Nióbio - (Nb)

Os aços microligados ao nióbio apresentam ótimas propriedades mecânicas 

e de soldabilidade.

• O nióbio é um elemento químico, de símbolo Nb, número atômico 41 (41 prótons e 41 elétrons) e massa atômica 92,9 u. É um elemento de transição pertencente ao grupo 5 ou VB da classificação periódica dos elementos. O nome deriva da deusa grega Níobe, filha de Dione e Tântalo — este último, por sua vez deu nome a outro elemento da família 5B, o tântalo . 

É usado principalmente em ligas de aço para a produção de tubos condutores de fluidos. Em condições normais, é sólido. Foi descoberto em 1801 pelo inglês Charles Hatchett.

• O Brasil é o maior produtor mundial de nióbio e ferronióbio, uma liga de nióbio e ferro. Existem apenas três minas de nióbio no mundo. Uma delas fica situada em Minas Gerais, no Brasil, sendo responsável por 75% da produção mundial de nióbio. 

Um metal cujos países ricos gostariam de tê-lo e o Brasil dá pouca importância, o nióbio (Nb) é um mineral com vastas qualidades e incontáveis aplicações. Por sua elasticidade e flexibilidade, é empregado na produção de ligas de aço destinadas ao fabrico de tubulações de água e petróleo a longas distâncias, apresenta a vantagem de ser poderoso agente anti-corrosivo, resistente aos ácidos mais agressivos. Sua alta resistência à combustão e ao choque o tornou fundamental nas indústrias nucleares, bélica, aeroespacial, aeronáutica e naval. Indispensável na fabricação de motores e fuselagens de aviões a jato, foguetes, trens-bala, ainda na estrutura de pontes e túneis. Ao serviço da morte serve de matéria prima para armamentos. Ao bem da vida, dá forma a instrumentos cirúrgicos e óticos de precisão. Nas baixas temperaturas, o mágico metal se converte em supercondutor e é usado para fazer cerâmicas eletrônicas. Ainda pode ser usado na confecção de jóias.

Características principais:

• O nióbio é um metal dúctil, cinza brilhante, que passa a adquirir uma coloração azulada quando em contato com o ar em temperatura ambiente, após um longo período. Suas propriedades químicas são muito semelhantes às do tântalo (elemento químico), que está situado no mesmo grupo. O metal começa a oxidar-se com o ar a 201 °C e seus estados de oxidação mais comuns são +3 e +5.

Aplicações:

O nióbio apresenta numerosas aplicações. É usado em alguns aços inoxidáveis e em outras ligas de metais não ferrosos. Estas ligas, devido à resistência, são geralmente usadas para a fabricação de tubos transportadores de água e petróleo a longas distâncias. 

• Usado em indústrias nucleares devido a sua baixa captura de nêutrons termais. 
• Usado em soldas elétricas. 
• Devido a sua coloração é utilizado, geralmente na forma de liga metálica, para a produção de joias e outros ornamentos. 

Quantidades apreciáveis de nióbio são utilizados em superligas para fabricação de componentes de motores de jatos , subconjuntos de foguetes , ou seja, equipamentos que necessitem altas resistências a combustão. Pesquisas avançadas com este metal foram utilizados no programa Gemini. 

O nióbio está sendo avaliado como uma alternativa ao tântalo para a utilização em capacitores. 

• O nióbio se converte num supercondutor quando reduzido a temperaturas criogênicas. Na pressão atmosférica (e quando puro) , tem a mais alta temperatura crítica entre os elementos supercondutores de tipo I, 9.3 K. Além disso, é um elemento presente em ligas de supercondutores que são do tipo II (como o vanádio e o tecnécio ), significando que atinge a temperatura crítica a temperaturas bem mais altas que os supercondutores de tipo I.

História:

• O nióbio (mitologia grega: Níobe, filha de Tântalo) foi descoberto por Charles Hatchett em 1801. Hatchett encontrou o elemento no mineral columbita enviado para a Inglaterra em torno de 1750 por John Winthrop, que foi o primeiro governador de Connecticut. 

