Struttura di niobio (NB), proprietà, usi, ottenendo

Lui niobio È un elemento chimico che appartiene al gruppo V del tavolo di Oeriódica. Appartiene ai metalli della seconda serie di transizione. Il suo simbolo chimico è NB. La maggior parte delle sue caratteristiche e comportamenti corrispondono a quelle di un metallo, tuttavia alcune delle sue proprietà chimiche nell'ossidazione +5 sono molto simili a quelle di un non metal.

Quando fu scoperto nel 1801, il nome di Columbio fu assegnato, in onore di Christopher Columbus, mentre faceva parte di un campione di minerali portati dall'America in Inghilterra.

Posizione Niobio nella tavola periodica degli elementi chimici. Autore: Ahoersmeier. Vettorizzazione: Sushant Savla. Fonte: Wikimedia Commons.

Per qualche tempo il Columbio (CB) e il Tantalium (TA) sono stati considerati lo stesso elemento, fino a quando non sono state identificate le differenze tra i due.

Il Columbio era allora, a causa della sua somiglianza con il Tantalio, chiamato Niobio, un termine derivato da Niobe, figlia di Tantalo, che è un personaggio della mitologia greca condannata alla frustrazione eterna e al figlio di Dio Giove. Nell'industria metallurgica degli Stati Uniti, Niobio è ancora chiamato Columbio.

Numero atomico, simbolo e peso atomico del niobio. Fonte: ME/CC BY-S (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/2.5). Fonte: Wikimedia Commons.

È un metallo refrattario, quindi resiste a temperature molto elevate senza scioglimento o decomposizione. Quando il cast può essere miscelato in qualsiasi proporzione con il ferro.

Pertanto, viene utilizzato nella produzione di acciaio per varie applicazioni, tra cui l'industria dell'aviazione e dell'aerospaziale. È anche usato negli impianti ossei a causa della sua biocompatibilità con i tessuti viventi.

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Struttura elettronica e configurazione

La configurazione elettronica di questo elemento è:

1S² 2S² 2P⁶ 3S² 3P⁶ 3D¹⁰ 4S² 4P⁶ 4D⁴ 5S¹,

o anche:

[Kr] 4D⁴ 5S¹,

Questa configurazione spiega che il suo stato di ossidazione più forte è +5, perché quando perde 5 elettroni dei suoi strati più esterni (4D⁴ 5S¹) Acquisisci la configurazione stabile di Noble Gas Kripton (KR). Tuttavia, ha anche altre valenze.

La struttura cristallina del niobio è centrata cubica, il che significa che 8 atomi si trovano formando un cubo e al centro di questo c'è anche un atomo.

Può servirti: ciclopentano (C5H10): struttura, proprietà e usiCristalli di niobio. Puoi vedere la tua forma cubica. Alchemist-HP (talk) (www.PSE-Mendelejew.di) [fal o gfdl 1.2 (http: // www.gnu.Org/licenze/vecchi licenze/FDL-1.2.html)]. Fonte: Wikimedia Commons.

Nomenclatura

• Niobio, simbolo chimico NB
• Columbio, simbolo chimico CB

Proprietà

Numero atomico

41

Stato fisico

Solido metallico con luminosità d'argento.

Cilindro niobio. W. Oelen/CC BY-SA (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/3.0). Fonte: Wikimedia Commons.

Peso atomico

92.9

Punto di fusione

2477 ºC

Punto di ebollizione

4741 ºC

Densità

8,57 g/cm³

Solubilità

Quando in uno stato liquido, cioè fuso, è completamente miscibile con il ferro. È insolubile in acqua.

Proprietà chimiche

Ha un'elevata resistenza alla corrosione e molte sostanze chimiche. Per questo motivo è molto resistente agli acidi, tuttavia, viene attaccato dall'acido fluorrotto (HF) e reagisce vigorosamente con una miscela di questo con acido nitrico (HNO₃).

Si dissolve lentamente in idrossido di sodio (NaOH) o idrossido di potassio fuso, ma è resistente alle soluzioni di ammoniaca (NH₃).

Lo stato di ossidazione +5 è quello che genera i composti più stabili di questo elemento, come fluoruro, tartrato, ossalato e perossido. Tuttavia, ha anche composti con altre valenze.

Proprietà meccaniche

A seconda della sua purezza, può essere molto duttile, cioè può essere soggetto a deformazione con facilità per consentire persino a ottenere cavi. Tuttavia, aumentando l'allungamento del materiale, diventa più duro e resistente, perdendo duttilità, ma senza essere fragile.

