Une application intéressante du niobium est comme élément pour les bijoux, car il peut acquérir des tons irisés de belles couleurs rouge, bleu, or et vert. De même, il est souvent utilisé dans les industries pétrochimiques, métallurgiques, aérospatiales et verrières, entre autres. Découvrez comment ses propriétés physiques et chimiques avantageuses en font un élément très polyvalent.
Qu’est-ce que le niobium ?
L’élément chimique Niobium, également connu sous le nom de Columbium, est un métal de transition mou, ductile et malléable, résistant à la corrosion et aux températures élevées. De plus, c’est un supraconducteur électrique blanchâtre-grisâtre.
Symbole du niobium
Nb Le symbole du Niobium dérive de la mythologie grecque avec le mot Niobe dont la signification est Fille de Tantale . Le nom Niobium a été désigné lorsqu’il a été isolé de l’élément Tantalite, en l’honneur de la fille du roi grec Tantale, héroïne des larmes. Cependant, comme certains appellent encore le métal Columbio, il adopte la symbologie Cb.
Caractéristiques du niobium
Il se distingue par sa haute résistance à la corrosion et aux acides. Cependant, il est généralement attaqué par les agents oxydants, les alcalis et l’acide fluorhydrique. Il peut également former des couches d’oxyde diélectrique. En revanche, son nombre d’oxydation +5 génère du Tartrate, du Fluorure, du Peroxyde et de l’Oxalate. D’autres particularités sont :
- Réactivité chimique : Réagit généralement avec le carbone, l’oxygène, l’azote, les halogènes et le soufre.
- Solubilité : En phase fondue, il est miscible au Fer, mais il n’est pas soluble dans l’eau.
- Fusion et ébullition : Bien qu’il ait un point de fusion élevé, il a une faible densité par rapport aux autres métaux.
- Ductilité : Il peut être facilement déformé jusqu’à obtenir des fils, même si lorsqu’il est allongé il devient résistant et dur sans être cassant.
- Etat : Son état d’agrégation ordinaire est solide.
- Couleur : Il apparaît brillant, argenté et métallique, mais le métal à température ambiante présente une teinte bleutée.
- Supraconducteur : C’est un parfait conducteur électrique, puisqu’il résiste bien au passage du courant électrique.
- Structure cristalline : La structure est cubique centrée, ce qui signifie que 8 de ses atomes forment un cube et à l’intérieur il y a un seul atome.
- Température : Il résiste très bien aux températures élevées sans se décomposer ni fondre.
- Ordre magnétique : C’est un élément paramagnétique.
Propriétés chimiques et physiques du niobium
- Numéro atomique : 41
- Rayon atomique (Å) : 198 pm
- Densité (g/ml) : 8570 kg/m³
- Rayon covalent (Å) : 137 pm
- Point d’ébullition : 4744 °C (5017 K)
- Potentiel de première ionisation (eV) : 652,1 kJ/mol
- Vitesse du son : 3480 m/s à 293,15 K
- Point de fusion : 2477 °C (2750 K)
- États d’oxydation : +5, +3, +2, +4
- Configuration électronique : [Kr]4d 4 5s 1
- Masse atomique (g/mol) : 92.90638
- Enthalpie de vaporisation : 696,6 kJ/mol
- Electronégativité : 1,6
- Oxyde : Légèrement acide
- Chaleur spécifique : 265 J/(K-kg)
- Enthalpie de fusion : 26,4 kJ/mol
- Électrons par niveau : 2, 8, 18, 12, 1
Origine du niobium
Selon l’histoire du Niobium, John Winthrop a découvert un étrange minéral dans le Massachusetts, aux États-Unis, au cours de l’année 1734. Il s’est ensuite préparé à l’envoyer sur le territoire britannique, où il a été exposé, examiné et étudié par le chimiste Charles Hatchett au cours de l’année. 1801. Puis Après de nombreuses observations et analyses, les Anglais lui attribuèrent le nom de Columbio , et devinrent ainsi le découvreur du Niobium. Plus tard, le physicien William Hyde Wollaston le compara en 1809 à d’autres éléments et conclut à tort que le Columbium et le Tantale étaient identiques.
Plus tard, le chimiste allemand Heinrich Rose a travaillé en 1844 avec la colombite et la tantalite et a séparé chaque échantillon en formes acides, qu’il a appelées acide niobique. Par la suite, le Suisse Jean Charles de Marignac réussit à isoler le Niobium métallique en le chauffant avec du chlorure. Puis, en 1949, son nom officiel fut adopté.
A quoi sert le niobium ?
Son utilisation principale est dans la production d’acier, car il est utilisé pour lier des composés dans le but d’augmenter la solidité et la résistance aux températures élevées et à la corrosion. De même, l’alliage Niobium-Acier est utilisé, entre autres, dans les industries chimique, aérospatiale et automobile. Découvrez d’autres applications :
- Aimants supraconducteurs : Dans un alliage de titane, d’étain et d’aluminium, l’élément est extrudé en fil et moulé pour former des aimants supraconducteurs.
- Lentilles et écrans en verre : Le verre est recouvert d’une fine poudre métallique pour diffuser la lumière, sans la rétracter ni l’absorber, et pour avoir une plus grande résistance à la réflexion.
- Accélérateurs de particules : certains accélérateurs d’électrons contiennent des chambres moulées à partir de l’élément niobium allié ou pur.
- Lampes à vapeur de sodium : Un alliage niobium-zirconium est utilisé dans la base métallique de ces lampes.
- Pièces de monnaie : Il est utilisé dans la fabrication de pièces de monnaie bimétalliques, en raison de sa propriété à changer de couleur.
- Bijoux : Lorsqu’il est chauffé ou passé dans un champ électrique, il acquiert de belles nuances pour créer des broches, des créoles, des boucles d’oreilles, des clous et des épingles.
En résumé, le niobium est un métal de transition ferreux à la corrosion, malléable, ductile, mou et résistant aux températures élevées. De plus, il réagit avec l’oxygène, le carbone, le soufre, les halogènes et l’azote. De même, c’est un élément paramagnétique, supraconducteur électrique et insoluble dans l’eau.