Niobio para niños
El niobio es un elemento químico con el número atómico 41. Lo puedes encontrar en el grupo 5 de la tabla periódica de los elementos y su símbolo es Nb. Es un metal de transición que se puede estirar (dúctil), de color gris, suave y no muy común. Se halla en un mineral llamado columbita (también conocido como niobita) y se usa mucho en aleaciones. Principalmente, se mezcla con aceros para hacerlos mucho más fuertes.
Datos para niños Circonio ← Niobio → Molibdeno |
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| Tabla completa • Tabla ampliada | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Información general | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Nombre, símbolo, número | Niobio, Nb, 41 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Serie química | Metales de transición | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Grupo, período, bloque | 5, 5, d | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Masa atómica | 92,90638 u | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Configuración electrónica | [Kr] 4d4 5s1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Dureza Mohs | 6 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Electrones por nivel | 2, 8, 18, 12, 1 (imagen) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Apariencia | Gris metálico | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Propiedades atómicas | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Radio medio | 145 pm | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Electronegatividad | 1,6 (escala de Pauling) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Radio atómico (calc) | 198 pm (radio de Bohr) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Radio covalente | 137 pm | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Estado(s) de oxidación | +5, +3, +2, +4 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Óxido | Levemente ácido | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1.ª energía de ionización | 652,1 kJ/mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 2.ª energía de ionización | 1.380 kJ/mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 3.ª energía de ionización | 2.416 kJ/mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 4.ª energía de ionización | 3.700 kJ/mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 5.ª energía de ionización | 4.877 kJ/mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 6.ª energía de ionización | 9.847 kJ/mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 7.ª energía de ionización | 12.100 kJ/mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Propiedades físicas | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Estado ordinario | Sólido | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Densidad | 8570 kg/m3 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Punto de fusión | 2750 K (2477 °C) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Punto de ebullición | 5017 K (4744 °C) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Entalpía de vaporización | 696,6 kJ/mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Entalpía de fusión | 26,4 kJ/mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Presión de vapor | 0,0755 Pa a 2741 K | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Varios | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Estructura cristalina | Cúbica centrada en el cuerpo | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Calor específico | 265 J/(kg·K) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Conductividad eléctrica | 6,93·106 S/m | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Conductividad térmica | 53,7 W/(m·K) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Velocidad del sonido | 3480 m/s a 293,15 K (20 °C) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Isótopos más estables | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Artículo principal: Isótopos del niobio | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Valores en el SI y condiciones normales de presión y temperatura, salvo que se indique lo contrario. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Contenido
¿Cómo se descubrió el Niobio?
El niobio y el tántalo son elementos muy parecidos. Por eso, durante mucho tiempo fue difícil distinguirlos.
Los primeros descubrimientos
En 1801, el químico inglés Charles Hatchett encontró un nuevo elemento. Lo llamó columbio. Pensó que era similar al tántalo. Años después, en 1809, otro químico inglés, William Hyde Wollaston, creyó que el tántalo y el columbio eran el mismo elemento. ¡Pero se equivocó! En 1846, el químico alemán Heinrich Rose descubrió que los minerales de tántalo contenían un segundo elemento. A este lo llamó niobio.
La aclaración de los nombres
Entre 1864 y 1865, varios estudios científicos confirmaron que el niobio y el columbio eran, en realidad, el mismo elemento. Sin embargo, no eran iguales al tántalo. Durante casi un siglo, se usaron ambos nombres, "niobio" y "columbio", indistintamente. Finalmente, en 1949, se decidió oficialmente que el nombre del elemento sería niobio. A pesar de esto, en algunos lugares, como Estados Unidos, todavía se usa el nombre columbio en la industria de los metales.
¿Cuándo se empezó a usar?
El niobio no se empezó a usar en el mercado hasta el siglo XX. Hoy en día, Brasil es el mayor productor de niobio y de ferroniobio (una mezcla de niobio y hierro).
Propiedades del Niobio
El niobio tiene características muy interesantes que lo hacen útil en muchas áreas.
Propiedades Físicas
El niobio es un metal de color gris. Es muy dúctil, lo que significa que se puede estirar y moldear fácilmente. Una de sus propiedades más asombrosas es que se vuelve un superconductor a temperaturas muy, muy bajas (cercanas al cero absoluto). Esto significa que puede conducir la electricidad sin perder energía. Cuando el niobio es muy puro, es más suave y fácil de moldear. Si tiene impurezas, se vuelve más duro. También es especial porque no absorbe muchos neutrones térmicos. Por eso, se usa en la industria nuclear.
Propiedades Químicas
Si el niobio se deja al aire libre por mucho tiempo, puede adquirir un tono azulado. Aunque tiene un punto de fusión muy alto (2468 °C), es un metal ligero comparado con otros metales que soportan altas temperaturas. Es resistente a la corrosión, lo que significa que no se oxida ni se daña fácilmente. También puede formar capas de óxido que no conducen la electricidad. Las propiedades químicas del niobio son muy parecidas a las del tántalo. Esto se debe a que están muy cerca en la tabla periódica. Aunque el tántalo es un poco más resistente a la corrosión, el niobio es más barato y fácil de conseguir. Por eso, se usa en lugares donde no se necesita tanta resistencia, como en recubrimientos para plantas químicas.
¿Dónde se encuentra el Niobio?
Se cree que el niobio es el elemento número 33 más común en la superficie de la Tierra. Se estima que hay unas 20 partes por millón de niobio. El niobio no se encuentra solo en la naturaleza. Siempre está combinado con otros elementos en minerales. Los minerales que contienen niobio a menudo también tienen tántalo. Algunos ejemplos son la columbita y el coltan. Estos minerales se encuentran en rocas especiales llamadas pegmatitas y en rocas volcánicas alcalinas. También se han encontrado grandes depósitos de niobio en rocas llamadas carbonatitas.
