Atoomnummer	41
CAS-nummer	7440-03-1
Atoom massa	92,91
Smeltpunt	2 468 °C
Kookpunt	4 900 °C
Atomair volume	0,0180 nm3
Dichtheid bij 20 °C	8,55 g/cm³
Kristalstructuur	lichaamsgerichte kubus
Roosterconstante	0,3294 [nm]
Overvloed in de aardkorst	20,0 [g/t]
Snelheid van geluid	3480 m/s (bij rt) (dunne staaf)
Thermische uitzetting	7,3 µm/(m·K) (bij 25 °C)
Thermische geleidbaarheid	53,7W/(m·K)
Elektrische weerstand	152 nΩ·m (bij 20 °C)
Mohs-hardheid	6,0
Vickers-hardheid	870-1320 MPa
Brinell-hardheid	1735-2450 MPa

Niobium, voorheen bekend als columbium, is een chemisch element met symbool Nb (voorheen Cb) en atoomnummer 41. Het is een zacht, grijs, kristallijn, ductiel overgangsmetaal, vaak aangetroffen in de mineralen pyrochloor en columbiet, vandaar de vroegere naam " columbium". De naam komt uit de Griekse mythologie, met name Niobe, de dochter van Tantalus, de naamgever van tantaal. De naam weerspiegelt de grote gelijkenis tussen de twee elementen in hun fysische en chemische eigenschappen, waardoor ze moeilijk van elkaar te onderscheiden zijn.

De Engelse chemicus Charles Hatchett rapporteerde in 1801 een nieuw element dat leek op tantaal en noemde het columbium. In 1809 concludeerde de Engelse chemicus William Hyde Wollaston ten onrechte dat tantaal en columbium identiek waren. De Duitse chemicus Heinrich Rose stelde in 1846 vast dat tantaalertsen een tweede element bevatten, dat hij niobium noemde. In 1864 en 1865 maakte een reeks wetenschappelijke bevindingen duidelijk dat niobium en columbium hetzelfde element waren (in tegenstelling tot tantaal), en een eeuw lang werden beide namen door elkaar gebruikt. Niobium werd officieel aangenomen als de naam van het element in 1949, maar de naam columbium wordt nog steeds gebruikt in de metallurgie in de Verenigde Staten.

Pas in het begin van de 20e eeuw werd niobium voor het eerst commercieel gebruikt. Brazilië is de grootste producent van niobium en ferroniobium, een legering van 60-70% niobium met ijzer. Niobium wordt vooral gebruikt in legeringen, het grootste deel in speciaal staal zoals gebruikt in gaspijpleidingen. Hoewel deze legeringen maximaal 0,1% bevatten, vergroot het kleine percentage niobium de sterkte van het staal. De temperatuurstabiliteit van niobiumhoudende superlegeringen is belangrijk voor het gebruik ervan in straal- en raketmotoren.

Niobium wordt gebruikt in verschillende supergeleidende materialen. Deze supergeleidende legeringen, die ook titanium en tin bevatten, worden veel gebruikt in de supergeleidende magneten van MRI-scanners. Andere toepassingen van niobium zijn onder meer lassen, nucleaire industrie, elektronica, optica, numismatiek en sieraden. Bij de laatste twee toepassingen zijn de lage toxiciteit en irisatie die door anodisatie worden geproduceerd zeer gewenste eigenschappen. Niobium wordt beschouwd als een technologiekritisch element.

Fysieke kenmerken

Niobium is een glanzend, grijs, ductiel, paramagnetisch metaal in groep 5 van het periodiek systeem (zie tabel), met een elektronenconfiguratie in de buitenste schillen die atypisch is voor groep 5. (Dit kan worden waargenomen in de buurt van ruthenium (44), rhodium (45) en palladium (46).

Hoewel wordt aangenomen dat het een kubieke kristalstructuur heeft die in het lichaam is gecentreerd van het absolute nulpunt tot het smeltpunt, onthullen metingen met hoge resolutie van de thermische uitzetting langs de drie kristallografische assen anisotropieën die inconsistent zijn met een kubieke structuur. Daarom wordt verder onderzoek en ontdekking op dit gebied verwacht.

Niobium wordt een supergeleider bij cryogene temperaturen. Bij atmosferische druk heeft het met 9,2 K de hoogste kritische temperatuur van de elementaire supergeleiders. Niobium heeft de grootste magnetische penetratiediepte van alle elementen. Bovendien is het een van de drie elementaire Type II-supergeleiders, samen met vanadium en technetium. De supergeleidende eigenschappen zijn sterk afhankelijk van de zuiverheid van het niobiummetaal.

Wanneer het zeer zuiver is, is het relatief zacht en taai, maar onzuiverheden maken het moeilijker.

Het metaal heeft een lage vangdoorsnede voor thermische neutronen; daarom wordt het gebruikt in de nucleaire industrie waar transparante neutronenstructuren gewenst zijn.

Chemische kenmerken

Het metaal krijgt een blauwachtige tint als het gedurende langere tijd aan lucht bij kamertemperatuur wordt blootgesteld. Ondanks een hoog smeltpunt in elementaire vorm (2468 ° C), heeft het een lagere dichtheid dan andere vuurvaste metalen. Bovendien is het corrosiebestendig, vertoont het supergeleidingseigenschappen en vormt het diëlektrische oxidelagen.

Niobium is iets minder elektropositief en compacter dan zijn voorganger in het periodiek systeem, zirkonium, terwijl het qua grootte vrijwel identiek is aan de zwaardere tantaalatomen, als gevolg van de contractie van lanthanide. Als gevolg hiervan lijken de chemische eigenschappen van niobium sterk op die van tantaal, dat direct onder niobium in het periodiek systeem voorkomt. Hoewel de corrosieweerstand niet zo uitstekend is als die van tantaal, maken de lagere prijs en de grotere beschikbaarheid niobium aantrekkelijk voor minder veeleisende toepassingen, zoals kuipbekledingen in chemische fabrieken.