiques del niobiu son bien similares a les del tantaliu, qu'apaez direutamente debaxo del niobiu na tabla periódica. Anque la so resistencia al escomiu nun ye tan notable como la del tantaliu, el niobiu tien un preciu más baxu y una mayor disponibilidad y esto facer curiusu pa usos menos esixentes, como pueden ser revestimientos en plantes químiques .

Escurrimientu

Envalórase que'l niobiu ye'l 33 º elementu más común na superficie de la Tierra, con 20 ppm. Dalgunos piensen que la bayura na Tierra ye enforma mayor , pero que'l niobiu " perdíu" puede tar asitiáu nel nucleu de la Tierra por cuenta de la alta densidá del metal. L'elementu nun s'atopa llibre na naturaleza , pero'l niobiu producir en combinación con otros elementos minerales. Los minerales que contienen niobiu de cutiu tamién contienen tantaliu. Los exemplos inclúin la columbita ( (Fe , Mn ) ( Nb, Ta) 2O6 ) y columbita - tantalita ( coltan o , (Fe , Mn ) ( Ta, Nb) 2O6 ) . Los minerales columbita tantalita - atópense xeneralmente como accesoriu minerales nes intrusiones pegmatita y en roques intrusivas alcalines. Menos comunes son los niobatos de calciu , l'uraniu , el toriu y los elementos de tierres rares. Exemplos de tales niobatos son pirocloro ( (Na , Ca ) 2Nb2O6 (OH , F) ) y euxenite ( (Y, Ca , Ce , O, Th) ( Nb, Ta , Ti ) 2O6 ) . Estos grandes depósitos de niobiu atopáronse acomuñaos con carbonatitas (roques ígnees carbonatosilicatadas ) y como componente de pirocloro .

Uso

Producción d'Aceru

El soldadores utilicen el niobiu p'amestar los componentes d'aceru inoxidable. Amás, los fabricantes d'aceru amiesten pequeñes cantidaes d'un compuestu de niobiu-fierro conocíu como ferroniobiu p'aumentar la fortaleza de los sos productos, según la resistencia a les temperatures y al escomiu. L'aceru combináu con niobiu ye utilizáu llargamente nes industries aeroespacial, química, d'enerxía llétrica y automotriz.

Imanes superconductores

N'aleación con titaniu, puédese extrusionar el niobiu nun alambre superconductor que depués se puede moldiar pa formar imanes que nun pierden la superconductividad al ser asitiaos en campos magnéticos esternos. Tamién esisten aleaciones superconductoras de estanio-niobiu y aluminiu-niobiu. Los metales atopen el so usu en xiroscopios pa navegación aeroespacial, según p'artefactos d'imáxenes per resonancia magnética.

Aceleradores de partícules: Los investigadores de la física d'alta enerxía usen dellos aceleradores d'electrones qu'inclúin cámares moldiaes de niobiu puru o aleado. Cuando s'esfrecen a una temperatura cercano al cero absolutu, estes cámares de niobiu vuélvense altamente magnétiques y superconductoras, lo cual dexa a los investigadores aumentar la velocidá de les partícules sub-atómiques ensin usar cantidaes crecientes d'electricidá.

Lentes y pantalles de cristal

Revistir el cristal con un perfinu polvu de niobiu ameyora l'habilidá del mesmu pa espublizar la lluz ensin absorbela nin refractarla. El revestimiento tamién fai que'l cristal sía más resistente al reflexu. El cristal revistíu con niobiu tien les sos aplicaciones en lentes de cámares, según en pantalles de televisiones y monitores. El niobiu tamién s'utiliza como capa proteutora pa condensadores cerámicos.

Llámpares de vapor de sodiu

Una aleación de niobiu-circoniu sirve como materia primo pa la base metálica de delles llámpares de vapor de sodiu. L'aleación soporta les altes temperatures qu'algama la llámpara y nun se vuelve fráxil col usu enllargáu.

Xoyería

Nel so estáu natural, el niobiu tien un color platiáu mate. Cuando l'elementu puru calezse o ye pasáu al traviés d'un campu llétrico, sicasí, puede tomar munchos colores, diendo dende l'azul al verde y del doráu en candia. Esta propiedá fixo del niobiu una opción con creciente popularidá pa los xoyeros que deseyen crear aros, taches, broches, pendientes y prendedores de metal coloriao.

Monedes

Dau a la so propiedá de camudar el so color por aciu el tratamientu de les sos capes superficiales, tamién s'emplega na fabricación de monedes bimetálicas: 25 Euros d'Austria y 1 Lat en Letonia.

Nomenclatura

Ye denomináu niobiu n'honor de Níobe, fía de Tantaliu. Hatchett llamar columbio, pero creyó confundilo col tantaliu; el nome columbio utilízase inda en dellos llugares. En 1844, H. Rose redescubrir y bautizó col nome actual. El nome de niobiu adoptar pola IUPAC en 1950, 100 años dempués de que surdiera'l discutiniu; con too y con eso, la mayoría de los químicos llamar niobiu, pero munchos rellacionaos cola metalurxa del elementu (anglosaxones) siguen llamar columbio.

Producción y apaición na naturaleza

Blomstrand preparar por primer vegada en 1864 por amenorgamientu: caleciendo'l cloruru n'atmósfera d'hidróxenu. Hasta 1905 nun se llogró puru (Bolton). Nunca s'atopa n'estáu elemental y casi siempres apaez acompañáu de tantaliu. Representa'l 2·10^-3% en pesu de la corteza.

Les principales fontes minerales son: niobita (o columbita), niobita-tantalita y euxenita o policrasa [(Y,Ce,Er,O,Th,Ca,..)(Nb,Ta,Ti,Fe)₂O₆]. Otros minerales que lu contienen son: samarskita ((Y,Er,Ca,Fe,Mn,Sn,W,O,Ce)[(Nb,Ta)₂O₇]₃), fergusonita [(Nb,Ta)YO₄]. Grandes cantidaes de niobiu atopáronse acomuñaes con roques silicocarbonatadas (carbonatites). El llogru del metal implica una primer etapa de separación del tantaliu por aciu disolventes y el tresformamientu en Nb2O5. Ésti amenórgase en dos etapes con carbón; na primera, a 800 °C, fórmase NbC, que na segunda, a 2000 °C, actúa como reductor del óxidu y produzse el metal.

Referencies

• Datos: Q1046
• Multimedia: Niobium