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Nióbio

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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 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. Nas condições normais é sólido.
Foi descoberto em 1801 pelo inglês Charles Hatchett.

Zircônio - Nióbio - Molibdênio V Nb Ta   Tabela Periódica
Geral
Nome, símbolo, número	Niobio, Nb, 41
Classe , série química	Metal , metal de transição
Grupo, periodo, bloco	5 (VB), 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]4d3 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
Entalpia 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
Isótopos 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 isótopo estável com 52 nêutrons 93mNb Sintético 16,13 a TI 0,031   94Nb Sintético 20 300 a β- 2,045 94Mo
Condições SI e CNTP exceto onde indicado

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 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, 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 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. ^[1].

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) concentra 75% de toda a produção mundial. Outra reserva importante de minerais de nióbio é do Canadá.^[2]

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 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.