نوبیوم
نوبیوم یا کلومبیوم ، یک عنصر شیمیایی در جدول تناوبی است که نماد آن Nb و عدد اتمی آن 41 می‌باشد. نوبیوم یک فلز خاکستری و نرم بوده که هادی جریان الکتریسیته می‌باشد و در آلیاژها استفاده می‌شود. برجسته‌ترین آلیاژهای آن برای ساختن فلزات استیل مخصوص و لوله‌ها و اتصالات جوش خورده محکم استفاده می‌شود. نوبیوم در معادن Clumbite کشف شد ( که امروزه Niobite نامیده می‌شود ) و به نام همین معدن ، نوبیوم نام گرفت.
تاریخچه
نوبیوم ( که در افسانه‌های یونان از کلمه نیوب که دختر تانتالاس بوده است گرفته شده است ) در سال 1801 توسط شخصی به نام "Charles Hatchett " کشف شد. Hatchet دریافت که نوبیوم را در معدن کلومبیت که در در دهه 1750 توسط "John Winthrop" که یکی از فرماندهان Connecticut بود به انگلستان فرستاده شد، کشف کرد.
در آن زمان سردرگمی زیادی در خصوص تغییرات بسیار شبیه به هم در خصوص نیوبیوم و تانتالیوم وجود داشت که تا سال 1846 که "Heinrich Rose" و "Charles Margnac" این عنصر را مجددا کشف کردند، حل نشده باقی ماند. در سال 1864 ، شخصی به نام "Christian Blomstrand" اولین کسی بود که فلز آن را آماده ساخت. وی این عمل را با کم کردن کلرید نوبیوم با حرارت دادن آن در هوای هیدروژنی انجام داد.
کلومبیوم نامی بود که Harchet به این عنصر داده بود، اما انجمن International Union of Pure and Applied Chemistry بطور رسمی نام نوبیوم را در سالا 1950 بعد از حدودا صد سال مباحثه برای این عنصر برگزید. بسیاری از انجمنهای شیمی و سازمانهای دولتی نام رسمی انجمن IUPAC را برای این عنصر بکار بردند، در حالی که بسیاری از فلز شناسان و بیشتر تولیدکنندگان اقتصادی امریکایی هنوز این فلز را با نام اصلی Columbium می‌نامند.
پیدایش
نوبیوم هرگز به‌صورت یک عنصر آزاد وجود ندارد و معمولا در Niobite که نیوبیوم معمولا با تانتالیوم همراه است یافت می‌شود. مقدار قابل توجهی از نیوبیوم با کربنیت‌ها همراه است و به‌عنوان عضو اصلی Pyrochloreها وجود داد. برزیل و کانادا بزرگترین تولید کنندگان نیوبیوم هستند و ذخایر دیگر این عنصر در نیجریه جمهوری دمکراتیک کنگو و روسیه می‌باشد.
خصوصیات قابل توجه
نوبیوم یک فلز خاکستری و هادی جریان الکتریسیته است که هنگامی که برای مدت زمانی در دمای اطاق در معرض هوا قرار بگیرد، به رنگ آبی کمرنگ در می‌آید. خصوصیات شیمیایی نوبیوم کم و بیش همانند خصوصیات شیمیایی تانتالیوم می‌باشد که در جدول تناوبی در زیر نوبیوم قرار دارد.
حتی در دمای معمولی نیز نوبیوم باید در یک فضای محافظت شده قرار گیرد. این فلز در هوا در 200 درجه سانتی‌گراد اکسید شده و حالتهای اکسیداسیون آن عبارتند از +2،+3و +5 .
کاربردها
یکی از مواد مورد استفاده نوبیوم ، در فلزات ضد زنگ بوده و به‌عنوان آلیاژ فلزات غیر آهنی بکار می‌رود. این آلیاژها بسیار قوی بوده ، معمولا برای ساخت خطوط لوله به کار می‌روند.
این فلز مقطع عرضی کمی در برابر نوترونهای گرمایی داشته ، بنابریان در صنایع هسته‌ای کاربرد دارد.
این فلز همچنین برای جوشکاری طاقها و میله‌های ضد زنگ نیز کاربرد دارد.
بدلیل رنگ آبی آن به‌عنوان آلیاژ در صنعت طلا و جواهر کاربرد دارد.
مقدار قابل توجهی از این فلز به‌صورت خالص در نیکل و کبالت و آهن برای ساخت آلیاژهای سنگین که در در اجزای موتورهای جت ، موشکها و دیگر تجهیزاتی که مقاومت بالا در مقابل گرما باید داشته باشند، بکار می‌رود. مثلاً سیستمهای پیشرفته ساختار فضایی نظیر آنچه که در برنامه نجومی Gemini بکار می‌رود، از این فلز استفاده می‌کنند.
همچنین نوبیوم به عنوان یک جایگزین برای باطری‌ها و خازن‌ها بکار می‌رود.
نوبیوم در دماهای پایین و برودتی به‌عنوان یک ابر رسانا عمل می‌کند. در فشار جو بالاترین دمای بحرانی را در عناصر ابر هادی دارد. همچنین یکی از سه عنصر ابر هادی از نوع دوم می‌باشد. ( دو عنصر دیگر عبارتند از وانادیوم و تکنتیوم ) این بدان معناست که این عنصر در زمانی که در معرض مغناطیس قوی قرار بگیرد، همچنان ابرهادی باقی می‌ماند. آلیاژهای Niobium-tin و Niobium-titanium برای کابلهای مغناطیسی ابرهادی که حالت مغناطیسی بالایی را تولید می‌کنند، کاربرد دارند.
ایزوتوپها
نوبیوم طبیعین تنها یک ایزوتوپ ترکیبی پایدار دارد (Nb-93) . پایدارترین ایزوتوپ رادیو اکتیوی آن Nb-92 می‌باشد که عمر تجزیه آن 34.7 میلیون سال است. Nb -94 نیم عمر 20300سال و Nb -91 نیمه عمر 680 سال. همچنین یک ایزوتوپ حالت متا در 0.031 ولت الکترون وجود دارد که عمر تجزیه آن 16.3 سال می‌باشد. 23 ایزوتوپ رادیو اکتیوی دیگر نیز شناسایی شده‌اند که عمر تجزیه پذیری اکثر آنها کمتر از 2 ساعت می‌باشد.
حالت تجزیه اولیه قبل از ایزوتوپ پایدار Nb-93 تسخیر الکترونی است و حالت اولیه بعد از حذف بتا با حذف نیوترون در حالت اولیه از دو حالت زوال و تجزیه Nb-104 و 109 و 110 اتفاق می‌افتد.
هشدارها
نوبیوم شامل ترکیباتی است که اکثر مردم با آنها تماسی ندارند، ولی آنها بسیار سمی بوده و باید با احتیاط از آنها استفاده شود. غبار فلز نوبیوم برای پوست و چشم خطرناک بوده و قابل اشتعال است. نوبیوم هیچ نقش بیولوژیکی ندارد.