Magneti superconduttori
Il niobio entra in materiali o sistemi utilizzati per realizzare magneti superconduttori capaci di produrre campi magnetici intensi.
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Elemento chimico · scheda di riferimento
41Nb
Niobio
Il niobio è l’elemento 41 (Nb), nel periodo 5, gruppo 5 e blocco d. A temperatura ambiente il suo stato di riferimento è solido. La configurazione elettronica è [Kr] 4d4 5s1.
Numero atomico41
Peso atomico standard92.90637(1)
Gruppo5
Periodo5
Bloccod
Configurazione elettronica[Kr] 4d4 5s1
Struttura elettronica
Che cosa controlla la sua chimica
Gli orbitali d partecipano alla chimica del niobio. Gli elettroni di energie vicine possono essere coinvolti nei legami, favorendo stati di ossidazione variabili e complessi di coordinazione.
La configurazione [Kr] 4d4 5s1 cambia quando l’atomo viene ionizzato. Questo può modificare colore, magnetismo, geometria di coordinazione e reattività dei composti.
Forme chimiche
Composti, ioni e materiali
Il niobio forma leghe, ossidi, alogenuri e complessi di coordinazione. La varietà degli stati di ossidazione dipende dalla posizione nel blocco d e dall’ambiente chimico.
Comportamento fisico
Stato e cambiamenti di fase
A temperatura ambiente lo stato di riferimento del niobio è solido. Tra i dati riportati: densità 8.57 g/cm³, punto di fusione 2 745 K (2 472 °C), punto di ebollizione 5 017 K (4 744 °C). I valori misurati possono dipendere da purezza, pressione, struttura cristallina o forma allotropica.
Presenza e applicazioni
Dove si trova e come viene usato il niobio
Il niobio si trova in minerali, composti naturali o materiali tecnici a seconda della sua reattività. Le applicazioni riportate in questa scheda comprendono Magneti superconduttori, Metallurgia e Acciaio; in ciascun caso conta la forma chimica o la struttura del materiale.
Nella pratica
Esempi di usi concreti
Metallurgia
Nell’ambito «Metallurgia», il niobio viene utilizzato in una forma chimica o materiale adatta. La proprietà sfruttata dipende dal composto, dalla struttura del materiale e dall’obiettivo tecnico.
Acciaio
Il niobio è presente in alcuni acciai come elemento principale o di lega, con effetti sulla microstruttura e sulle proprietà meccaniche.
Gioielleria
Il niobio è utilizzato in gioielleria per colore, lavorabilità, resistenza alla corrosione o valore materiale.
Posizione periodica
Che cosa mostrano gli elementi vicini
Il niobio si trova nel periodo 5, gruppo 5 e blocco d. Nel riquadro compaiono nello stesso periodo lo zirconio a sinistra e il molibdeno a destra; nello stesso gruppo il vanadio sopra e il tantalio sotto. Il confronto aiuta a seguire variazioni di raggio atomico, energia di ionizzazione e comportamento chimico lungo periodi e gruppi.
Dati di riferimento
Proprietà fisiche e atomiche
Classificazionemetallo di transizione
Stato a temperatura ambienteSolido
Gusci elettronici2 · 8 · 18 · 12 · 1
Densità8.57 g/cm³
Punto di fusione2 745 K (2 472 °C)
Punto di ebollizione5 017 K (4 744 °C)
Elettronegatività di Pauling1.6
Prima energia di ionizzazione652.1 kJ/mol
Affinità elettronica88.52 kJ/mol
I valori descrivono l’elemento o l’atomo neutro quando applicabile. Le proprietà fisiche possono dipendere dall’allotropo, dalla pressione e dalle condizioni di misura.
Storia
Scoperta e identificazione
La scoperta del niobio è associata a Charles Hatchett. Riconoscimento dell’elemento, isolamento di una sostanza pura e assegnazione del moderno numero atomico non coincisero necessariamente nello stesso momento storico.
Isotopi e peso atomico
Come la composizione isotopica modifica i numeri
Il peso atomico standard è 92.90637(1). È una media ponderata della composizione isotopica naturale e non la massa di un singolo atomo.
Gli isotopi del niobio hanno lo stesso numero di protoni e quindi appartengono allo stesso elemento, ma differiscono per il numero di neutroni e per la massa. Gli isotopi radioattivi si distinguono inoltre per vita media e modalità di decadimento.
Sicurezza
Manipolazione ed esposizione
I rischi associati al niobio dipendono dalla forma chimica, dalla dose e dalla via di esposizione. L’elemento, i suoi ioni e i suoi composti possono avere effetti biologici e ambientali molto diversi; occorre consultare i dati di sicurezza della sostanza effettivamente manipolata.