Niobio

O **niobio** (tamén chamado **columbio**) é un elemento químico de símbolo **Nb** (anteriormente **Cb**) e número atómico 41, situado no grupo 5 da táboa periódica dos elementos. É un metal de transición dúctil, brando e de cor gris, atopado principalmente no mineral chamado niobita. O seu nome procede da personaxe mitolóxica Níobe, filla de Tántalo, debido as similitudes que este elemento presenta co elemento homónimo a este último.

As propiedades físicas e químicas deste elemento son semellantes as do tántalo, dificultando a distinción entre ámbolos dous. No ano 1801 o químico inglés Charles Hatchett publicou o primeiro informe sobre un elemento semellante ao tántalo, ao que nomeou *columbio*. En 1809 o tamén químico inglés William Hyde Wollaston chegaría a conclusión errada de que o tántalo e o columbio eran idénticos. O químico alemán Heinrich Rose determinou en 1846 que os minerais de tántalo contiñan un segundo elemento, ao que deu o nome de *niobio*, e posteriormente entre os anos 1864 e 1865 unha serie de descubrimentos científicos clarificaron que o niobio e o columbio eran o mesmo elemento, distinto ao tántalo. Durante todo un século ámbolos dous nomes foron empregados para referirse a este elemento, pasando a denominarse oficialmente *niobio* no ano 1949.

Os primeiros usos comerciais deste elemento datan de comezos do século XX. Brasil é historicamente o primeiro produtor de niobio e ferroniobio, unha aliaxe de niobio e ferro. O niobio emprégase principalmente en aliaxes, na súa maioría en aceiros destinados a tubaxes de transporte. Malia que este tipo de aliaxes conteñen un máximo dun 0,1% do elemento, esta pequena proporción de niobio mellora a resistencia do aceiro considerablemente. As superaliaxes que conteñen niobio presentan unha estabilidade fronte á temperatura importante no seu uso en motores a reacción e foguetes. Tamén se usa este elemento en varios materiais supercondutores xunto con titanio e estaño, de uso estendido en imáns supercondutores para a obtención de imaxes por resonancia magnética. Outras aplicacións do niobio inclúen o seu uso na soldadura, industria nuclear, electrónica, óptica e na xoiería.

## Características 
### Propiedades físicas 
O niobio é un metal lustroso, de cor gris, dúctil e paramagnético do grupo 5 da táboa periódica. Porén, posúe unha configuración electrónica atípica na súa capa electrónica externa en comparación co resto dos membros deste grupo. Aínda que se considera que ten unha estrutura cristalina cúbica centrada no corpo dende unha temperatura de 0 K ata o seu punto de fusión, existen medicións de alta resolución da súa expansión termal seguindo os tres eixos cristalográficos que revelan anisotropías inconsistentes cunha estrutura deste tipo.

O niobio tórnase supercondutor a temperaturas crioxénicas. En condicións de presión atmosférica ten a maior temperatura crítica dos supercondutores, 9,2&nbsp;K (−263,95&nbsp;°C), e tamén posúe a maior profundidade de penetración magnética de tódolos elementos. tornándose tamén máis brando e dúctil a unha maior pureza.

### Propiedades químicas 
miniatura|esquerda|175px|Configuración electrónica
O niobio Adquire un ton azul cando se expón ao aire a temperatura ambiental durante un período de tempo considerable. Malia ter un punto de fusión elevado na súa forma elemental de 2477&nbsp;°C (2750&nbsp;K), a súa densidade de 8,57 g/cm3 é relativamente baixa en comparación con outros metais refractarios. Tamén é resistente á corrosión, e forma capas de óxido dieléctricas.

