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Nióbio (Nb): tudo sobre esse elemento químico

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O nióbio é um metal branco brilhante que normalmente forma um filme em sua superfície quando exposto ao ar, transformando tons de azul, verde ou amarelo. Ele tem uma ampla gama de utilidades, desde o uso em joias hipoalergênicas até motores a jato e ímãs supercondutores, mas é usado principalmente em ligas de aço para a produção de tubos condutores de fluídos.

A seguir descobriremos um pouco mais sobre esse elemento químico e suas propriedades.

Propriedades físicas e químicas

O nióbio é resistente ao ataque de produtos químicos mais comuns. Não combina com o oxigênio ou a maioria dos outros elementos ativos, exceto em altas temperaturas. Não reage com os ácidos mais fortes, a menos que estejam quentes e concentrados.

As principais propriedades que compõem esse elemento químico são:

  • Número atômico (número de prótons no núcleo): 41;
  • Símbolo atômico (na tabela periódica dos elementos): Nb;
  • Peso atômico (massa média do átomo): 92.906;
  • Densidade: 8,57 gramas por centímetro cúbico;
  • Fase à temperatura ambiente: sólido;
  • Ponto de fusão: 2.477°C;
  • Ponto de ebulição: 4.927°C;
  • Número de isótopos (átomos do mesmo elemento com um número diferente de nêutrons): 35;
  • Isótopos mais comuns: Nb-93 (100% de abundância natural).

Nióbio (Nb)

História

O nióbio tem uma história muito interessante. Os historiadores de hoje dão crédito pela descoberta do nióbio para Charles Hatchett. O químico inglês encontrou o elemento em uma “pedra preta muito pesada, com listras douradas” que ele encontrou no Museu Britânico. A pedra foi enviada dos Estados Unidos para a Inglaterra por John Winthrop (1681-1747).

Winthrop era membro da British Royal Society, uma das sociedades científicas mais importantes do mundo. A rocha esteve no Museu Britânico por quase 70 anos antes que alguém decidisse analisá-la. Quando Hatchett fez isso em 1801, descobriu um novo elemento. Ele o chamou de colúmbio, nome que ainda é frequentemente referido.

No início, nem todos concordaram com a descoberta de Hatchett. Alguns químicos estavam convencidos de que o colúmbio era idêntico a outro elemento, o tântalo, que fora descoberto antes. A confusão é fácil de entender. Os dois elementos têm propriedades muito semelhantes e são difíceis de separar.

Finalmente, em 1844, o químico alemão Heinrich Rose (1795-1864) descobriu que o tântalo e o colúmbio realmente eram diferentes um do outro. Rose então sugeriu o nome nióbio para o novo elemento. O nome vem da mitologia grega. Niobe é a filha do deus Tântalo, de quem vem o nome tântalo.

Cientistas debateram por quase um século sobre qual nome usar. O elemento foi chamado de colúmbio (símbolo Cb) nos Estados Unidos por cerca de 100 anos, enquanto já era chamado de nióbio na Europa.

Apenas em 1949, a União Internacional de Química Pura e Aplicada adotou oficialmente o nióbio como o nome do elemento, em deferência ao uso europeu. No entanto, muitos metalúrgicos americanos (cientistas que trabalham com metais) ainda usam o nome colúmbio para o elemento.

Ocorrência na natureza

Esse elemento ocorre principalmente em dois minerais: columbita e pirocloro. O nióbio sempre ocorre com o tântalo nesses minerais. Separar os dois elementos é sempre o passo mais difícil na sua preparação.

O Brasil é historicamente o primeiro produtor mundial de nióbio e ferronióbio (uma liga de nióbio e ferro) e é responsável por 75% da produção mundial desse elemento.

Os cientistas acreditam que a abundância de nióbio na crosta terrestre é de cerca de 20 partes por milhão. Isso o torna tão abundante quanto o nitrogênio e o lítio, e um pouco mais abundante do que o chumbo.

Isótopos

Existe apenas um isótopo natural do nióbio, o Nb-93. Os isótopos são duas ou mais formas de um elemento. Eles se diferem um do outro de acordo com o seu número de massa.

Esse número corresponde ao número de prótons mais nêutrons no conjunto do átomo de um elemento. A quantidade de prótons determina o elemento, mas a quantidade de nêutrons no átomo de qualquer elemento pode sofrer variações. Cada variante é um isótopo.

Pelo menos uma dúzia de isótopos radioativos de nióbio são conhecidos. Um isótopo radioativo é aquele que se desfaz e emite alguma forma de radiação. Os isótopos radioativos são produzidos quando partículas muito pequenas são disparadas em átomos. Essas partículas grudam nos átomos e as tornam radioativas.

Nenhum dos isótopos radioativos do nióbio tem qualquer aplicação prática.

Extração

O primeiro passo na preparação do nióbio metálico é separar compostos de tântalo em um minério. Os compostos de nióbio são então aquecidos ao ar para mudar para o óxido de nióbio (Nb 2 O 5). Isto é então aquecido com carvão (carbono) para produzir metal livre.

Nióbio (Nb)

Principais usos

Esse elemento é usado principalmente na produção de ligas. Por exemplo, a adição de nióbio ao aço aumenta sua força. Um dos usos desse aço está presente na construção de reatores nucleares.

Os reatores nucleares são dispositivos em que a energia das reações nucleares é convertida em eletricidade. O aço de nióbio é usado porque mantém sua força em condições de altas temperaturas. A demanda por aço ao nióbio tem aumentado. Um dos motivos é o crescimento do uso em aviões e veículos espaciais.

Outro uso popular de ligas de nióbio é na fabricação de joias. Essas ligas são leves e hipoalergênicas. O termo hipoalergênico significa que eles não causam reações na pele. Pessoas que usam joias hipoalergênicas não desenvolverão problemas de pele graças à liga de nióbio.

Ligas de nióbio também são usadas na construção de ímãs supercondutores. Um material supercondutor é aquele que não tem resistência a uma corrente elétrica. Quando uma corrente elétrica começa a fluir em determinado material, ela continua a fluir ininterruptamente.

Os ímãs mais poderosos do mundo são aqueles feitos com materiais supercondutores. Em 1997, um novo recorde foi estabelecido para ímãs supercondutores no Laboratório Lawrence Berkeley, em Berkeley, Califórnia. Um ímã feito com uma liga de nióbio e estanho provou ser três vezes mais forte que o melhor ímã previamente conhecido.

Efeitos na saúde

Enquanto alguns compostos de pó de nióbio podem causar irritação nos olhos e na pele, não há casos conhecidos de efeitos sérios de se trabalhar com nióbio. Também não há efeitos ambientais conhecidos do nióbio.


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