Nióbio

Nióbio
Zircônio ← Nióbio → Molibdênio V     41 Nb                                                                                                                                                                                                                                           ↑ Nb ↓ Ta Tabela completa • Tabela estendida
Aparência
cinza metálico, mas azulado quando oxidado Um cubo de 1cm3 de nióbio anodizado de alta pureza (99,95%) e cristais de nióbio de alta pureza (99,995%), feitos eletrolitamente, para efeito de comparação.
Informações gerais
Nome, símbolo, número	Nióbio, Nb, 41
Série química	Metal de transição
Grupo, período, bloco	5B, 5, d
Densidade, dureza	8570 kg/m3, 6,0
Número CAS	7440-03-1
Número EINECS
Propriedade atómicas
Massa atômica	92,90638 u
Raio atómico (calculado)	146 pm
Raio covalente	164±6 pm
Raio de Van der Waals	pm
Configuração electrónica	[Kr] 4d4 5s1
Elétrons (por nível de energia)	2, 8, 18, 12, 1 (ver imagem)
Estado(s) de oxidação	5, 4, 3, 2, -1 (óxido levemente ácido)
Óxido
Estrutura cristalina	cúbica centrada no corpo
Propriedades físicas
Estado da matéria	sólido
Ponto de fusão	2750 K
Ponto de ebulição	5017 K
Entalpia de fusão	30 kJ/mol
Entalpia de vaporização	689,9 kJ/mol
Temperatura crítica	K
Pressão crítica	Pa
Volume molar	m3/mol
Pressão de vapor	1 Pa a 2942 K
Velocidade do som	3480 m/s a 20 °C
Classe magnética
Susceptibilidade magnética
Permeabilidade magnética
Temperatura de Curie	K
Diversos
Eletronegatividade (Pauling)	1,6
Calor específico	265 J/(kg·K)
Condutividade elétrica	S/m
Condutividade térmica	53,7 W/(m·K)
1º Potencial de ionização	652,1 kJ/mol
2º Potencial de ionização	1380 kJ/mol
3º Potencial de ionização	2416 kJ/mol
4º Potencial de ionização	3700 kJ/mol
5º Potencial de ionização	4877 kJ/mol
6º Potencial de ionização	9847 kJ/mol
7º Potencial de ionização	12100 kJ/mol
8º Potencial de ionização	kJ/mol
9º Potencial de ionização	kJ/mol
10º Potencial de ionização	kJ/mol
Isótopos mais estáveis
iso AN Meia-vida MD Ed PD MeV 91Nb sintético 6,8×102 a ε - 91Zr 91mNb sintético 60,86 d IT 0,104 91Nb 92Nb sintético 10,15 d ε γ - 0,934 92Zr - 92Nb sintético 3,47×107 a ε γ - 0,561, 0,934 92Zr - 93Nb 100% estável com 52 neutrões 93mNb sintético 16,13 a TI 0,031 93Nb 94Nb sintético 2,03×104 a β- γ 0,471 0,702, 0,871 94Mo - 95Nb sintético 34,991 d β- γ 0,159 0,765 95Mo - 95mNb sintético 3,61 d TI 0,235 95Nb
Unidades do SI & CNTP, salvo indicação contrária.

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 VB 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. Em condições normais, é sólido. Foi descoberto em 1801 pelo inglês Charles Hatchett.

O Brasil é o maior produtor mundial de nióbio e ferronióbio, uma liga de nióbio e ferro.

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 201 °C e seus estados de oxidação mais comuns são +3 e +5.

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 nêutrons 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 (e quando puro) , tem a mais alta temperatura crítica entre os elementos supercondutores de tipo I, 9.3 K. Além disso, é um elemento presente em ligas de supercondutores que são do tipo II (como o vanádio e o tecnécio ), significando que atinge a temperatura crítica a temperaturas bem mais altas que os supercondutores de tipo I (30K, por exemplo).

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 estadunidenses, adota o seu nome original colúmbio.

Recentemente, o professor Luiz Roberto Martins de Miranda, da COPPE, UFRJ (Universidade Federal do Rio de Janeiro), em orientação a diversas teses de mestrado e doutorado, descobriu ser o óxido de 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 com o nome comercial de Niobização.

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 contêm nióbio geralmente contêm também o tântalo.

Grandes depósitos de nióbio foram encontrados associados a rochas de carbono – silicatos, e como constituinte do pirocloro.

O Brasil detém 98% das reservas mundiais exploráveis de nióbio no mundo, e mais de 90% do total do minério presente no Planeta Terra. As Jazidas estão presentes em 3 cidades brasileiras: 61% proveniente de Araxá - MG, 21% das reservas em Catalão - GO e outros 12% em São Gabriel da Cachoeira - AM.

Outra reserva importante de minerais de nióbio é do Canadá.

Isótopos

O nióbio apresenta um único isótopo estável: Nb-93. Os radioisótopos 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 radioisótopos 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 decaimento dos isótopos com massas abaixo do isótopo 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 radioisótopos Nb-104, 109 e 110.

Precauções

Compostos que contêm 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.

Bibliografia

• Los Alamos National Laboratory – Niobium

Ligações externas

• WebElements.com – Niobium
• EnvironmentalChemistry.com – Niobium
• Tantalum-Niobium International Study Center