É lixeiramente menos electropositivo e máis compacto que o seu predecesor da táboa periódica, o circonio, mentres que é virtualmente idéntico aos átomos de tántalo no seu tamaño, debido á contracción lantánida. Sen ser tan resistente á corrosión coma o tántalo, o seu menor valor de mercado e maior dispoñibilidade fai que o niobio sexa máis atractivo para aplicacións relativamente menos esixentes, coma por exemplo en revestimentos de plantas químicas. Un estudo de 2001 indicou que a abundancia deste elemento na Terra é moito maior, pero que o niobio restante estaría localizado preto do núcleo terrestre debido a alta densidade deste metal.
Os mesmos minerais que conteñen niobio tamén adoitan conter tántalo. Entre estes minerais son entre outros a niobita  e o coltan 

Os dous maiores depósitos de pirocloro atopáronse nos anos 1950 no Brasil e no Canadá, sendo estes dous países os maiores produtores mundiais de concentrados de minerais de niobio.

A data de 2013 a empresa Companhia Brasileira de Metalurgia & Mineracao controlaba o 85% da produción mundial de niobio. A United States Geological Survey estimou que a produción mundial incrementouse dende as 38&nbsp;700 toneladas no 2005 ata unhas 44&nbsp;500 toneladas no 2006. No 2007 a mesma axencia estimou que as reservas mundiais de niobio eran dunhas 4&nbsp;400&nbsp;000 toneladas. Dende o ano 2009 ata o 2012 a produción mundial estabilizouse nunhas 63&nbsp;000 toneladas por ano, flutuando ata as 51&nbsp;000 toneladas no 2013 e ata as 59&nbsp;000 toneladas no 2014

### Isótopos 
O niobio componse na súa ocorrencia natural dun isótopo estable, 93Nb. A data de 2003 coñecíanse polo menos 32 radioisótopos sintetizados, variando na masa atómica dende 81 ata 113. O máis estable destes isótopos é 92Nb, cun período de semidesintegración de 34,7&nbsp;millóns de anos. Un dos menos estables é 113Nb, cun período de semidesintegración estimado de 30&nbsp;milisegundos. Os isótopos máis lixeiros ca 93Nb tenden a decaer por medio de emisións β+, e aqueles máis pesados fan o mesmo por medio de emisións β−, con algunhas excepcións. 81Nb, 82Nb e 84Nb presentan camiños tardíos de emisión de protóns β+ menores, mentres que 91Nb decae por medio de captura electrónica e emisión de positróns, e 92Nb decae tanto por emisións β+ coma por emisións β−. Reacciona co flúor a temperatura ambiente, co cloro e o hidróxeno a 200&nbsp;°C (473&nbsp;K), e co nitróxeno a 400&nbsp;°C (673&nbsp;K), dando coma resultado produtos intersticiais e non estequiométricos. e é resistente á corrosión de alcalinos e ácidos, incluíndo a aqua regia, o ácido clorhídrico, o ácido sulfúrico, o ácido nítrico e o ácido fosfórico. Malia que o niobio pode atoparse en tódolos estados de oxidación formais dende o +5 ata o −1, nos compostos máis comúns atópase no estado +5. Os compostos de estados de oxidación menores ca +5 presentan ligazóns Nb–Nb. O máis común é o pentóxido, precursor de case tódolos compostos e aliaxes do niobio. Os niobatos xéranse disolvendo o pentóxido en solucións básicas de hidróxidos ou derreténdose en óxidos de metais alcalinos. Exemplos deste tipo de compostos son o niobato de litio (LiNbO3) e o niobato de lantano (LaNbO4). No niobato de litio atópase unha estrutura trigonal distorsionada, mentres que o niobato de lantano contén ións illados de .

### Haluros 
miniatura|dereita|180px|Mostra de pentacloruro de niobio parcialmente hidrolizada
[miniatura|dereita|180px|Modelo atómico do [pentacloruro de niobio]]
O niobio forma haluros nos estados de oxidación +5 e +4, así coma diversos compostos sub-estequiométricos. Os compostos de tipo  presentan núcleos centrais octaédricos de Nb. O pentafluoruro de niobio (NbF5) é un sólido branco cun punto de fusión de 79&nbsp;°C (352,1&nbsp;K), e o pentacloruro de niobio (NbCl5) é de cor amarela cun punto de fusión de 203,4&nbsp;°C (476,5&nbsp;K). Ámbolos dous empréganse en hidrólises para obter óxidos e oxihaluros coma o NbOCl3. O pentacloruro é un reactivo versátil usado para obter compostos organometálicos coma o . Os tetrahaluros () son polímeros de cores escuras con ligazóns Nb-Nb, coma por exemplo o tetrafluoruro de niobio (NbF4) e o tetracloruro de niobio (NbCl4).

