نوبیوم

نوبیوم یا کلومبیوم یک عنصر شیمیایی در جدول تناوبی است که نماد آنی Nb و عدد اتمی آن 41 می باشد. نوبیوم یک فلز خاکستری و نرم بوده که هادی جریان الکتریسیته می باشد که در آلیاژها استفاده می شود. برجسته ترین آلیاژهای آن برای ساختن فلزات استیل مخصوص و لوله ها و اتصالات جوش خورده محکم استفاده می شود. نیوبیوم در معادن Clumbite کشف شد (که امروزه Niobite نامیده می شود. ) و به نام همین معدن نوبیوم نام گزفت.

ویژگی های قابل توجه

نوبیوم یک فلز خاکستری و هادی جریان الکتریسیته است که هنگامی که برای مدت زمانی در دمای اطاق در معرض هوا قرار بگیرد به رنگ آبی کمرنگ در می آید. خصوصیات شیمیایی نوبیوم کم و بیش همانند خصوصیات شیمیایی تانتالیوم می باشد که در جدول تناوبی در زیر نوبیوم قرار دارد.

حتی در دمای معمولی نیز نوبیوم باید در یک فضای محافظت شده قرار گیرد. این فلز در هوا در 200 درجه سانتیگراد اکسیده شده و حالت های اکسیداسیون آن عبارتند از +2,+3و +5 .

کاربردها

نوبیوم موارد کاربرد زیادی دارد. یکی از مواد مورد استفاده در فلزات ضد زنگ بوده و به عنوان آلیاژ فلزات غیر آهنی به کار می رود. این آلیاژها بسیار قوی بوده و معمولا برای ساخت خطوط لوله به کار می روند. استفاده های دیگر این عنصر عبارتند از:

• این فلز مقطع عرضی کمی در برابر نوترون ها گرمای داشته و بنابریان در صنایع هسته ای کاربرد دارد.
• این فلز همچنین برای جوشکاری طاق ها و میله های ضد زنگ نیز کاربرد دارد.
• به دلیل رنگ آبی آن به عنوان آلیاژ در صنعت طلا و جواهر کاربرد دارد.
• مقداد قابل توجهی از این فلز به صورت خالص در نیک و کبالت و آهن برای ساخت آلیاژهای سنگین که در در اجزای موتورهای جت موشکها و دیگر تجهیزاتی که مقاومت بالا در مقابل گرما باید داشته باشند به کار می رود. مثلاً سیستم های پیشرفته ساختار فضایی نظیر آنچه که در برنامه نجومی Gemini به کار می رود از این فلز استفاده می کند.
• همچنین نوبیوم به عنوان یک جایگزین برای باطری ها و خازن ها به کار می رود.

نوبیوم در دماهای پایین و برودتی به عنوان یک ابر رسانا عمل می کند. در فشار جو بالاترین دمای بحرانی را در عناصر ابر هادی دارد k3/9. همچنین یکی از سه عنصر ابر هادی از نوع دوم می باشد.

(دو عنصر دیگر عبارتند از وانادیوم و تکنتیوم ) این بدان معناست که این عنصر در زمانی که در معرض مغناطیس قوی قرار بگیرد همچنان ابرهادی باقی می ماند. آلیاژهای Niobium-tin و Niobium-titanium برای کابل های مغناطیسی ابرهادی که حالت مغناطیسی بالایی را تولید می کنند کاربرد دارند.

تاریخچه

نوبیوم (که در افسانه های یونان از کلمه نیوب که دختر تانتالاس بوده است گرفته شده است) در سال 1801 توسط شخصی به نام Charles Hatchett کشف شد. Hatchet دریافت که نوبیوم را در معدن کلومبیت که در در دهه 1750 توسط John Winthrop که یکی از فرماندهان Connecticut بود به انگلستان فرستاده شد کشف کرد. در آن زمان سردرگمی زیادی در خصوص تغییرات بسیار شبیه به هم در خصوص نیوبیوم و تانتالیوم وجود داشت که تا سال 1846 که Heinrich Rose و Charles Margnac این عنصر را مجدداً کشف کردند حل نشده باقی ماند.

در سال 1864 شخصی به نام Christian Blomstrand اولین کسی بود که فلز آن را آماده ساخت. وی این عمل را با کم کردن کلرید نوبیوم با حرارت دادن آن در هوای هیدروژنی انجام داد.

کلومبیوم نامی بود که Harchet به این عنصر داده بود اما انجمن International Union of Pure and Applied Chemistry به طور رسمی نام نوبیوم را در سالا 1950 بعد از حدوداً صد سال مباحثه برای این عنصر برگزید. بسیاری از انجمن های شیمی و سازمان های دولتی نام رسمی انجمن IUPAC را برای این عنصر به کار بردند در حالی که بسیاری از فلزشناسان و بیشتر تولیدکنندگان اقتصادی امریکایی هنوز این فلز را با نام اصلی Columbium می نامند.

پیدایش

نوبیوم هرگز به صورت یک عنصر آزاد وجود ندارد و معمولاً در Niobite که نیوبیوم معمولاً با تانتالیوم همراه است یافت می شود. مقدار قابل توجهی از نیوبیوم با کربنیت ها همراه است و به عنوان عضو اصلی Pyrochlore ها وجود داد. برزیل و کانادا بزرگترین تولید کنندگان نیوبیوم هستند و ذخایر دیگر این عنصر در نیجریه جمهوری دمکراتیک کنگو و روسیه می باشد.

ایزوتوپ ها

نیوبیوم طبیعی تنها یک ایزوتوپ ترکیبی پایدار دارد. (Nb-93) . پایدارترین ایزوتوپ رادیو اکتیوی آن Nb-92 می باشد که عمر تجزیه آن 34.7 میلیون سال است. Nb -94 (half life: 20300 years) و Nb -91 (half life: 680 years) .

همچنین یک ایزوتوپ حالت متا در 0.031 ولت الکترون وجود دارد که عمر تجزیه آن 16.3 سال می باشد. 23 ایزوتوپ رادیو اکتیوی دیگر نیز شناسایی شده اند که عمر تجزیه پذیری اکثر آن ها کمتر از 2 ساعت می باشد. حالت تجزیه اولیه قبل از ایزوتوپ پایدار Nb-93 تسخیر الکترونی است و حالت اولیه بعد از حذف بتا با حذف نیوترون در حالت اولیه از دو حالت زوال و تجزیه Nb-104 و 109 و 110 اتفاق می افتد.

هشدارها

نوبیوم شامل ترکیباتی است که اکثر مردم با آن ها تماسی ندارند ولی آن ها بسیار سمی بوده و باید با احتیاط از آن ها استفاده شود. غبار فلز نوبیوم برای پوست و چشم خطرناک بوده و قابل اشتعال است. نوبیوم هیچ نقش بیولوژیکی ندارد.

مرکز یادگیری سایت تبیان - تنظیم: مریم فروزان کیا