Niobio

Símbolo: Nb
Clasificación: Metales de transición Grupo 5

Número Atómico: 41
Masa Atómica: 92,9064
Número de protones/electrones: 41
Número de neutrones (Isótopo 93-Nb): 52
Estructura electrónica: [Kr] 4d⁴ 5s¹
Electrones en los niveles de energía: 2, 8, 18, 12, 1
Números de oxidación: +2, +3, +4, +5

Electronegatividad: 1,6
Energía de ionización (kJ.mol^-1): 664
Afinidad electrónica (kJ.mol^-1): 86
Radio atómico (pm): 147
Radio iónico (pm) (carga del ion): 74(+4), 69(+5)

Entalpía de fusión (kJ.mol^-1): 27,2
Entalpía de vaporización (kJ.mol^-1): 696,6

Punto de Fusión (ºC): 2477
Punto de Ebullición (ºC): 4744
Densidad (kg/m³): 8570; (20 ºC)
Volumen atómico (cm³/mol): 10,84
Estructura cristalina: Cúbica
Color: Blanco-gris claro.

Propiedades comparadas

Isótopos: Un isótopo natural: 93-Nb. Treinta y dos inestables: uno con un período de semidesintegración de 3,47x10⁷ años (92-Nb); el resto de los inestables tiene un período de semidesintegración que oscila entre 0,17 segundos (110-Nb) y 20300 años (94-Nb).

Descubierto en: 1801
Descubierto por: Charles Hatchett
Fuentes: Mineral: niobita o columbita o mossita: es un niobato de hierro y manganeso [(Fe,Mn)(Nb₂O₆)], junto a la tantalita o tapiolita (del tántalo)[(Fe,Mn)Ta₂O₆]
Usos: Aleaciones de gran solidez y estabilidad térmica, reactores nucleares, superconductores. Varillas de soldadura.

Curiosidades sobre el elemento: Denominado Niobio en honor de Niobe, hija de Tántalo. Hatchett lo llamó Columbio, pero creyó haberlo confundido con el tántalo; el nombre columbio se utiliza todavía en algunos lugares. En 1844, H. Rose lo redescubrió y bautizó con el nombre actual. El nombre de niobio se adoptó por la IUPAC en 1950, 100 años después de que surgiera la controversia; a pesar de todo, la mayoría de los químicos lo llaman niobio, pero muchos relacionados con la metalurgia del elemento (anglosajones) lo siguen llamando columbio. Blomstrand lo preparó por primera vez en 1864 por reducción: calentando el cloruro en atmósfera de hidrógeno. Hasta 1905 no se obtuvo puro (Bolton).
Nunca se encuentra en estado elemental y casi siempre acompañado de tántalo. Representa el 2x10^-3% en peso de la corteza. Las principales fuentes minerales son: niobita (o columbita), niobita-tantalita y euxenita o policrasa [(Y,Ce,Er,U,Th,Ca,..)(Nb,Ta,Ti,Fe)₂O₆]. Otros: samarskita ((Y,Er,Ca,Fe,Mn,Sn,W,U,Ce)[(Nb,Ta)₂O₇]₃), fergusonita [(Nb,Ta)YO₄]. Grandes cantidades de niobio se han encontrado asociadas con rocas silicocarbonatadas (carbonatitas).
La obtención del metal implica una primera etapa de separación del tántalo mediante disolventes y la transformación en Nb₂O₅. Éste se reduce en dos etapas con carbón; en la primera, a 800ºC, se forma NbC, que en la segunda, a 2000ºC, actúa como reductor del óxido y se produce el metal.
Es un metal blanco-gris claro, brillante, blando, dúctil, que se recubre de una capa azulada (de óxido) cuando está expuesto al aire durante mucho tiempo y que impide la posterior oxidación. Por encima de 200ºC esta capa se pierde y se oxida fácilmente (al procesarlo hay que tener esto en cuenta y trabajar en atmósfera inerte). En estado pulvurento puede inflamarse espontáneamente.
Es insoluble en ácidos e incluso en agua regia. Tanto el ácido fluorhídrico como el flúor lo atacan y disuelven por formación de complejos. Con hidróxidos alcalinos fundidos forma niobatos.
Su conductividad eléctrica es un 10% de la del cobre, pero por debajo de los 9,13 K es superconductor. Baja sección de captura de neutrones térmicos.
Se utiliza en las varillas de soldadura de arco para acero inoxidable. Obtención de ferroniobio (hasta 70% de Nb) para la fabricación de aceros inoxidables (evitan la oxidación y disminuyen la fragilidad) y otras aleaciones con cobre, níquel, y cobalto de elevada solidez y estabilidad térmica.
Una gran cantidad se empleó en la construcción de sistemas de distribución de aire de cápsulas espaciales (Gemini y otros).
Recubrimiento de barras de combustible nuclear.
Tiene propiedades superconductoras: se han construido imanes superconductores con alambre de Nb-Zr, que mantiene su superconductividad en fuertes campos magnéticos. Esta es una aplicación que ofrece la posibilidad de producción de corriente eléctrica.
Ni el elemento ni sus combinaciones son tóxicos.