Niobio - Nb

Niobio: caratteristiche, composti, utilizzo e metodo di produzione del Niobio

Il niobio fu scoperto nel 1801 da C. Hatchett (e chiamato columbio) nel minerale columbite, dove si trova insieme al tantalio, a sua volta scoperto l'anno successivo. Questi due elementi però furono per lunghi anni confusi tra loro, e solo nel 1844 H. Rose fu in grado di chiarire in modo definitivo le separate identità dei due, e dette al primo il nome (ora ufficiale) di niobio, dalla mitica Niobe, figlia di Tantalo. E’ un elemento non molto abbondante, costituendo lo 0,002-0,008% della crosta terrestre; non si trova mai libero in natura, ma sotto forma di ossidi in associazione con altri minerali e sempre accompagnato da minori quantità di tantalio. I minerali più importanti per l'estrazione del niobio sono il pirocloro e quelli del gruppo columbite-tantalite.

Il niobio è un metallo grigio-argenteo simile al platino, duttile e malleabile; resiste all'ossidazione all'aria fino a circa 250°C e a temperatura ambiente non viene attaccato dall'acqua e dagli acidi inorganici in seguito a fenomeni di passivazione (fa eccezione la miscela HF/HNO3). Viene attaccato invece dall'acido solforico concentrato a caldo e dagli alcali e nitrati alcalini fusi; a temperatura elevata reagisce rapidamente con l'ossigeno (formando Nb2O5) e con quasi tutti i non-metalli.

Niobio: composti

Il niobio forma composti corrispondenti a numerosi stati di ossidazione. Come il tantalio, al quale assomiglia molto nel comportamento chimico, il niobio negli stati di ossidazione più bassi dà composti stabili solo sotto forma di ioni complessi, mentre ha un comportamento tipicamente non-metallico nei più stabili stati +4 e +5.

Il pentossido di diniobio Nb2O5, è un solido bianco, che si può ottenere per ossidazione del metallo con ossigeno ad alta temperatura o per disidratazione del pentossido idrato. È un ossido acido ed è solubile negli alcali fusi con i quali forma i niobati, mentre è insolubile negli acidi, a eccezione dell'acido fluoridrico; con quest'ultimo infatti forma anioni complessi del tipo [NbF6]- o [NbOF5]2- o [NbOF6]3- a seconda delle concentrazioni.

Per fusione di Nb2O5 con la quantità stechiometrica di ossidi di altri metalli si possono ottenere numerosi niobati, costituiti in realtà dal punto di vista strutturale da ossidi misti.

I composti più importanti del niobio con gli alogeni sono i pentalogenuri, sono noti anche tetralogenuri e sottoalogenuri, con numero di ossidazione inferiore a +4.

Niobio: utilizzo

La maggior parte del niobio metallico viene impiegata come ferro-niobio, aggiunto in piccole quantità in molti tipi di acciai, acciai inossidabili e superleghe per alte temperature, impiegati in campo aerospaziale e nucleare. In minori quantità niobio ad alta purezza viene utilizzato, in lega con titanio o stagno, per la fabbricazione di fili o elettrodi superconduttori.

Niobio: metodo di produzione

Per ottenere il niobio puro e i suoi composti si può effettuare una clorurazione dei concentrati di minerali, seguita da una distillazione frazionata per separare dagli altri cloruri il pentacloruro di niobio; questo può venire ridotto a metallo con idrogeno a 650°C, oppure trasformato nel pentossido per ossidazione o idrolisi. Il pentossido può venire ridotto a niobio elementare per via alluminotermica; il metallo può a sua volta essere ulteriormente purificato per via elettrolitica o mediante fusione a zone.