Os compostos aniónicos de haluros de niobio son ben coñecidos, sendo o máis importante destes o [NbF7]2−, un intermediario na separación do niobio e o tántalo nos seus minerais. Outros compostos deste tipo inclúen o [NbCl6]−. Ao igual que con outros metais, existe un grupo coñecido de haluros reducidos, sendo o exemplo máis significativo o [Nb6Cl18]4−. O principal carburo de niobio é NbC, un material extremadamente duro, refractario e cerámico, empregado comercialmente en recubrimentos de ferramentas de corte.

## Historia 
[miniatura|esquerda|[Charles Hatchett, descubridor do *columbio*]]
[esquerda|miniatura|150px|*Níobe madre* de [Giorgio Sommer]]
O niobio foi descuberto en 1801 polo químico inglés Charles Hatchett, que atopou un novo elemento nunha mostra mineral que lle enviou John Winthrop F.R.S. a Inglaterra dende Massachusetts en 1734. Hatchett nomeou o mineral *columbita* e o novo elemento *columbio* en relación a *Columbia*, o nome poético dos Estados Unidos. Este *columbio* inicialmente descuberto por Hatchett era con toda probabilidade unha mestura do novo elemento e de tántalo.

Isto levou a unha considerable confusión posterior sobre as diferenzas entre o *columbio* e o estreitamente relacionado tántalo. En 1809 o tamén químico inglés William Hyde Wollaston comparou os óxidos derivados da columbita, cunha densidade de 5,918&nbsp;g/cm3, e da tantalita, cunha densidade superior a 8&nbsp;g/cm3, concluíndo que os dous óxidos eran idénticos malia diferenza significativa nas densidades e mantendo o nome de *tántalo* para o elemento. Esta confusión xurdiu polas diferenzas mínimas observadas entre o tántalo e o niobio. Os novos elementos propostos nese momento denominados *pelopio*, *ilmenio* e *dianio* resultaron ser en realidade idénticos ao niobio ou as mesturas de niobio e tántalo. e finalmente polo químico suízo Jean Charles Galissard de Marignac en 1866, que probou que realmente só eran dous elementos. Aínda así, os artigos científicos referidos o *ilmenio* continuaron publicándose ata o ano 1871.

De Marignac foi o primeiro en preparar o metal no ano 1864, ao reducir cloruro de niobio quentándoo nunha atmosfera de hidróxeno. Aínda que foi capaz de producir niobio libre de tántalo a grande escala en 1866, este non se comezou a empregar comercialmente ata comezos do século XX, en filamentos de lámpadas incandescentes. O descubrimento das propiedades do niobio para mellorar as capacidades das aliaxes de aceiro fíxose nos anos 1920, sendo esta a aplicación predominante deste elemento dende entón.

### Nome do elemento 
O nome *columbio* (de símbolo *Cb*) foi o primeiro nome que recibiu o elemento por parte de Hatchett, sendo o nome empregado polas publicacións americanas ata o ano 1953, mentres que o nome *niobio* empregábase nas publicacións europeas. Para terminar con esta confusión, o nome *niobio* asignouse para o elemento 41 na 15ª Conferencia da Unión de Química en Ámsterdam en 1949. Un ano despois, en 1950, este nome foi adoptado oficialmente pola IUPAC tras 100 de controversia na comunidade científica e a pesar da precedencia cronolóxica do nome *columbio*, Considérase que isto foi unha especie de compromiso por parte da IUPAC, xa que aceptou o nome de *tungsteno* no canto de *volframio* en deferencia ao uso norteamericano, mentres que escolleu *niobio* no canto de *columbio* favorecendo o uso europeo.

