Niyobyum

Özellikler

"Kolumbiyum" olarak da bilinen niyobyum, Nb (eski adıyla Cb) sembolüne sahip olan ve atom numarası 41 olan kimyasal elementtir. Niyobyum, açık gri, kristal ve esnek bir geçiş metalidir. Saf niyobyum, saf titanyuma benzer bir Mohs sertlik derecesine sahiptir ve demire benzer sünekliğe sahiptir.^[3] Niyobyum, dünya atmosferinde çok yavaş oksitlenir, bu nedenle mücevherlerde nikele alternatif olarak hipoalerjenik bir alternatif olarak uygulanır. Niyobyum genellikle piroklor ve kolumbit minerallerinde bulunur, dolayısıyla eski adı "columbium", buradan gelmektedir.

Mükemmel korozyon direncine sahip olmasına rağmen, niyobyum 400 °C'nin (750 °F) üzerinde oksidasyona karşı hassastır. Niyobyum en iyi şekilde nitrik ve hidroflorik asitlerin karışımı içinde çözülebilir. Demir ile tamamen karışabilen bu element, kaynak veya ısıtmada stabilite sağlamak için bazı paslanmaz çeliklere ferroniobium formunda eklenir. Sıcak presleme kalıpları ve kesici takımlar olarak kullanılan semente karbürler, niyobyum varlığıyla daha sert hale getirilip, şok ve erozyona karşı daha dirençli hale getirilir. Niyobyum, düşük güç tüketimli kriyojenik (düşük sıcaklık) elektronik cihazların yapımında kullanışlıdır. Niyobyum kalay (Nb₃Sn), 18.45 Kelvin (K) düzeyindeki sıcaklıkların altında bir süper iletkendir.

Bulunma Sıklığı ve Üretimi

Bu elementin ana kaynağı mineral kolumbittir. Bu mineral ayrıca tantal içerir ve iki element birlikte çıkarılır. Columbite Kanada, Brezilya, Avustralya, Nijerya ve dünyanın başka bölgelerinde de bulunur. Niyobyum elementi kalay ekstraksiyonunun bir yan ürünü olarak da üretilebilir.

Niyobyum, Dünya'nın kabuğunda tantaldan yaklaşık 10 kat daha fazla bulunur. Yerkabuğunda kurşundan daha bol ve bakırdan daha az miktarda bulunan niyobyum, nispeten dağılmış halde bulunur. Bu minerallerden kolumbit (FeNb₂O₆) ve tantalitin (FeTa₂O₆) oldukça değişken oranlarda bulunduğu kolumbit-tantalit serisi ana ticaret kaynağıdır. Doğal niyobyum, tamamen kararlı izotopu olan niyobyum-93 olarak oluşur.

Niyobyumun üretim prosedürleri karmaşıktır ve bu süreçte en büyük sorun tantaldan ayrılmasıdır. Tantaldan ayırma işlemi, bir sıvı-sıvı bileşiminde çözücü ekstraksiyonu ile gerçekleştirilir; niyobyum daha sonra çökeltilir ve niyobyum pentoksit olarak kavrulur, bu da metalotermik ve hidrürleme işlemleriyle niyobyum tozuna indirgenir. Toz konsolide edilir ve elektron ışınıyla eritilerek daha da saflaştırılır. Tozun vakumlu sinterlenmesi de konsolidasyon için kullanılır. Niyobyum ayrıca erimiş tuzların elektroliziyle veya floro komplekslerinin sodyum gibi çok reaktif bir metalle indirgenmesiyle de elde edilebilir.

Uygulama ve Kullanım Alanları

Niyobyum, paslanmaz çelik dahil alaşımlarda kullanılır. Özellikle düşük sıcaklıklarda alaşımların mukavemetini arttırır. Niyobyum içeren alaşımlar jet motorlarında ve roketlerde, petrol kuleleri için kirişlerde ve petrol ve doğalgaz boru hatlarında kullanılır. Bu element aynı zamanda süper iletken özelliklere sahiptir. Parçacık hızlandırıcılar, MRI tarayıcıları ve NMR ekipmanı için süper iletken mıknatıslarda kullanılır.

Tarihi

1801'de British Museum'daki mineralleri incelerken Charles Hatchett, "kolumbit" etiketli bir örneği inceledi. Bir numuneyi potasyum karbonat ile ısıttı, ürünü suda çözdü, asit ekledi ve bir çökelti aldı. Bununla birlikte, kolumbiyumum adını vermesine rağmen, daha fazla fikir üretemediği için kolombiyum olarak kaldı. Farklı bilim adamları, özellikle ertesi yıl meydana gelen tantalumun keşfinden sonra, kolumbiyumdan şüphe duydu. 1844'te Alman kimyager Heinrich Rose, kolombiyumun her iki elementi de içerdiğini kanıtladı ve kolombiyum ve niyobyum olarak yeniden adlandırdı. Saf metalin bir örneği 1864 yılında, niyobyum klorürü hidrojen gazı ile ısıtarak azaltan Christian Blomstrand tarafından üretildi.

Etimolojisi

Metalik element, 1845, Alman bilim insanı Heinrich Rose tarafından 1844'te mineral tantalit ve "kolombiyum" olarak keşfedildi. Bu elementin adı, Yunan mitolojisinde Tantalos'un kızı Niobe'den gelmektedir.

Önlem ve Güven

Niyobyumun Sağlığa Etkileri

Niyobyum ve bileşikleri toksik olabilmektedir ancak herhangi bir insanın zehirlendiğine dair herhangi bir rapor yoktur. Konsantrasyonunu ölçmenin dışında, insanlarda niyobyum üzerine hiçbir araştırma da yapılmamıştır. Niyobyum solunduğunda esas olarak akciğerlere ve ikincil olarak kemiklere tutunur. Enzim sistemlerinin aktivatörü olarak kalsiyuma müdahale eder. Laboratuvar hayvanlarında, niyobyum nitrür ve/veya pentoksitin solunması, 40 mg/m³ maruziyet seviyelerinde akciğerlerde yara izine yol açar.

Niyobyumun Çevresel Etkileri

Hiçbir olumsuz çevresel etki bildirilmemiştir.

İlginç Bilgiler ve Diğer

1801'de İngiliz kimyager Charles Hatchett, Londra'daki British Museum koleksiyonundan bilinmeyen bir mineral örneğini analiz etti ve bu mineralin "yeni bir dünya" içerdiğini belirledi. Bu elemente "kolombiyum" adını verdi.

1844'te Heinrich Rose, değerlik durumlarındaki farklılıkları gözlemleyerek kolombiyumu tantaldan ayırmayı başardı. Tantalus'un kızı Niobe'den sonra columbium adını "niyobyum" olarak değiştirdi.

2014'ten 2017'ye kadar ABD niyobyum ithalat kaynakları şunlardır: Brezilya, %72; Kanada, %18; Rusya, %3; Almanya, %2 ve diğerleri, %5.