Numero atomico	41
Numero CAS	7440-03-1
Massa atomica	92.91
Punto di fusione	2 468 °C
Punto di ebollizione	4 900 °C
Volume atomico	0,0180 nm3
Densità a 20 °C	8,55 g/cm³
Struttura cristallina	cubica a corpo centrato
Costante del reticolo	0,3294 [nm]
Abbondanza nella crosta terrestre	20,0 [g/t]
Velocità del suono	3480 m/s (a rt)(asta sottile)
Dilatazione termica	7,3 µm/(m·K) (a 25 °C)
Conduttività termica	53,7 W/(m·K)
Resistività elettrica	152 nΩ·m (a 20 °C)
Durezza di Mohs	6.0
Durezza Vickers	870-1320Mpa
Durezza Brinell	1735-2450Mpa

Il niobio, precedentemente noto come columbium, è un elemento chimico con simbolo Nb (ex Cb) e numero atomico 41. È un metallo di transizione morbido, grigio, cristallino, duttile, spesso presente nei minerali pirocloro e columbite, da cui il nome precedente " Colombo". Il suo nome deriva dalla mitologia greca, in particolare da Niobe, che era la figlia di Tantalo, da cui prende il nome il tantalio. Il nome riflette la grande somiglianza tra i due elementi nelle loro proprietà fisiche e chimiche, rendendoli difficili da distinguere.

Il chimico inglese Charles Hatchett scoprì un nuovo elemento simile al tantalio nel 1801 e lo chiamò columbium. Nel 1809, il chimico inglese William Hyde Wollaston concluse erroneamente che tantalio e columbio fossero identici. Il chimico tedesco Heinrich Rose determinò nel 1846 che i minerali di tantalio contengono un secondo elemento, che chiamò niobio. Nel 1864 e nel 1865, una serie di scoperte scientifiche chiarirono che il niobio e il columbio erano lo stesso elemento (distinto dal tantalio), e per un secolo entrambi i nomi furono usati in modo intercambiabile. Il niobio fu ufficialmente adottato come nome dell'elemento nel 1949, ma il nome columbium rimane attualmente in uso nella metallurgia negli Stati Uniti.

Fu solo all'inizio del XX secolo che il niobio fu utilizzato per la prima volta a livello commerciale. Il Brasile è il principale produttore di niobio e ferroniobio, una lega composta al 60-70% di niobio e ferro. Il niobio viene utilizzato principalmente nelle leghe, la maggior parte negli acciai speciali come quelli utilizzati nei gasdotti. Sebbene queste leghe contengano un massimo dello 0,1%, la piccola percentuale di niobio aumenta la resistenza dell'acciaio. La stabilità alla temperatura delle superleghe contenenti niobio è importante per il loro utilizzo nei motori a reazione e a razzo.

Il niobio è utilizzato in vari materiali superconduttori. Queste leghe superconduttrici, contenenti anche titanio e stagno, sono ampiamente utilizzate nei magneti superconduttori degli scanner MRI. Altre applicazioni del niobio includono la saldatura, l'industria nucleare, l'elettronica, l'ottica, la numismatica e la gioielleria. Nelle ultime due applicazioni, la bassa tossicità e l'iridescenza prodotte dall'anodizzazione sono proprietà altamente desiderate. Il niobio è considerato un elemento critico dal punto di vista tecnologico.

Caratteristiche fisiche

Il niobio è un metallo brillante, grigio, duttile, paramagnetico del gruppo 5 della tavola periodica (vedi tabella), con una configurazione elettronica nei gusci più esterni atipica per il gruppo 5. (Ciò può essere osservato nelle vicinanze del rutenio (44), rodio (45) e palladio (46).

Sebbene si pensi che abbia una struttura cristallina cubica a corpo centrato dallo zero assoluto al suo punto di fusione, le misurazioni ad alta risoluzione dell'espansione termica lungo i tre assi cristallografici rivelano anisotropie che sono incoerenti con una struttura cubica.[28] Pertanto si prevedono ulteriori ricerche e scoperte in questo settore.

Il niobio diventa un superconduttore a temperature criogeniche. Alla pressione atmosferica, ha la temperatura critica più alta dei superconduttori elementari a 9,2 K. Il niobio ha la maggiore profondità di penetrazione magnetica di qualsiasi elemento. Inoltre, è uno dei tre superconduttori elementari di tipo II, insieme al vanadio e al tecnezio. Le proprietà superconduttive dipendono fortemente dalla purezza del metallo niobio.

Quando è molto puro, è relativamente morbido e duttile, ma le impurità lo rendono più duro.

Il metallo ha una sezione trasversale di cattura bassa per i neutroni termici; quindi viene utilizzato nelle industrie nucleari dove si desiderano strutture trasparenti ai neutroni.

Caratteristiche chimiche

Il metallo assume una sfumatura bluastra se esposto all'aria a temperatura ambiente per periodi prolungati. Nonostante un elevato punto di fusione in forma elementare (2.468 °C), ha una densità inferiore rispetto ad altri metalli refrattari. Inoltre, è resistente alla corrosione, presenta proprietà di superconduttività e forma strati di ossido dielettrico.

Il niobio è leggermente meno elettropositivo e più compatto del suo predecessore nella tavola periodica, lo zirconio, mentre ha dimensioni praticamente identiche agli atomi di tantalio più pesanti, a causa della contrazione dei lantanidi. Di conseguenza, le proprietà chimiche del niobio sono molto simili a quelle del tantalio, che appare direttamente sotto il niobio nella tavola periodica. Sebbene la sua resistenza alla corrosione non sia eccezionale come quella del tantalio, il prezzo inferiore e la maggiore disponibilità rendono il niobio attraente per applicazioni meno impegnative, come i rivestimenti delle vasche negli impianti chimici.