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O nióbio é um elemento químico, de
símbolo Nb , número atômico 41 (41 prótons e 41
elétrons) e massa atómica 92,9 u. É um elemento de
transição pertencente ao grupo 5 ou 5B da classificação
periódica dos elementos. O nome deriva da deusa grega
Níobe, filha de Tântalo — que por sua vez deu nome a
outro elemento da família 5B, o tântalo.
É usado principalmente em ligas de aço para a produção
de tubos condutores de fluidos. Nas condições normais é
sólido.
Foi descoberto em 1801 pelo inglês Charles Hatchett.
Tabela Periódica
Características principais
O nióbio é um metal dúctil, cinza brilhante, que passa a
adquirir uma coloração azulada quando em contato com o
ar em temperatura ambiente após um longo período. Suas
propriedades químicas são muito semelhantes às do
tântalo (elemento químico), que está situado no mesmo
grupo.
O metal começa a oxidar-se com o ar a 200 °C e seus
estados de oxidação mais comuns são +4, +7 e +9.
Aplicações
O nióbio apresenta numerosas aplicações. É usado em
alguns aços inoxidáveis e em outras ligas de metais não
ferrosos. Estas ligas devido à resistência são
geralmente usadas para a fabricação de tubos
transportadores de água e petróleo a longas distâncias.
Usado em indústrias nucleares devido a sua baixa captura
de neutrons termais.
Usado em soldas elétricas.
Devido a sua coloração é utilizado, geralmente na forma
de liga metálica, para a produção de joias como, por
exemplo, os piercings.
Quantidades apreciáveis de nióbio são utilizados em
superligas para fabricação de componentes de motores de
jatos , subconjuntos de foguetes , ou seja, equipamentos
que necessitem altas resistências a combustão. Pesquisas
avançadas com este metal foram utilizados no programa
Gemini.
O nióbio está sendo avaliado como uma alternativa ao
tântalo para a utilização em capacitores.
O nióbio se converte num supercondutor quando reduzido a
temperaturas criogênicas. Na pressão atmosférica, tem a
mais alta temperatura crítica entre os elementos
supercondutores, 9,3 K. Além disso, é um dos três
elementos supercondutores que são do tipo II ( os outros
são o vanádio e o tecnécio ), significando que continuam
sendo supercondutores quando submetidos a elevados
campos magnéticos.
História
O nióbio (mitologia grega: Níobe, filha de Tântalo) foi
descoberto por Charles Hatchett em 1801. Hatchett
encontrou o elemento no mineral columbita enviado para a
Inglaterra em torno de 1750 por John Winthrop, que foi o
primeiro governador de Connecticut. Devido à semelhança,
havia uma grande confusão entre os elementos nióbio e
tântalo que só foi resolvida em 1846 por Heinrich Rose e
Jean Charles Galissard de Marignac que redescobriram o
elemento. Desconhecendo o trabalho de Hatchett Since
denominou o elemento de nióbio. Em 1864, Christian
Blomstrand foi o primeiro a preparar o elemento pela
redução do cloreto de nióbio, por aquecimento, numa
atmosfera de hidrogênio.
“Columbium” foi o nome dado originalmente ao elemento
nióbio por Hatchet, porém, a IUPAC adotou oficialmente o
nome “niobium" em 1950, após 100 anos de controvérsias.
Muitas sociedades químicas e organizações governamentais
referem-se ao elemento 41 pelo nome IUPAC. Entretanto, a
maioria dos metalúrgicos e produtores comerciais do
metal, principalmente norte-americanos, adotam o seu
nome original colúmbio.
Recentemente, o prof. Luiz R. M. de Miranda, da COPPE,
UFRJ (Universidade Federal do Rio de Janeiro), em
orientação a diversas teses de mestrado e doutorado,
descobriu ser o nióbio um poderoso agente anticorrosivo,
capaz de suportar a ação de ácidos extremamente
agressivos, como os naftênicos, hoje muito comuns no
dia-a-dia da indústria de petróleo. Tal descoberta gerou
patentes de processos e produtos, hoje já em uso por
indústrias de petróleo e aciarias.
