العدد الذري	41
رقم كاس	7440-03-1
الكتلة الذرية	92.91
نقطة الانصهار	2468 درجة مئوية
نقطة الغليان	4900 درجة مئوية
الحجم الذري	0.0180 نانومتر3
الكثافة عند 20 درجة مئوية	8.55 جرام/سم3
هيكل كريستال	مكعب مركزه الجسم
شعرية ثابتة	0.3294 [نانومتر]
وفرة في القشرة الأرضية	20.0 [جم/طن]
سرعة الصوت	3480 م/ث (عند درجة الحرارة) (قضيب رفيع)
التمدد الحراري	7.3 ميكرومتر/(م·ك) (عند 25 درجة مئوية)
الموصلية الحرارية	53.7 وات/(م·ك)
المقاومة الكهربائية	152 نانومتر · م (عند 20 درجة مئوية)
صلابة موس	6.0
صلابة فيكرز	870-1320 ميجا باسكال
صلابة برينل	1735-2450 ميجا باسكال

النيوبيوم، المعروف سابقًا باسم الكولومبيوم، هو عنصر كيميائي رمزه Nb (المعروف سابقًا باسم Cb) ورقمه الذري 41. وهو فلز انتقالي ناعم ورمادي وبلوري ومرن، يوجد غالبًا في معادن البيروكلور والكولومبيت، ومن هنا الاسم السابق " كولومبيوم". يأتي اسمها من الأساطير اليونانية، وتحديدًا نيوبي، التي كانت ابنة تانتالوس، الذي يحمل الاسم نفسه للتنتالوم. ويعكس الاسم التشابه الكبير بين العنصرين في خواصهما الفيزيائية والكيميائية، مما يجعل من الصعب التمييز بينهما.

اكتشف الكيميائي الإنجليزي تشارلز هاتشيت عنصرًا جديدًا مشابهًا للتنتالوم في عام 1801 وأطلق عليه اسم الكولومبيوم. في عام 1809، استنتج الكيميائي الإنجليزي ويليام هايد ولاستون خطأً أن التنتالوم والكولومبيوم متطابقان. قرر الكيميائي الألماني هاينريش روز في عام 1846 أن خامات التنتالوم تحتوي على عنصر ثانٍ أطلق عليه اسم النيوبيوم. في عامي 1864 و1865، أوضحت سلسلة من النتائج العلمية أن النيوبيوم والكولومبيوم هما نفس العنصر (كما يتميز عن التنتالوم)، ولمدة قرن من الزمان تم استخدام كلا الاسمين بالتبادل. تم اعتماد النيوبيوم رسميًا كاسم للعنصر في عام 1949، لكن اسم كولومبيوم ظل قيد الاستخدام حاليًا في علم المعادن في الولايات المتحدة.

لم يتم استخدام النيوبيوم تجاريًا لأول مرة إلا في أوائل القرن العشرين. البرازيل هي المنتج الرئيسي للنيوبيوم والفيرونيوبيوم، وهي سبيكة من النيوبيوم بنسبة 60-70٪ مع الحديد. ويستخدم النيوبيوم في الغالب في السبائك، والجزء الأكبر منه في الفولاذ الخاص مثل ذلك المستخدم في خطوط أنابيب الغاز. على الرغم من أن هذه السبائك تحتوي على حد أقصى قدره 0.1%، إلا أن النسبة الصغيرة من النيوبيوم تعزز قوة الفولاذ. يعد استقرار درجة حرارة السبائك الفائقة المحتوية على النيوبيوم أمرًا مهمًا لاستخدامها في المحركات النفاثة والصواريخ.

يستخدم النيوبيوم في العديد من المواد فائقة التوصيل. تُستخدم هذه السبائك فائقة التوصيل، التي تحتوي أيضًا على التيتانيوم والقصدير، على نطاق واسع في المغناطيس فائق التوصيل في ماسحات التصوير بالرنين المغناطيسي. تشمل التطبيقات الأخرى للنيوبيوم اللحام والصناعات النووية والإلكترونيات والبصريات وعلم العملات والمجوهرات. في التطبيقين الأخيرين، تعتبر السمية المنخفضة والتقزح اللوني الناتج عن الأنودة من الخصائص المرغوبة للغاية. يعتبر النيوبيوم عنصرا حاسما في التكنولوجيا.

الخصائص الجسدية

النيوبيوم هو معدن لامع، رمادي، مطاوع، ممغنطيسي، يقع في المجموعة 5 من الجدول الدوري (انظر الجدول)، مع تكوين إلكتروني في الأغلفة الخارجية غير نمطي للمجموعة 5. (يمكن ملاحظة ذلك في جوار الروثينيوم (44)، الروديوم (45) والبلاديوم (46).

على الرغم من أنه يعتقد أن لديه بنية بلورية مكعبة متمركزة حول الجسم من الصفر المطلق إلى نقطة الانصهار، فإن القياسات عالية الدقة للتمدد الحراري على طول المحاور البلورية الثلاثة تكشف عن تباين الخواص التي لا تتفق مع البنية المكعبة. لذلك، من المتوقع إجراء المزيد من الأبحاث والاكتشافات في هذا المجال.

يصبح النيوبيوم موصلًا فائقًا عند درجات الحرارة المبردة. عند الضغط الجوي، فإنه يتمتع بأعلى درجة حرارة حرجة للموصلات الفائقة العنصرية عند 9.2 كلفن. والنيوبيوم لديه أكبر عمق اختراق مغناطيسي لأي عنصر. بالإضافة إلى ذلك، فهو أحد الموصلات الفائقة الثلاثة من النوع الثاني، إلى جانب الفاناديوم والتكنيتيوم. تعتمد خصائص الموصلية الفائقة بشدة على نقاء معدن النيوبيوم.

عندما يكون نقيًا جدًا، فإنه يكون ناعمًا ومرنًا نسبيًا، لكن الشوائب تجعله أكثر صلابة.

يحتوي المعدن على مقطع عرضي منخفض الالتقاط للنيوترونات الحرارية؛ وبالتالي يتم استخدامه في الصناعات النووية حيث تكون الهياكل النيوترونية الشفافة مرغوبة.

الخصائص الكيميائية

يأخذ المعدن مسحة مزرقة عند تعرضه للهواء في درجة حرارة الغرفة لفترات طويلة. على الرغم من نقطة انصهاره العالية في شكله العنصري (2468 درجة مئوية)، إلا أنه يتمتع بكثافة أقل من المعادن المقاومة للحرارة الأخرى. علاوة على ذلك، فهو مقاوم للتآكل، ويتميز بخصائص الموصلية الفائقة، ويشكل طبقات أكسيد عازلة.

النيوبيوم أقل موجبة للكهرباء بقليل وأكثر إحكاما من سابقه في الجدول الدوري، الزركونيوم، في حين أنه مطابق تقريبا في الحجم لذرات التنتالوم الأثقل، نتيجة لانكماش اللانثانيد. ونتيجة لذلك، فإن الخواص الكيميائية للنيوبيوم تشبه إلى حد كبير خصائص التنتالوم، الذي يظهر مباشرة أسفل النيوبيوم في الجدول الدوري. على الرغم من أن مقاومته للتآكل ليست رائعة مثل مقاومة التنتالوم، إلا أن السعر المنخفض والتوفر الأكبر يجعل النيوبيوم جذابًا للتطبيقات الأقل تطلبًا، مثل بطانات الأوعية الدموية في المصانع الكيماوية.