Νιόβιο, το λεγόμενο βιοφιλικό μέταλλο

Το νιόβιο είναι το 41ο στοιχείο του περιοδικού πίνακα.

Το νιόβιο απομονώθηκε το 1801 από τον Άγγλο χημικό Χάτσετ, ο οποίος μελετούσε ένα κομμάτι σιδηρομεταλλεύματος στο Βρετανικό Μουσείο του Λονδίνου και παρήχθη για πρώτη φορά από έναν Ελβετό χημικό το 1864 με την αναγωγή των χλωριδίων με υδρογόνο, και το 1951 η Επιτροπή Ονοματολογίας της International Association of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) αποφάσισε να ενοποιήσει το όνομα του στοιχείου με το νιόβιο.

Το νιόβιο αρχικά χρησιμοποιήθηκε για την κατασκευή νημάτων για λαμπτήρες πυρακτώσεως, αλλά σύντομα αντικαταστάθηκε από βολφράμιο, το οποίο είχε υψηλότερο σημείο τήξης και ήταν πιο κατάλληλο για την κατασκευή λαμπτήρων πυρακτώσεως. Το 1920 ανακαλύφθηκε ότι το νιόβιο μπορούσε να αυξήσει την αντοχή του χάλυβα, γεγονός που οδήγησε σε ώθηση για τη χρήση του στον χάλυβα, και στην πραγματικότητα, στην προσθήκη μόλις 0.03-0,05%. νιοβίου σε χάλυβα αύξησε την αντοχή διαρροής του χάλυβα κατά 30% ή περισσότερο. ή περισσότερο. Η προσθήκη νιοβίου δεν αλλάζει τη δομή του σιδήρου, αλλά μάλλον συνδυάζεται με τον άνθρακα, το άζωτο και το θείο στον χάλυβα για να αλλάξει τη μικροδομή του χάλυβα. Όχι μόνο αυτό, το νιόβιο βελτιώνει επίσης τη σκληρότητα του χάλυβα, την αντοχή στην οξείδωση σε υψηλή θερμοκρασία, την αντίσταση στη διάβρωση και μειώνει την εύθραυστη θερμοκρασία μετάβασης του χάλυβα, με αποτέλεσμα καλή συγκολλησιμότητα και ιδιότητες χύτευσης.

Οι επιστήμονες της Bell Labs ανακάλυψαν ότι τα κράματα νιοβίου-κασσιτέρου μπορούν ακόμα να διατηρούν υπεραγώγιμες ιδιότητες σε περιβάλλοντα ισχυρού ηλεκτρικού και μαγνητικού πεδίου και το νιόβιο είναι μια από τις υψηλότερες κρίσιμες θερμοκρασίες, γεγονός που καθιστά τα κράματα νιοβίου τα πιο σημαντικά υπεραγώγιμα υλικά επί του παρόντος.

Κάποιος σχεδίασε ένα τρένο αιώρησης υψηλής ταχύτητας, με τα μέρη των τροχών του εγκατέστησαν υπεραγώγιμους μαγνήτες, είναι κατασκευασμένο από κράματα που περιέχουν νιόβιο, τα οποία μπορούν να παράγουν ένα ισχυρό και σταθερό μαγνητικό πεδίο, έτσι ώστε ολόκληρο το τρένο να ανυψώνεται στην τροχιά σε ύψος περίπου 10 εκατοστών , χωρίς πλέον τριβές μεταξύ του τρένου και της γραμμής, και επομένως απαιτούν πολύ λίγη ισχύ, το τρένο μπορεί να αφεθεί να φτάσει ταχύτητες άνω των 500 χιλιομέτρων την ώρα. Υπεραγώγιμα υλικά από νιόβιο και τιτάνιο έχουν επίσης χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή μιας γεννήτριας συνεχούς ρεύματος, η οποία είναι μικρή, ελαφριά, χαμηλού κόστους και παράγει 100 φορές περισσότερη ισχύ από μια γεννήτρια ίδιου μεγέθους.

Το νιόβιο κατέχει επίσης σημαντική θέση στη χειρουργική ιατρική, έχει εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση, δεν αλληλεπιδρά με διάφορα υγρά στο ανθρώπινο σώμα, αλλά και δεν βλάπτει καθόλου τους βιολογικούς ιστούς, είναι προσαρμόσιμο σε οποιεσδήποτε μεθόδους αποστείρωσης, μπορεί να συνδυαστεί με οργανικούς ιστούς για παραμένουν για μεγάλο χρονικό διάστημα και ακίνδυνα στο ανθρώπινο σώμα. Έτσι, φύλλα νιοβίου χρησιμοποιήθηκαν για να αντισταθμίσουν τη ζημιά στο κρανίο, σύρμα νιοβίου χρησιμοποιήθηκε για τη ραφή νεύρων και τενόντων, λωρίδες νιοβίου χρησιμοποιήθηκαν για την αντικατάσταση σπασμένων οστών και αρθρώσεων και νήμα νιοβίου ή πλέγμα νιοβίου από σύρμα νιοβίου χρησιμοποιήθηκε για αντιστάθμιση για τους μύες σαν να έχουν μεγαλώσει σε αληθινά οστά. Αυτός είναι ο λόγος που το νιόβιο είναι επίσης γνωστό ως "βιοφιλικό μέταλλο".

Το νιόβιο έχει ένα εξωτερικό στρώμα ηλεκτρονίων σθένους 5 ηλεκτρονίων, επομένως είναι πλούσιο σε οξειδοαναγωγικές ιδιότητες. Το σθένος του μπορεί να κυμαίνεται από -1 έως +5 και όταν το στρώμα ηλεκτρονίων σθένους αφαιρεθεί εντελώς, αποκαλύπτει έναν εξαιρετικά φιλικό προς το οξυγόνο πυρήνα κρυπτονίτη, ο οποίος μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως μετατροπέας αλογονιδίων, οξειδωτικό και ακόμη και ενεργοποίηση δεσμούς άνθρακα-υδρογόνου. Μια πρόσφατη μελέτη έδειξε ότι οι ισχυρές οξειδωτικές ιδιότητες του πεντασθενούς νιοβίου μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον καθαρισμό των δηλητηριωδών αερίων και ότι ακόμη και το επίφοβο αέριο μουστάρδας μπορεί εύκολα να μετατραπεί σε μη τοξικό από πηλό σαπωνίτη νιοβίου.

Το 2003, οι Αυστριακοί βρήκαν επίσης μια όμορφη χημική τέχνη που σχετίζεται με το νιόβιο, η μεταλλική επιφάνεια του νιοβίου μέσω της ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης του φιλμ οξειδίου του νιοβίου μπορεί να είναι διαθλαστική, γυαλιστερή επιφάνεια, διαφορετικό πάχος της μεμβράνης μπορεί επίσης να παράγει διαφορετικά χρώματα, ώστε να γίνει μια ποικιλία διαφορετικών χρωμάτων νομισμάτων, γεγονός που αυξάνει τη συλλεκτική αξία αυτών των νομισμάτων.