Ocorrência
Placa de Nióbio.O elemento nunca foi encontrado livre na
natureza. É encontrado em minerais tais como niobita (columbita)
(Fe, Mn)(Nb, Ta)2O6, niobita-tantalita [(Fe, Mn)(Ta,
Nb)2O6], pirocloro (NaCaNb2O6F ), e euxenita [(Y, Ca, Ce,
U, Th) (Nb, Ta, Ti)2O6]. Minerais que contém nióbio
geralmente contém também o tântalo.
Grandes depósitos de nióbio foram encontrados associados
a rochas de carbono – silicatos, e como constituinte do
pirocloro.
O Brasil (em Catalão e Araxá) é o maior produtor de
nióbio do mundo com uma reserva superior a 97%. Outra
reserva importante de minerais de nióbio é da Rússia com
aproximadamente 2% da produção mundial .
Isós
O nióbio apresenta um único isó estável: Nb-93. Os
radioisós mais estáveis são o Nb-92 com meia-vida de
34,7 milhões de anos, Nb-94 ( meia-vida de 20300 anos )
e o Nb-91 com meia-vida de 680 anos. Existe também um
metaestável ( 0,031 mega elétron-volts ) com meia-vida
de 16,13 anos
Outros vinte e três radioisós foram caraterizados. A
maioria com meias-vida abaixo de duas horas, exceto o
Nb-95 ( 35 dias ), o Nb-96 ( 23,4 horas ) e o Nb-90 (
14,6 horas ).
O modo preliminar de dacaimento dos isós com massas
abaixo do isó estável Nb-93 é do tipo captura
eletrônica e após este através de emissão beta , com
casos de emissão de nêutrons como ocorre com os
radioisós Nb-104, 109 e 110.
Geral
Nome, símbolo, número Niobio, Nb, 41
Classe , série química Metal , metal de transição
Grupo, periodo, bloco 5, 5 , d
Densidade, escala de Mohs 8570 kg/m3, 6
Cor e aparência Cinza metálico
Propriedades atómicas
Massa atómica 92,90638(2) u
Raio medio† 145 pm
Raio atómico calculado 198 pm
Raio covalente 137 pm
Raio de van der Waals Sem dados
Configuração electrónica [Kr]4d4 5s1
Estados de oxidação (óxido) 5, 3 (levemente ácido)
Estructura cristalina Cúbica centrada no corpo
Propriedades físicas
Estado da matéria Sólido
Ponto de fusão 2750 K (2477 °C)
Ponto de ebulição 5017 K (4744 °C)
Entalpia de vaporização 696,6 kJ/mol
Entalpía de fusão 26,4 kJ/mol
Pressão de vapor 0,0755 Pa a 2741 K
Velocidade do som 3480 m/s a 293,15 K
Informações diversas
Electronegatividade 1,6 (Pauling)
Calor específico 265 J/(kg·K)
Condutividade elétrica 6,93 106 m-1·Ω-1
Condutividade térmica 53,7 W/(m·K)
1° Potencial de ionização 652,1 kJ/mol
2° potencial de ionização 1380 kJ/mol
3° potencial de ionização 2416 kJ/mol
4° potencial de ionização 3700 kJ/mol
5° potencial de ionização 4877 kJ/mol
6° potencial de ionização 9847 kJ/mol
7° potencial de ionização 12100 kJ/mol
Isós mais estáveis
iso. AN Meia-vida MD ED MeV PD
91Nb Sintético 680 a ε 1,253 91Zr
92Nb Sintético 3,47.107 a β
ε 0,356
2,006 92Mo
92Zr
93Nb 100% É isó estável com 52 neutrons
93mNb Sintético 16,13 a TI 0,031
94Nb Sintético 20 300 a β- 2,045 94Mo
Condições SI e CNTP exceto onde indicado
Precauções
Compostos que contém nióbio raramente são encontrados
pelas pessoas. Porém, em sua maioria, são altamente
tóxicos. O pó metálico deste elemento irrita os olhos e
a pele, e pode apresentar riscos de entrar em combustão.
Para o nióbio não se conhece nenhum papel biológico.
Referências
Tinta anticorrosivade de nióbio rende à COPPE patente
internacional. Disponível em: <http://www.planeta.coppe.ufrj.br/artigo.php?artigo=710>.
Acesso em: 15 jan. 2009.
Bibliografia
Los Alamos National Laboratory – Niobium
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