## Produción 
[350px|miniatura|Principais países produtores de niobio en 2006
:3 Nb2O5 + Fe2O3 + 12 Al → 6 Nb + 2 Fe + 6 Al2O3

Para mellorar esta reacción engádense pequenas cantidades de oxidantes coma o [nitrato de sodio, que dan coma resultado óxido de aluminio e ferroniobio, unha aliaxe de ferro e niobio empregada na produción de aceiros. O ferroniobio así obtido contén entre un 60% e un 70% de niobio.

## Aplicacións 
miniatura|Lámina de niobio
Segundo estimacións de 2006 feitas pola United States Geological Survey, das 44&nbsp;500 toneladas de niobio extraídas nese ano o 90% foi empregado na produción de aceiro estrutural de alto grao, seguido polo seu uso en superaliaxes, mentres que o uso de aliaxes de niobio para supercondutores e dentro de compoñentes electrónicos só supuxo unha pequena proporción do consumo total.

### Produción de aceiro 
O niobio é un elemento efectivo para as aliaxes de aceiro. Engadir niobio ao aceiro provoca a formación de carburo de niobio e nitruro de niobio na propia estrutura do aceiro. O elemento ten unha grande importancia nas aliaxes de aceiro de alta dureza, empregadas en compoñentes estruturais, na fabricación de automóbiles e na construción de tubaxes.

### Superaliaxes 
[miniatura|Módulo do [Apollo 15 en órbita lunar. A boca do seu foguete fíxose cunha aliaxe de niobio-titanio]]
As superaliaxes con bases de níquel, cobalto e ferro empregan cantidades apreciables deste elemento, ben na súa forma pura ou en forma de ferroniobio e níquel-niobio de alta pureza. Estas supearliaxes empréganse na fabricación de motores de reacción, turbinas de gas, ensamblaxes de foguetes, sistemas turbo e equipamentos resistentes ao calor e a combustión. O niobio precipita unha fase de endurecemento γ na estrutura destas superaliaxes, que poden conter ata un 6,5% deste elemento. Debido a que o niobio oxídase a temperaturas superiores aos 400&nbsp;°C (673&nbsp;K), as aplicacións das aliaxes deste elemento requiren capas protectoras para previr que se tornen crebadizas.

### Imáns supercondutores 
[miniatura|Escáner de [resonancia magnética]]
As aliaxes de niobio-xermanio (), niobio-estaño () e niobio-titanio empréganse como cable supercondutor de tipo II en imáns supercondutores. Este tipo de imáns supercondutores empréganse en instrumentos de resonancia magnética así como en aceleradores de partículas. O Gran colisor de hadróns emprega 600 toneladas deste tipo de fíos supercondutores, mentres que no proxecto ITER estímase un uso total dunhas 600 toneladas de fíos de niobio-estaño e unhas 250 toneladas de fíos de niobio-titanio. No 1992 calculouse que só nese ano se usaron cables de niobio-titanio na construción de sistemas de resonancia magnética cun valor total de máis de 1000 millóns de dólares. Un equipo do Fermilab empregou a mesma tecnoloxía aplicada no proxecto FLASH para desenvolver nove celas SRF de 1,3&nbsp;GHz con cavidades feitas tamén de niobio puro. Este tipo de cavidades tamén van ser empregadas no acelerador lineal de partículas de 30&nbsp;km proxectado no Colisor lineal internacional (ILC), no proxecto LCLS-II da SLAC National Accelerator Laboratory e no proxecto PIP-II do Fermilab.

A alta sensibilidade do nitruro de niobio supercondutor empregado en bolómetros fan deste composto un detector ideal da radiación electromagnética na banda de frecuencia THz. Este tipo de detectores probáronse no Telescopio Heinrich Hertz, no Telescopio Polo Sur, no Receiver Lab Telescope e no Atacama Pathfinder Experiment (APEX), empregándose posteriormente na instrumentación de abordo do Observatorio Espacial Herschel.