Devido à semelhança, havia uma grande confusão entre os elementos nióbio e tântalo que só foi resolvida em 1846 por Heinrich Rose e Jean Charles Galissard de Marignac que redescobriram o elemento. Desconhecendo o trabalho de Hatchett, denominou o elemento de nióbio. Em 1864, Christian Blomstrand foi o primeiro a preparar o elemento pela redução do cloreto de nióbio, por aquecimento, numa atmosfera de hidrogênio.

• “Columbium” foi o nome dado originalmente ao elemento nióbio por Hatchet, porém, a IUPAC adotou oficialmente o nome “niobium" em 1950, após 100 anos de controvérsias. Muitas sociedades químicas e organizações governamentais referem-se ao elemento 41 pelo nome IUPAC. Entretanto, a maioria dos metalúrgicos e produtores comerciais do metal, principalmente estadunidenses, adota o seu nome original colúmbio. 

Recentemente, o professor Luiz Roberto Martins de Miranda, da COPPE, UFRJ (Universidade Federal do Rio de Janeiro), em orientação a diversas teses de mestrado e doutorado, descobriu ser o óxido de nióbio um poderoso agente anticorrosivo, capaz de suportar a ação de ácidos extremamente agressivos, como os naftênicos, hoje muito comuns no dia-a-dia da indústria de petróleo. Tal descoberta gerou patentes de processos e produtos, hoje já em uso por indústrias de petróleo e aciarias com o nome comercial de Niobização.

Ocorrência:

• O elemento nunca foi encontrado livre na natureza. É encontrado em minerais tais como niobita(columbita) (Fe, Mn)(Nb, Ta) 2O6, niobita-tantalita [(Fe, Mn)(Ta, Nb)2O6], pirocloro (NaCaNb2O6F), e euxenita [(Y, Ca, Ce, U, Th) (Nb, Ta, Ti) 2 O6 ]. Minerais que contêm nióbio geralmente contêm também o tântalo.Grandes depósitos de nióbio foram encontrados associados a rochas de carbono – silicatos, e como constituinte do pirocloro. 

O Brasil detém 98% das reservas mundiais exploráveis de nióbio no mundo, e mais de 90% do total do minério presente no planeta Terra. As jazidas estão presentes em 3 cidades brasileiras: 61% proveniente de Araxá (MG), 21% das reservas em Catalão (GO) e outros 12% em São Gabriel da Cachoeira (AM). Outra reserva importante de minerais de nióbio é do Canadá.

Isótopos:

• O nióbio apresenta um único isótopo estável: Nb-93. Os radioisótopos mais estáveis são o Nb-92 com meia-vida de 34,7 milhões de anos, Nb-94 ( meia-vida de 20300 anos ) e o Nb-91 com meia-vida de 680 anos. Existe também um metaestável ( 0,031 mega elétron-volts ) com meia-vida de 16,13 anos 

Outros vinte e três radioisótopos foram caraterizados. A maioria com meias-vida abaixo de duas horas, exceto o Nb-95 ( 35 dias ), o Nb-96 ( 23,4 horas ) e o Nb-90 ( 14,6 horas ).

• O modo preliminar de decaimento dos isótopos com massas abaixo do isótopo estável Nb-93 é do tipo captura eletrônica e após este através de emissão beta , com casos de emissão de nêutrons como ocorre com os radioisótopos Nb-104, 109 e 110. 

Precauções:

• Compostos que contêm nióbio raramente são encontrados pelas pessoas. Porém, em sua maioria, são altamente tóxicos. O pó metálico deste elemento irrita os olhos e a pele, e pode apresentar riscos de entrar em combustão. Para o nióbio não se conhece nenhum papel biológico. 

O Nióbio é um supercondutor, é aquele material que conduz tão bem a eletricidade que, por isso, é capaz de fazer coisas bem especiais, dentre elas, por exemplo, aquele trem MagLev que anda flutuando sobre os trilhos e, por isso, é capaz de atingir velocidades de até 700 km/h.