Numéro atomique	41
Numéro CAS	7440-03-1
Masse atomique	92.91
Point de fusion	2 468 °C
Point d'ébullition	4 900 °C
Volume atomique	0,0180 nm3
Densité à 20 °C	8,55g/cm³
Structure cristalline	cubique centré sur le corps
Constante de réseau	0,3294 [nm]
Abondance dans la croûte terrestre	20,0 [g/t]
Vitesse du son	3480 m/s (à température ambiante) (tige fine)
Dilatation thermique	7,3 µm/(m·K) (à 25 °C)
Conductivité thermique	53,7 W/(m·K)
Résistivité électrique	152 nΩ·m (à 20 °C)
Dureté de Mohs	6.0
Dureté Vickers	870-1320Mpa
Dureté Brinell	1735-2450Mpa

Le niobium, anciennement connu sous le nom de columbium, est un élément chimique de symbole Nb (anciennement Cb) et de numéro atomique 41. C'est un métal de transition mou, gris, cristallin et ductile, que l'on retrouve souvent dans les minéraux pyrochlore et colombite, d'où son ancien nom " colombien". Son nom vient de la mythologie grecque, plus précisément de Niobé, fille de Tantale, homonyme du tantale. Le nom reflète la grande similitude entre les deux éléments dans leurs propriétés physiques et chimiques, ce qui les rend difficiles à distinguer.

Le chimiste anglais Charles Hatchett a signalé un nouvel élément similaire au tantale en 1801 et l'a nommé columbium. En 1809, le chimiste anglais William Hyde Wollaston conclut à tort que le tantale et le columbium étaient identiques. Le chimiste allemand Heinrich Rose détermina en 1846 que les minerais de tantale contenaient un deuxième élément, qu'il nomma niobium. En 1864 et 1865, une série de découvertes scientifiques ont clarifié que le niobium et le columbium étaient le même élément (à distinguer du tantale), et pendant un siècle, les deux noms ont été utilisés de manière interchangeable. Le niobium a été officiellement adopté comme nom de l'élément en 1949, mais le nom columbium reste couramment utilisé dans la métallurgie aux États-Unis.

Ce n’est qu’au début du XXe siècle que le niobium a été utilisé pour la première fois commercialement. Le Brésil est le principal producteur de niobium et de ferroniobium, un alliage composé de 60 à 70 % de niobium et de fer. Le niobium est principalement utilisé dans les alliages, la plus grande partie dans les aciers spéciaux tels que ceux utilisés dans les gazoducs. Bien que ces alliages en contiennent au maximum 0,1 %, le faible pourcentage de niobium améliore la résistance de l'acier. La stabilité en température des superalliages contenant du niobium est importante pour son utilisation dans les moteurs à réaction et les fusées.

Le niobium est utilisé dans divers matériaux supraconducteurs. Ces alliages supraconducteurs, contenant également du titane et de l’étain, sont largement utilisés dans les aimants supraconducteurs des scanners IRM. Les autres applications du niobium comprennent le soudage, les industries nucléaires, l'électronique, l'optique, la numismatique et la bijouterie. Dans les deux dernières applications, la faible toxicité et l’irisation produites par l’anodisation sont des propriétés hautement recherchées. Le niobium est considéré comme un élément technologiquement critique.

Caractéristiques physiques

Le niobium est un métal paramagnétique brillant, gris, ductile du groupe 5 du tableau périodique (voir tableau), avec une configuration électronique dans les couches les plus externes atypiques pour le groupe 5. (Cela peut être observé au voisinage du ruthénium (44), le rhodium (45) et le palladium (46).

Bien qu'on pense qu'il a une structure cristalline cubique centrée sur le corps du zéro absolu jusqu'à son point de fusion, les mesures à haute résolution de la dilatation thermique le long des trois axes cristallographiques révèlent des anisotropies incompatibles avec une structure cubique. Par conséquent, d’autres recherches et découvertes dans ce domaine sont attendues.

Le niobium devient supraconducteur aux températures cryogéniques. À pression atmosphérique, il a la température critique la plus élevée des supraconducteurs élémentaires, soit 9,2 K. Le niobium possède la plus grande profondeur de pénétration magnétique de tous les éléments. De plus, c’est l’un des trois supraconducteurs élémentaires de type II, avec le vanadium et le technétium. Les propriétés supraconductrices dépendent fortement de la pureté du métal niobium.

Lorsqu’il est très pur, il est relativement mou et ductile, mais les impuretés le rendent plus dur.

Le métal a une faible section efficace de capture pour les neutrons thermiques ; il est donc utilisé dans les industries nucléaires où des structures transparentes aux neutrons sont souhaitées.

Caractéristiques chimiques

Le métal prend une teinte bleuâtre lorsqu’il est exposé à l’air à température ambiante pendant de longues périodes. Malgré un point de fusion élevé sous forme élémentaire (2 468 °C), sa densité est inférieure à celle des autres métaux réfractaires. De plus, il résiste à la corrosion, présente des propriétés supraconductrices et forme des couches d’oxyde diélectrique.

Le niobium est légèrement moins électropositif et plus compact que son prédécesseur du tableau périodique, le zirconium, alors qu'il est pratiquement identique en taille aux atomes de tantale plus lourds, en raison de la contraction des lanthanides. En conséquence, les propriétés chimiques du niobium sont très similaires à celles du tantale, qui apparaît directement sous le niobium dans le tableau périodique. Bien que sa résistance à la corrosion ne soit pas aussi exceptionnelle que celle du tantale, son prix inférieur et sa plus grande disponibilité rendent le niobium attrayant pour des applications moins exigeantes, telles que les revêtements de cuves dans les usines chimiques.