Producción Mundial de Niobio
Aquí puedes ver cuánto niobio se produjo en el mundo en 2019, en miles de toneladas por año:
| Puesto | País | Miles de toneladas |
|---|---|---|
| 1 |  Brasil |
88,9 |
| 2 | .svg){kind=small} Canadá |
6,8 |
| otros | 1,2 |
Usos del Niobio
El niobio se utiliza en muchas cosas importantes gracias a sus propiedades únicas.
Fabricación de Acero
Los soldadores usan niobio para unir piezas de acero inoxidable. Además, los fabricantes de acero añaden una pequeña cantidad de ferroniobio (una aleación de niobio y hierro) para hacer el acero más fuerte. También lo hace más resistente al calor y a la corrosión. El acero con niobio se usa mucho en la industria aeroespacial, química, de energía eléctrica y automotriz. Por ejemplo, se usa en tuberías de petróleo y gas.
Imanes Superconductores
Cuando el niobio se mezcla con titanio, se puede convertir en un cable superconductor. Con este cable se hacen imanes que no pierden su capacidad de conducir electricidad sin resistencia, incluso en campos magnéticos muy fuertes. También existen aleaciones superconductoras de niobio con estaño y aluminio. Estos imanes se usan en giroscopios para la navegación de aviones y naves espaciales. También son clave en los aparatos de resonancia magnética (MRI) que se usan en medicina.
Aceleradores de Partículas
En la física, los científicos usan aceleradores de electrones que tienen cámaras hechas de niobio puro o aleado. Cuando estas cámaras de niobio se enfrían mucho, se vuelven muy magnéticas y superconductoras. Esto permite a los científicos acelerar partículas muy pequeñas a velocidades increíbles sin usar mucha electricidad.
Lentes y Pantallas de Cristal
Si se cubre el cristal con una capa muy fina de polvo de niobio, el cristal mejora. Puede dejar pasar la luz sin absorberla ni reflejarla demasiado. Esto hace que el cristal sea más resistente a los reflejos. El cristal con niobio se usa en lentes de cámaras, pantallas de televisores y monitores. También se usa como capa protectora en algunos condensadores electrónicos.
Lámparas de Vapor de Sodio
Una mezcla de niobio y circonio se usa para hacer la base metálica de algunas lámparas de vapor de sodio. Esta aleación puede soportar las altas temperaturas de la lámpara y no se vuelve frágil con el tiempo.
Joyería
En su estado natural, el niobio tiene un color plateado opaco. Pero si se calienta o se le aplica electricidad, puede cambiar a muchos colores diferentes: azul, verde, dorado o rojo. Por esta razón, el niobio es cada vez más popular entre los joyeros. Lo usan para crear anillos, aretes, broches y otros adornos de metal de colores.
Monedas
Gracias a su capacidad de cambiar de color al tratar su superficie, el niobio también se usa para fabricar monedas bimetálicas. Por ejemplo, se ha usado en monedas de 25 euros de Austria y en monedas de 1 Lat en Letonia.
¿De dónde viene el nombre Niobio?
El nombre "niobio" viene de Níobe, un personaje de la mitología griega. Níobe era la hija de Tántalo. Como ya sabes, el químico Hatchett lo llamó "columbio". Pero luego se pensó que lo había confundido con el tántalo. En 1844, H. Rose lo redescubrió y le dio el nombre actual. La IUPAC (una organización internacional de químicos) adoptó oficialmente el nombre de niobio en 1950. A pesar de esto, algunas personas en la industria de los metales, especialmente en países de habla inglesa, todavía lo llaman columbio.
¿Cómo se obtiene el Niobio?
La mina de niobio más grande del mundo está en Araxá, Minas Gerais, Brasil. Es propiedad de la empresa CBMM, que es la mayor productora de ferroniobio y otros productos de niobio. El niobio nunca se encuentra solo en la naturaleza. Casi siempre está junto al tántalo. Representa una parte muy pequeña de la corteza terrestre, solo el 0.002% de su peso. Los principales minerales de donde se obtiene son la niobita (o columbita) y la euxenita.
Proceso de Producción
El químico sueco Christian Wilhelm Blomstrand fue el primero en preparar niobio puro en 1864. Lo hizo calentando un compuesto de niobio con hidrógeno. Para obtener el metal, primero se separa del tántalo usando disolventes. Luego, se transforma en un óxido de niobio (Nb2O5). Este óxido se reduce en dos pasos con carbón. En el primer paso, a 800 °C, se forma un carburo de niobio. En el segundo paso, a 2000 °C, este carburo ayuda a reducir el óxido y se obtiene el metal niobio. También se puede obtener niobio de alta pureza usando electricidad o reduciendo el fluoruro de niobio con sodio. Para producir niobio a gran escala, el óxido de niobio se reduce con hidrógeno o carbono. En un proceso llamado aluminotermia, una mezcla de óxido de hierro y óxido de niobio reacciona con aluminio. El resultado es óxido de aluminio y ferroniobio, que es una aleación de hierro y niobio usada en la producción de acero. El ferroniobio tiene entre un 60% y un 70% de niobio. Para obtener niobio de muy alta calidad, como el que se usa en aleaciones superconductoras, se necesita una purificación adicional. Esto se hace fundiendo el metal con un haz de electrones en un ambiente sin aire.
Galería de imágenes
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Cristales de niobio y un cubo de 1 cm³
Véase también
En inglés: Niobium Facts for Kids
