Úvod
Niób (Nb) je chemický prvok, ktorý patrí medzi prechodné kovy. Je to lesklý, sivý a kujný kov, ktorý na vzduchu vytvára tenkú ochrannú vrstvu s modrastým nádychom, vďaka čomu je veľmi odolný voči korózii. Jeho protónové číslo je 41 a v periodickej tabuľke sa nachádza v 5. skupine. Získava sa najmä z minerálov pyrochlór a kolumbit, pričom hlavnými producentmi sú Brazília a Kanada. Niób nájdeme v superzliatinách pre letecké motory, vo vysokopevnostnej oceli, supravodivých magnetoch pre MRI prístroje či v šperkárstve.
Vlastnosti
Niób je lesklý, sivý, kujný a ťažný kov s protónovým číslom 41 a vysokou teplotou topenia približne 2477 °C. Vyznačuje sa vynikajúcou supravodivosťou pri extrémne nízkych teplotách a je pomerne mäkký. Jeho hustota je 8,57 g/cm³ a kryštalizuje v kubickej priestorovo centrovanej sústave. Tieto vlastnosti ho predurčujú na použitie v špeciálnych zliatinách a supravodivých magnetoch. Chemicky patrí medzi prechodné kovy 5. skupiny. Na vzduchu sa pokrýva tenkou, veľmi stabilnou vrstvou oxidu, ktorá ho pasivuje a chráni pred koróziou. Je mimoriadne odolný voči väčšine kyselín, rozpúšťa sa však v kyseline fluorovodíkovej. Najbežnejší a najstabilnejší oxidačný stav je +5.
Pôvod názvu
Pôvod názvu nióbu je v gréckej mytológii. Prvok bol pomenovaný po Niobé, dcére kráľa Tantala. Táto voľba odráža jeho úzku chemickú súvislosť s prvkom tantalom (Ta), s ktorým sa v prírode často vyskytuje spoločne a od ktorého je ťažké ho oddeliť.
Objav
Prvok objavil v roku 1801 anglický chemik Charles Hatchett pri analýze vzorky minerálu z Ameriky, uloženej v Britskom múzeu. Nový prvok pomenoval kolumbium. Dlho sa však predpokladalo, že ide o rovnaký prvok ako tantal, ktorý bol objavený krátko nato. Až v roku 1846 nemecký chemik Heinrich Rose definitívne dokázal, že ide o dva odlišné prvky. Nový prvok pomenoval niób podľa Niobe, dcéry mytologického kráľa Tantala, čím poukázal na ich chemickú podobnosť. Čistý kov sa podarilo úspešne izolovať až v roku 1864.
Výskyt v prírode
Niób sa v prírode nevyskytuje v čistej forme, ale je súčasťou rôznych minerálov. Najvýznamnejšími zdrojmi sú minerály pyrochlór a kolumbit, kde sa často nachádza spolu s tantalom. Najväčšie svetové ložiská týchto rúd sa nachádzajú v Brazílii a Kanade. Získavanie nióbu je zložitý proces, ktorý začína drvením rudy. Kľúčovým krokom je oddelenie od chemicky veľmi podobného tantalu, čo sa zvyčajne uskutočňuje extrakciou rozpúšťadlami po rozpustení v kyseline fluorovodíkovej. Z výsledného oxidu niobičného sa čistý kov vyrába aluminotermickou alebo karbotermickou redukciou.
Využitie
Niób je kľúčovým prvkom v oceliarskom priemysle, kde už malé množstvá výrazne zvyšujú pevnosť a odolnosť ocele. Využíva sa v konštrukciách ropovodov, mostov, karosériách automobilov a v leteckom priemysle na výrobu súčastí prúdových motorov a rakiet. Jeho zliatiny, najmä s titánom, sú supravodivé pri extrémne nízkych teplotách, čo ich robí nenahraditeľnými v magnetoch pre urýchľovače častíc a prístroje na magnetickú rezonanciu. V šperkárstve je cenený pre hypoalergénnosť a schopnosť vytvárať farebné povrchy. V prírode sa nevyskytuje v čistej forme, ale je súčasťou minerálov ako pyrochlór a kolumbit.
Zlúčeniny
Najdôležitejšou priemyselne vyrábanou zlúčeninou je fero-niób, zliatina železa a nióbu, ktorá sa priamo pridáva do roztavenej ocele. Oxid niobičný je biely prášok používaný vo výrobe špeciálnych skiel na zvýšenie indexu lomu, v keramike a ako dielektrikum v kondenzátoroch. Karbid nióbu a nitrid nióbu sú extrémne tvrdé a tepelne odolné materiály, nachádzajúce uplatnenie v rezných nástrojoch a ochranných povlakoch. V prírode tvorí niób komplexné oxidické minerály. Najbežnejšie sú pyrochlór, niobičnan sodno-vápenatý, a kolumbit, komplexný oxid železa, mangánu, nióbu a tantalu.
Zaujímavosti
Niób je jedným z mála kovov, ktoré možno anodizáciou zafarbiť do širokej škály dúhových farieb. Farba nie je pigment, ale výsledok interferencie svetla na tenkej vrstve oxidu, ktorej hrúbka určuje odtieň. Je extrémne biokompatibilný a hypoalergénny, nereaguje s ľudskými tkanivami, preto sa využíva na medicínske implantáty, napríklad súčasti kardiostimulátorov. V čistom stave je prvkom s jednou z najvyšších kritických teplôt prechodu do supravodivého stavu. Jeho chemické vlastnosti sú takmer identické s tantalom, čo robí ich vzájomnú separáciu mimoriadne náročnou. Približne 90 % svetových zásob pochádza z Brazílie.
