Niobiu, Nb

 

Niobiul, Nb, este un element de tranziție metalic cenușiu, lucios, și maleabil din grupa 5 a tabelului periodic (grupa a V-a secundară sau grupa V B); are numărul atomic 41 și masa atomică 92,91. Punctul de topire al niobiului este 2468°C, iar punctul de fierbere este 4742°C. Se găsește în concentrații mici în câteva minerale precum niobatul de fier. Este folosit în oțeluri speciale pentru a crește rezistența la temperaturi înalte. 
 

 

Niobiul, numit în trecut și columbiu, apare în natură în câteva minereuri printre care niobatul de fier, Fe(NbO₃)₂. Se găsește în concentrații mici și în amestecuri izomorfe de niobat de fier și tantalat de fier, Fe(TaO₃)₂, care poartă numele de niobit (sau columbit) sau tantalit, după cum predomină unul dintre elemente. Uneori să găsește și în amestec cu pământuri rare. 

 

Pentru obținerea compușilor niobiului, minereul se supune unei topituri alcaline (cu sulfat de potasiu); oxizii de niobiu rămân sub formă de reziduu insolubil în apă. Prin tratare cu acid fluorhidric sunt transformați în fluoruri complexe, solubile, care apoi se supun unei cristalizări fracționate sau se supun electrolizei în stare topită în vederea reducerii la metal. O cale de a extrage niobiul este reducerea fluorurii complexe K₂NbF₇ cu sodiu. 

 

Niobiul este un metal cenușiu, lucios, mai puțin maleabil decât tantalul și cu punct de fierbere mai scăzut; de aceea, la calcinare în vid, niobiul se pulverizează. Este stabil la aer; încălzit peste 900°C arde transformându-se în Nb₂O₅. Nu este atacat decât de acidul fluorhidric și de hidroxizii alcalini în stare topită, precum și de azotatul de potasiu topit. Acizii oxidanți îl pasivează. 

 

Un adaos de 1-4% niobiu în oțeluri le îmbunătățește considerabil rezistența la temperaturi înalte. Oțelurile cu niobiu sunt folosite pentru construcția de cazane de înaltă presiune și pentru piese industriale care sunt supuse temperaturilor ridicate. Aliaje de niobiu-zirconiu sunt folosite în superconductori. 

 

Chimic, niobiul se combină cu halogenii și oxidează în aer la 200°C. Formează compuși cu metalul în stările de oxidare 2, 3, sau 5, fiind predominant pentavalent în combinațiile sale, și manifestând predominant caracter slab nemetalic. Dintre combinațiile niobiului, mai importante pentru tehnică sunt carburile, datorită durității foarte mari și temperaturii înalte de topire.

 

Pentaoxidul de niobiu este o pulbere albă obținută prin deshidratarea acidului “niobic” sau prin prăjirea unor compuși (de exemplu sulfură de niobiu) în exces de oxigen. 

 

Este o substanță relativ inertă; solubilizarea pentaoxidului se face prin topire cu hidroxizi sau cu carbonați alcalini, sau prin tratare cu acid fluorhidric concentrat. Nu este atacat de alți acizi. 

 

Prin topirea pentaoxidului de niobiu cu carbonat de sodiu se obține un ortoniobat de sodiu:

La tratarea acestuia cu apă se obține un reziduu, dar nu de ortoniobat, ci de metaniobat, NaNbO₃. Se cunosc și alți niobați, de exemplu de fier, mangan, având compoziția M^I(NbO₃)₂. Ei nu conțin însă ioni de “niobat” ci sunt oxizi micști de metale. La neutralizarea soluțiilor alcaline de niobați și tantalați (sau la tratarea halogenilor de Nb(V) și Ta(V) cu apă) se obțin precipitate gelatinoase de acizi “niobic” și “tantalic”. Acestea sunt de fapt pentaoxizi hidratați și se dizolvă în baze tari sau acid fluorhidric.