Niobiumin perusteet

Niobium on hopeanharmaa metalli, joka muuttuu hieman siniseksi joutuessaan alttiiksi huoneenlämpöiselle ilmalle. Sen ulkonäkö on samanlainen kuin kiillotettu teräs tai platina.

Se on jaksollisen järjestelmän ryhmään V kuuluva siirtymämetalli, jonka atomipaino on 92,9064 ja atomisymboli Nb. Siinä on 28 isotooppia, joiden puoliintumisajat tunnetaan ja massaluvut välillä 83-110. Luonnollinen niobium on sen stabiili isotooppi niobium 93.

Niobium on myös tulenkestävä metalli. Tulenkestävät metallit ovat erityinen metalliryhmä, joka säilyttää kovuutensa ja lujuutensa jopa äärimmäisessä kuumuudessa, ja niillä on useita muita ainutlaatuisia ominaisuuksia, jotka tekevät niistä hyödyllisiä useissa valmistusprosesseissa. Muita tulenkestäviä metalleja ovat:

Volframi (W)
Molybdeeni (Mo)
tantaali (Ta)
Renium (Re)
Titaani (Ti)
Useita muita eksoottisia metalleja
Niobiumia ei löydy luonnosta yksinään. Sen sijaan se löytyy mineraalien ryhmästä, joka tunnetaan nimellä kolumbiitti-tantaliitti. Ilmeisen kolumbiitti-tantaliitin lisäksi tämä ryhmä sisältää pyroklooria, pyrokseenia, tantaliittia ja kolumbiittia, joka tunnetaan myös nimellä kolumbiitti. Suurien määrien niobiumia on havaittu liittyvän hiilisilikaattikiviin (tunnetaan myös karbonatiiteina) ja natriumkalsiumniobaattiin. Jotkut suurimmista tunnetuista esiintymistä sijaitsevat Kanadassa, Brasiliassa, Venäjällä, Nigeriassa ja Kongon demokraattisessa tasavallassa.

Nämä mineraalit sisältävät usein myös tantaalia. Niobiumilla ja tantaalilla on monia ominaisuuksia, mutta niissä on yksi suuri ero. Tantaali on noin kaksi kertaa raskaampaa kuin niobium.

Niobiumia on myös 10 kertaa enemmän kuin tantaalia maankuoressa. Sen pitoisuus maankuoressa on noin 17 miljoonasosaa painosta tai 3,7 miljoonasosaa moolista. Tämä tarkoittaa, että maankuoressa on enemmän niobiumia kuin lyijyä, mutta vähemmän kuin kuparia. Hinta 100 grammaa kohden on noin 18 dollaria.

Niobiumin valmistusprosessi on melko monimutkainen, pääasiassa siksi, että se on erotettava tantaalista.

Niobium voidaan erottaa näistä muista aineista muodostamalla oksidi ja sitten pelkistämällä se vedyllä ja hiilellä. Erotusprosessissa käytetään liuottimia elementtien uuttamiseen neste-neste-prosessissa ja saostetaan sitten niobium. Prosessorin on sitten kypsennettävä se niobiumpentoksidiksi (Nb2O5), joka sitten pelkistetään jauheeksi hydrauksella ja metallotermisillä prosesseilla. Tyhjiösintraus tai elektronisuihkusulatus vahvistaa ja puhdistaa jauhetta edelleen.

Toinen menetelmä niobiumin saamiseksi sisältää sulaiden suolojen elektrolyysin tai fluorikompleksien pelkistyksen reaktiivisia metalleja käyttämällä.

Niobiumiin seostetaan yleensä metalleja, mukaan lukien rauta, nikkeli ja koboltti, ennen käyttöä.