Estrutura de Niobio (NB), propriedades, usos, obtenção

Ele nióbio É um elemento químico que pertence ao grupo V da tabela Oeriódica. Pertence aos metais da segunda série de transição. Seu símbolo químico é NB. A maioria de suas características e comportamento corresponde aos de um metal, no entanto, algumas de suas propriedades químicas na oxidação +5 são muito semelhantes às de um não -metal.

Quando foi descoberto em 1801, o nome de Columbio foi designado, em homenagem a Christopher Columbus, pois ele fazia parte de uma amostra de mineral trazida da América para a Inglaterra.

Niobio Localização na tabela periódica dos elementos químicos. Autor: Ahoerstemeier. Vectorização: Sushant Savla. Fonte: Wikimedia Commons.

Por algum tempo, o Columbio (CB) e o tântalo (TA) foram considerados o mesmo elemento, até que, depois de muitas dificuldades, as diferenças entre os dois foram identificadas.

O Columbio foi então, por causa de sua semelhança com o Tantalio, chamado Niobio, um termo derivado de Niobe, filha de Tantalus, que é um personagem da mitologia grega condenada à frustração eterna e filho do deus Júpiter. Na indústria metalúrgica dos Estados Unidos, Niobio ainda se chama Columbio.

Número atômico, símbolo e peso atômico do nióbio. Fonte: ME/CC BY-S (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/2.5). Fonte: Wikimedia Commons.

É um metal refratário, por isso resiste a temperaturas muito altas sem derreter ou decompor. Quando o fundido pode ser misturado em qualquer proporção com ferro.

Portanto, é usado na produção de aço para várias aplicações, incluindo a indústria de aviação e aeroespacial. Também é usado em implantes ósseos devido à sua biocompatibilidade com tecidos vivos.

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Estrutura e configuração eletrônica

A configuração eletrônica deste elemento é:

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d⁴ 5s¹,

ou também:

[KR] 4d⁴ 5s¹,

Esta configuração explica que seu status de oxidação mais forte é +5, porque quando perde 5 elétrons de suas camadas mais externas (4d⁴ 5s¹) adquirir a configuração estável de Noble Gas Kripton (KR). No entanto, também tem outras valências.

A estrutura cristalina do nióbio é centrada cúbica, o que significa que 8 átomos estão localizados formando um cubo e no centro disso também há um átomo.

Pode atendê -lo: ciclopentano (C5H10): estrutura, propriedades e usosCristais Niobio. Você pode ver sua forma cúbica. Alchemist-HP (Talk) (www.PSE-Mendelejew.de) [FAL ou GFDL 1.2 (http: // www.gnu.Org/licenças/licendas antigas/fdl-1.2.html)]. Fonte: Wikimedia Commons.

Nomenclatura

• Niobio, símbolo químico NB
• Columbio, símbolo químico CB

Propriedades

Número atômico

41

Estado físico

Sólido metálico com brilho de prata.

Cilindro de Niobio. C. OELEN/CC BY-SA (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/3.0). Fonte: Wikimedia Commons.

Peso atômico

92.9

Ponto de fusão

2477 ºC

Ponto de ebulição

4741 ºC

Densidade

8,57 g/cm³

Solubilidade

Quando em um estado líquido, isto é, derretido, é completamente miscível com ferro. É insolúvel em água.

Propriedades quimicas

Tem alta resistência à corrosão e muitos produtos químicos. Por esse motivo, é muito resistente aos ácidos, no entanto, é atacado pelo ácido fluorhorréico (HF) e reage vigorosamente com uma mistura disso com ácido nítrico (HNO₃).

Ele se dissolve lentamente em hidróxido de sódio (NaOH) ou hidróxido de potássio fundido, mas é resistente às soluções de amônia (NH₃).

O estado de oxidação +5 é aquele que gera os compostos mais estáveis ​​desse elemento, como fluoreto, tartarato, oxalato e peróxido. No entanto, também tem compostos com outras valências.

Propriedades mecânicas

Dependendo de sua pureza, pode ser muito dúctil, ou seja, pode estar sujeito a deformação com facilidade, permitindo a obtenção de fios. No entanto, aumentando o alongamento do material, torna -se mais difícil e mais resistente, perdendo a ductilidade, mas sem ser quebradiço.

Fio Niobio. 盧樂 Lu le/CC BY-SA (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/3.0). Fonte: Wikimedia Commons.

É um material altamente resistente ao calor, suportando temperaturas muito altas sem derreter ou decompor, mantendo suas propriedades mecânicas, por isso pertence à classe de metais refratários.

Outras propriedades

Possui propriedades de supercondutores, o que significa que quando resfriado abaixo de uma certa temperatura não oferece resistência à passagem da corrente elétrica, tornando -se um condutor elétrico perfeito.

Obtenção

As fontes mais importantes desse elemento são os minerais de Columbita, também chamados de niobita ou ferrocolumbita e pirocloro. Columbita também contém Tantalio (TA), então você deve separar o NB do referido metal.

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Um dos métodos de extração é baseado na diferença nos pontos de ebulição entre o cloreto de NB e o de ta. O mineral é iniciado com gás de cloro (CL₂) para que os cloretos de metal sejam formados.

Então uma destilação é realizada; TANTALIO CLORETO (TACL₅) tem um ponto de ebulição de 236 ° C, enquanto o NBCL₅ Ferva a 248 ° C. Portanto, quando a mistura é aquecida antes do cloreto de Tantalio e depois o niobio.

O NB também é gerado como um produto secundário durante a extração de estanho.

Formulários

Na indústria metalúrgica

É muito útil na fabricação de aço, na qual em altas temperaturas é combinada com carbono e nitrogênio para formar partículas muito finas de carboneto de nióbio (NBC) e nióbio nitruro (NBN).

Portanto, sua presença neste material ajuda a controlar o tamanho do grão e melhorar a resistência à corrosão.

Ele também aumenta a resistência mecânica das ligas, especialmente a baixas temperaturas, por isso é útil na indústria da aviação, onde é usado em foguetes e motores a jato. Como uma vantagem adicional nesta aplicação, entre os metais refratários é aquele com a menor densidade.

As ligas Niobio são usadas na fabricação de foguetes. Autor: Wikiimages. Fonte: Pixabay.

Suas ligas são usadas em vigas para estruturas de construção e plataformas de extração de petróleo e em gasodutos e oleodutos. Algumas das ligas de nióbio com aço cromo e molibdênio são usadas em aplicações para altas temperaturas como furúnculos.

Ele também tem uso de aço para ferramentas resistentes ao desgaste e abrasão. E devido à sua alta ductilidade, ele pode ser usado na formação de processos, entre os quais a prensagem, a flexão e a impressão podem ser mencionadas.

Folhas de nióbio. Mauro Caleb/CC BY-SA (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/3.0). Fonte: Wikimedia Commons.

Em eletroímãs

Devido às suas propriedades de supercondução, é usado para fabricar ímãs de supercondutores usados ​​em aceleradores de partículas, usados ​​por pesquisadores em física de partículas subatômicas.

Pode atendê -lo: carbonoImagem do interior de uma pessoa obtida por ressonância magnética. Niobio permite a fabricação de magnetos ou ímãs com a ajuda de que esse tipo de exame médico é realizado. Autor: Ranveig. Fonte: Wikimedia Commons.

Esses ímãs também são usados ​​em equipamentos de ressonância magnética nuclear para a análise de estruturas de compostos químicos e em scanners de imagem de ressonância magnética, que servem para obter imagens internas do corpo humano com fins de diagnóstico médico.

Em copos para lente

Os óxidos de nióbio são adicionados aos preparativos de vidro para lentes corretivas para aumentar seu índice de refração e permitir a elaboração de vidro mais fino.

Outros aplicativos

Através do processo de anodização, uma camada densa de óxido com certas substâncias é aplicada a esse metal, que permite que as cores atraentes sejam brilhar e, dessa maneira, os fios decorativos são fabricados e também inseridos em moedas.

Niobio anodizado. Mauro Caleb/CC BY-SA (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/3.0). Fonte: Wikimedia Commons.

Com o niobio, existem contêineres para a evaporação resistente à corrosão que são úteis na tecnologia de revestimento. Crãos especiais também são fabricados.

Também é usado em materiais que servem para implantes ósseos, porque é altamente biocompatível com os tecidos do organismo humano.

Referências

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