### Outros usos 
As xuntas das lámpadas de vapor de sodio a alta presión están feitas de niobio, ou niobio cun 1% de circonio, xa que este elemento posúe un coeficiente de expansión térmica moi semellante as xuntas de lámpadas de arco de óxido de aluminio sinterizado, obténdose así unha gran resistencia aos ataques químicos e a redución provocada polo sodio líquido e o seu vapor presentes neste tipo de lámpadas. Tamén se empregan barras de niobio na soldadura por arco dalgunhas graduacións de aceiro inoxidable, e coma material para ánodos de sistemas de protección catódica en depósitos de auga, que adoitan cubrirse posteriormente con platino.
#### Electrocerámicas 
O niobato de litio, con propiedades ferroeléctricas, emprégase de forma habitual en teléfonos móbiles, moduladores ópticos e para dispositivos de onda acústica de superficie. Atópase dentro do grupo estrutural ABO3, ao igual co tantalato de litio e o titanato de bario. Os condensadores de niobio son unha alternativa aos condensadores de tántalo, aínda que estes últimos son predominantes. Outros compostos do niobio, incluíndo óxidos e nitruros, foron investigados para o seu uso en "super-condensadores", que acadarían unha eficiencia cinco veces superior as tecnoloxías anteriores en uso. O niobio tamén se engade a algúns vidros para que acaden un maior índice de refracción, unha propiedade que resulta útil para a industria óptica na fabricación de lentes finos.

#### Aplicacións hipoalerxénicas 
O niobio e algunhas das súas aliaxes son fisioloxicamente inertes e polo tanto hipoalerxénicas. Isto motivou o uso do niobio en diversos aparellos médicos, coma por exemplo nos marcapasos. Por outra banda, o niobio tratado con hidróxido de sodio forma unha capa porosa que resulta de axuda na osteointegración.
 
Ao igual que o titanio, o tántalo e o aluminio, o niobio pode quentarse electricamente e anodizarse, acadando unha gran variedade de cores e resultando así útil na fabricación de xoias. Ademais, o feito de ser hipoalerxénico tamén resulta un factor beneficioso neste tipo de aplicacións.

#### Numismática 
O niobio emprégase coma metal precioso en moedas conmemorativas, habitualmente xunto a prata e o ouro. Austria produciu unha serie de moedas de euro feitas de prata e niobio comezando no ano 2003. A cor destas moedas conseguiuse pola difracción da luz nunha fina capa de óxido producida por anodización. No 2012 había dez moedas dispoñibles, cunha gran variedade de cores no centro das moedas, incluíndo azuis, verdes, marróns, púrpuras, violetas e amarelas. Dous exemplos deste tipo son a moeda austríaca de 25&nbsp;€ de 2004 conmemorativa do Ferrocarril de Semmering, e a moeda austríaca de 25&nbsp;€ de 2006 conmemorativa do Sistema de navegación Galileo.

A Casa da Moeda de Austria tamén produciu unhas moedas semellantes para Letonia, unha no ano 2004 e a seguinte no 2007.

No 2011 a *Royal Canadian Mint* comezou a produción dunha serie de moedas de 5 $ de prata e niobio chamada ''Hunter's Moon*, na que o niobio foi oxidado selectivamente creando acabados únicos para cada unha delas.

## Precaucións 
O niobio non ten un papel biolóxico coñecido. O po de niobio é irritante para a pel e os ollos, e presenta un risco potencial de incendio. Porén, o elemento a escalas maiores é fisioloxicamente inerte, hipoalerxénico e non presenta perigos para a saúde. Emprégase habitualmente en xoiería e téñense realizado probas do seu uso en implantes médicos.

Os compostos que conteñen niobio non son de uso común diario, mais algúns deles son tóxicos e deben tratarse con precaución. A exposición a niobatos e ao cloruro de niobio, solubles en auga foi obxecto de probas en ratas. Os especímes tratados cunha inxección individual de pentacloruro de niobio ou niobatos demostraron unha dose letal media de entre 10 e 100&nbsp;mg/kg. Por vía oral a toxicidade resultou ser menor, con doses letais medias de 940&nbsp;mg/kg nun período de sete días.

## Notas 
:*Todas as referencias en inglés agás cando se indique o contrario''

## Véxase tamén 
### Bibliografía 
* 
* 
* 
* 

### Ligazóns externas 
* 
* 
*