41 Nb Niob
Atommasse:
92,90638
Fase (ved 25 °C):
Fast
Smeltepunkt:
2477 °C / 2750 K
Kokepunkt:
4744 °C / 5017 K
Vis flere fakta
Gruppe:
5
Periode:
5
Blokk:
d
Elektronkonfigurasjon:
[Kr]5s<sup>1</sup>4d<sup>4</sup>
Elektronegativitet:
1,60
Tetthet (ved 25 °C):
8,57 g/cm³
Vis færre fakta

Niob

Niob er et grått metall som lenge ikke hadde særlig mange anvendelser, men det har en del egenskaper som er fordelaktige. Metallet er inert og reagerer ikke lett med andre stoffer, det er videre ikke lett å løse i syrer og tåler til og med kongevann. Ulempen med metallet er at det er temmelig bløtt, men denne svakheten omgår vi enkelt ved å legere metallet med andre grunnstoffer. Dermed brukes metallet i flere sammenhenger som vi må kunne kalle krevende, og viktigere enn noe annet er i superledere.

Selv om vi i 1986 oppdaget en helt ny klasse materialer, oksider, som er superledere ved relativt høye temperaturer, så er det helt andre og eldre superledere som har viktige anvendelser i dagens samfunn. Superlederene Nb3Ge, Nb3Sn og NbTi er alle viktige i store internasjonale forskningsanlegg som partikkelakseleratoren i CERN. I the Large Hadron Collider benyttes store mengder superledende ledninger; så mye som 600 tonn Nb3Sn og 250 tonn NbTi!

Viktigere for folk flest er likevel kanske at magnetisk resonans (MR) scannere, som i dag i utstrakt grad benyttes til medisinsk diagnose, er basert på superledende magneter.

Innholdsfortegnelse

Anvendelser

Niob brukes i flere sammenhenger som må kunne sies å være krevende. Høye temperaturer er for eksempel ikke et problem så lenge oksygen unngås. En anvendelse er i brenselstaver i atomreaktorer som kan lages ved å legere niob med 20 % uran. Legeringen har både hardheten og styrken som kreves.

Varmebestandige nioblegeringer benyttes i romindustrien. Når et returnerende romskip kommer inn jordens atmosfære genererer friksjonen mellom skroget og atmosfæren mye varme og dette krever spesialmaterialer.

Foto: Colourbox

Metallet har også et stor potensial som biomateriale. Ti-baserte materialer er en av fire grupper av metalliske biomaterialer; disse er interte – reagerer ikke med kroppsvæskene og irriterer heller ikke kroppen. Av samme grunn kan niob benyttes i smykker hvor jo andre metaller, som nikkel, fort gir allergier.

Mer kuriøs er bruken av nioblegeringer knyttet til mynter. Stempler som benyttes til preging av mynter må være svært harde for at mønsteret skal bli skarpt og fint, og harde nioblegeringer er en mulighet. Enda mer kuriøs er bruken av niob til å gi mynter farge. Siden 2003 har Østerrike produsert en serie med euromynter hvor den sentrale delen er farget. Det finnes blå, grønne, brune, fiolette, lilla og gule mynter. Her benyttes tynne oksidlag som overflatebelegg. Oksidlaget er gjennomsiktig og fargeeffekten er en følge av oksidlagets tykkelse. Av samme grunn skinner en oljefilm på vann i regnbuens farger.

Navn

Navnene niob og tantal er begge hentet fra den greske gudeverden. Niob er datter til den greske sagnkongen Tantalos. Når Heinrich Rose først greide å skille de to grunnstoffene fra hverandre, endret Rose navnet fra columbium til niob for at navnene skulle fortelle at de to grunnstoffene var i nær slekt – som far og datter. At navnet skulle være niob/niobium ble bestemt av IUPAC i 1950.

Historie

Kjemien til niob og tantal er svært lik, så for pionerene var det vanskelig å skille mellom dem. Engelskmannen Charles Hatchett (1765-1847) oppdaget oksidet av et nytt grunnstoff i 1801 og kalte det columbium (fra et gammelt navn på USA (etter Columbus) da mineralet han fant grunnstoffet var fra USA).

Syv år etter analyserte hans landsmann W. H. Wollaston (1766-1828) det samme mineralet og konkluderte at det inneholdt ikke noe nytt grunnstoff, men at grunnstoffet i mineralet var tantal. I førti år trodde alle de ledende kjemikere på Wollaston (som selv oppdaget palladium og rhodium). Hackett forsvarte ikke sin oppdagelse, men var mer opptatt av å tjene penger som vognmaker, en forretning han hadde arvet fra sin far.

Først i 1844 fant Heinrich Rose (1795-1865) at columbium og tantal var to forskjellige grunnstoffer. For å skille dem foreslo han å kalle columbium for niob. Det navnet har slått an, men fortsatt kalles grunnstoffet av enkelte columbium.

Niobmetall ble først fremstilt i 1864 av svensken C.S. Blomstrand (1826-97) i 1864 som reduserte niobklorid med hydrogen.

Forekomst

Pyroklor (Na,Ca)2Nb2O6(OH,F) fra Stokkøya.
Foto: Per Aas, Naturhistorisk museum, UiO.

I jordskorpen er det omtrent 20 ppm Nb. Det er mye mindre enn hva det finnes av vanadium (150 ppm) men mer enn hva det finnes av tantal (2 ppm). Niob finnes sammen med tantal i columbitt (Fe,Mn)(Nb,Ta)2O6. Columbitt/tantalitt som finnes i Kongo kalles coltan som noen ganger fornorskes til koltan.

Det er en niobforekomst i Søve gruve ved Ulefoss i Telemark som ble åpnet av tyskerne i 1942 og drevet videre av Norsk Bergverk fra 1953. Malmen er bergarten søvitt, som er en sjelden, magmatisk kalsitt-bergart i Fensfeltet. Den inneholder mineralene koppitt og columbitt. Produksjonen var oppe i 300-350 tonn niobkonsentrat på det høyeste, noe som utgjorde ca. 8 % av den vestlige verdens produksjon. Kjøper var USA som så niob som et potensielt viktig metall og driften ble innstilt i 1965 da USAs interesse falt bort. Reservene i Søve er anslått til en til to millioner tonn malm med et innhold på 0,3 % niob(V)oksid.

I dag er det Brasil som er den største produsenten av niob fra pyroklor. Verdensproduksjonen er 25 000 tonn per år og 85 % kommer fra Brasil.

Kjemien

Det eksisterer en rekke oksider av niob. Mer enn ti modifikasjoner av niob(V)oksid er påvist, og bare flussyre løser niob(V)oksid. Som grunnstoffene i gruppe 3 og 4 absorberer også niob og tantal relativt store mengder hydrogen (opp til MeH).

Grunnen til at niob brukes i smykker er oksidlaget på overflaten. Oksidlaget er gjennomsiktig og effekten kommer når oksidlaget øker i tykkelse ved eloksering. Fargene opptrer ved interferens mellom lys reflektert fra metalloverflaten og oksidoverflaten. Det er samme grunn som en tynn oljefilm på vann også skinner i regnbuens farger.