Filo niobio. 盧樂 lu le/cc BY-SA (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/3.0). Fonte: Wikimedia Commons.

È un materiale altamente resistente al calore, a supporto di temperature molto elevate senza scioglimento o decomposizione, mantenendo le sue proprietà meccaniche, quindi appartiene alla classe di metalli refrattari.

Altre proprietà

Ha proprietà superconduttori, il che significa che quando raffreddata al di sotto di una certa temperatura non offre resistenza al passaggio della corrente elettrica, diventando un conduttore elettrico perfetto.

Ottenimento

Le fonti più importanti di questo elemento sono i minerali Columbita, chiamati anche Niobita o Ferrocolumbita e Pyrocloro. Columbita contiene anche Tantalio (TA), quindi devi separare l'NB da detto metallo.

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Uno dei metodi di estrazione si basa sulla differenza nei punti di ebollizione tra il cloruro NB e quello di TA. Il minerale è iniziato con il gas di cloro (CL₂), in modo che si formino cloruri di metallo.

Quindi viene eseguita una distillazione; Tantatalio cloruro (TACL₅) ha un punto di ebollizione di 236 ° C, mentre la NBCL₅ Fai bollire a 248 ° C. Pertanto, quando la miscela viene riscaldata prima del cloruro di Tantalio e quindi il niobio.

L'NB viene anche generato come prodotto secondario durante l'estrazione di stagno.

Applicazioni

Nell'industria metallurgica

È molto utile nella produzione di acciaio, in cui ad alte temperature è combinato con carbonio e azoto per formare particelle molto sottili di carburo di niobio (NBC) e Niobium Nitruro (NBN).

Pertanto, la sua presenza in questo materiale aiuta a controllare la dimensione del grano e migliorare la resistenza alla corrosione.

Aumenta anche la resistenza meccanica delle leghe, specialmente a basse temperature, quindi è utile nel settore dell'aviazione, dove viene utilizzata nei razzi e nei motori a reazione. Come ulteriore vantaggio in questa applicazione, tra i metalli refrattari c'è quello con la più bassa densità.

Le leghe Niobio sono utilizzate nella produzione di razzi. Autore: WikiImages. Fonte: Pixabay.

Le sue leghe sono utilizzate in travi per le strutture per la costruzione e le piattaforme di estrazione di petrolio e in gasdotti e condutture. Alcune delle leghe di niobio con acciaio di cromo e molibdeno sono utilizzate nelle applicazioni per le alte temperature come bolle.

Ha anche un uso in acciaio per strumenti resistenti all'usura e abrasione. E a causa della sua elevata duttilità può essere utilizzato nei processi di formazione, tra cui la pressatura, la flessione e la stampa possono essere menzionate.

Fogli di niobio. Mauro Caleb/CC BY-SA (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/3.0). Fonte: Wikimedia Commons.

In elettromagneti

Grazie alle sue proprietà di superconduction, viene utilizzato per produrre magneti di superconduttori utilizzati negli acceleratori di particelle, utilizzati dai ricercatori nella fisica delle particelle subatomiche.

Può servirti: carbonioImmagine dell'interno di una persona ottenuta mediante risonanza magnetica. Niobio consente la produzione di magneti o magneti con l'aiuto di cui viene eseguito questo tipo di esami medici. Autore: Ranveig. Fonte: Wikimedia Commons.

Questi magneti sono utilizzati anche nell'apparecchiatura di risonanza magnetica nucleare per l'analisi delle strutture dei composti chimici e negli scanner di immagini di risonanza magnetica, che servono a ottenere immagini interne del corpo umano con scopi di diagnosi medica.

In occhiali per lenti

Gli ossidi di niobio vengono aggiunti alle preparazioni di vetro per le lenti correttive per aumentare il loro indice di rifrazione e consentire l'elaborazione del vetro più sottile.

Altre app

Attraverso il processo di anodizzazione, uno strato denso di ossido con determinate sostanze viene applicato a questo metallo, che consente di brillare di colori attraenti e in questo modo vengono fabbricati i cavi decorativi e anche inseriti sulle monete.

Niobio anodizzato. Mauro Caleb/CC BY-SA (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/3.0). Fonte: Wikimedia Commons.

Con il niobio ci sono contenitori per l'evaporazione resistenti alla corrosione che sono utili nel rivestimento della tecnologia. Vengono anche fabbricati crosol speciali.

È anche usato nei materiali che servono per gli impianti ossei, perché è altamente biocompatibile con i tessuti dell'organismo umano.

Riferimenti

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