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Niobio

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Posición del niobio en la tabla periódica; grupo 5, periodo 5
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Nombre, símbolo, Z: Niobio, Nb, 41
Serie química: Metales de transición
Grupo, periodo, bloque: 5, 5 , d
Configuración electrónica: [Kr] 4d4 5s1
Propiedades atómicas
Masa atómica: 92,90638 uma
Radio atómico: 198 pm
 - Medio 145 pm
 - Covalente 137 pm
 - De Van der Waals Sin datos
Nº de oxidación (óxido): 5, 3 (ácido débil)
Electronegatividad: 1,6 (Pauling)
Potencial de ionización: 652,1 kJ/mol

 - 2.º = 1380
 - 3.º = 2416

 - 4.º = 3700
 - 5.º = 4877

 - 6.º = 9847
 - 7.º = 12100


† Calculado a partir de distintas longitudes de enlace covalente, metálico o iónico.

Propiedades físicas
Estado: Sólido
Estructura cristalina: Cúbica centrada
en el cuerpo
Color: Gris metálico
Densidad: 8750 (kg/)
Dureza: 6 (Mohs)
Conductividad eléctrica: 6,93×106 S/m
Conductividad térmica: 53,7 W/(m·K)
Calor específico: 265 J/kg·K
Punto de fusión: 2750 K
Entalpía de fusión: 26,4 kJ/mol
Punto de ebullición: 5017 K
Entalpía de vaporización: 696,6 kJ/mol
Presión de vapor: 0,0755 Pa a 2741 K
Velocidad del sonido: 3480 m/s a 293,15 K
Isótopos más estables
Iso. AN (%) VM MD ED (MeV) PD
91Nb Sintético 680 a ε 1,253 91Zr
92Nb  Sintético 3,47E7 a ε 2,006 92Zr
β- 0,356 92Mo
93Nb 100 Estable con 52 neutrones
93mNb Sintético 16,13 a T.i. 0,031
94Nb Sintético 20.300 a β- 2,045 94Mo
Valores en el SI y en condiciones normales (0 ºC y 1 atm), salvo indicación en contra.

El niobio (antes también columbio, no confundir con culombio unidad de carga eléctrica del SI) es un elemento químico del grupo 5 de la tabla periódica cuyo símbolo es Nb y su número atómico es 41.

Características principales

El niobio es un metal de transición dúctil, gris brillante, que pasa adquiere una coloración azul cuando permanece en contacto con el aire a temperatura ambiente durante un periodo largo. Sus propiedades químicas son muy parecidas a las del tantalio que está situado en el mismo grupo.

Cuando se procesa, incluso a temperaturas moderadas, debe hacerse en atmósfera inerte ya que el metal comienza a oxidarse en presencia de aire a 200 ºC. Sus estados de oxidación más comunes son +2, +3, +5.

El niobio se vuelve superconductor a temperaturas criogénicas. A presión atmosférica tiene la mayor temperatura crítica de los elementos superconductores, 9,3 K y es uno de los tres conocidos de tipo II (junto con vanadio y tecnecio) que conservan la superconductividad sometidos a intensos campos magnéticos.

Aplicaciones

El niobio se usa como elemento de aleación en algunos aceros inoxidables y otras aleaciones no férreas. Estas aleaciones son muy resistentes y a menudo se emplean en la construcción de tuberías. Otros usos:

  • Soldadura por arco de algunos aceros inoxidables.
  • En piercings, generalmente aleado, por su color azulado.
  • Cantidades apreciables de niobio se emplean en superaleaciones de base níquel, cobalto y hierro para componentes de motores de aviación, cohetes y equipamento refractario.
  • Las aleaciones Nb-Sn y Nb-Ti se emplean en el bobinado de imanes superconductores capaces de producir campos magnéticos extraordinariamente intensos.
  • Se estudia la posibilidad de sustituir al tantalio en condensadores.

Historia

El niobio (de Níobe, hija de Tántalo, personaje de la mitología griega) fue descubierto por Charles Hatchett en 1801 en el mineral columbita enviado a Inglaterra a mediados del siglo XVIII por John Winthrop, gobernador de Connecticut. Sin embargo en aquella época existía mucha confusión acerca de la diferencia existente entre el niobio y el tantalio, polémica que no se resolvió hasta 1846 cuando Heinrich Rose y Jean Charles Galissard de Marignac redescubrieron el elemento. Rose, que no conocía el trabajo de Hatchett, nombró al elemento niobio mientras que Hatchett lo había llamado columbio. En 1864 Christian Blomstrand fue el primero que obtuvo el metal puro reduciendo el cloruro de niobio por calor en atmósfera de hidrógeno.

El nombre original del elemento, dado por Hatchett, fue columbium pero la IUPAC adoptó oficialmente niobium para el elemento 41 en 1950, tras 100 años de controversia. Hoy día muchas sociedades químicas de prestigio y organizaciones gubernamentales emplean el nombre oficial pero en el ámbito de la metalurgia aún se usa el nombre original, columbio.

Abundancia y obtención

El elemento no se encuentra en estado nativo pero sí en minerales como la niobita, niobita-tantalita, pirocloro y euxenita. Con frecuencia en dichos minerales también se encuentra tantalio.

Se han hallado grandes cantidades de niobio asociadas a carbonatitas y como constituyente del pirocloro. Los mayores productores mundiales de concentrados de niobio mineral son Brasil y Canadá e importantes reservas se encuentran en Nigeria, República Democrática del Congo y Rusia.

Isótopos

El niobio natural está compuesto por un único isótopo estable, Nb-93. Los radioisótopos más estables son el Nb-92, Nb-94 y Nb-91 con vidas medias de 34,7 millones de años, 20.300 años y 680 años respectivamente. Los otros 23 radioisótopos caracterizados tienen vidas medias inferiores a las dos horas, salvo el Nb-95 (35 días), Nb-96 (23,4 horas) y Nb-90 (14,6 horas). El modo de desintegración principal de los isótopos más ligeros que el estable Nb-93 es la captura electrónica y de los más pesados que el estable la emisión beta y, en el caso de los isótopos Nb-104, 109 y 110, también la emisión neutrónica.

Precauciones

Algunos compuestos que contiene niobio son altamente tóxicos y deben manipularse con extremada precaución, aunque los casos de exposición son relativamente raros. El polvo del niobio metálico es irritante de ojos y piel y presenta riesgo de incendio.

Referencias

H   He
Li Be   B C N O F Ne
Na Mg   Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba   Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra   Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Uub Uut Uuq Uup Uuh  
  La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
  Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr