Nióbio (Nb)

Principais propriedades

O nióbio é um metal cinza-claro, dúctil e de ponto de fusão muito alto, próximo de 2500 graus Celsius. Ao ar, cobre-se de uma camada de óxido estável que lhe confere excelente resistência à corrosão, inclusive frente a muitos ácidos, e que pode ser colorida por processos eletroquímicos, produzindo tonalidades vivas sem qualquer pigmento.

Sua propriedade mais explorada na pesquisa é a supercondutividade: entre os elementos puros à pressão ambiente, o nióbio é o que se torna supercondutor na temperatura mais elevada, e suas ligas com titânio e com estanho ampliam esse comportamento a campos magnéticos intensos. Quimicamente, comporta-se de forma muito próxima ao tântalo, com quem sempre aparece associado.

Ocorrência na natureza

O nióbio tem abundância na crosta terrestre em torno de vinte partes por milhão e ocorre principalmente no grupo do pirocloro e na columbita-tantalita. A distribuição econômica é extraordinariamente concentrada: o Brasil detém as maiores reservas conhecidas e responde por cerca de nove décimos da produção mundial, extraída de rochas carbonatíticas de Araxá, em Minas Gerais, e da região de Catalão e Ouvidor, em Goiás. O Canadá é o outro produtor relevante.

Processo de obtenção

A rota industrial dominante não produz o metal puro, mas uma liga de ferro e nióbio destinada à siderurgia, obtida pela redução do concentrado de pirocloro em fornos de grande porte. Para aplicações que exigem o elemento isolado, como as ligas supercondutoras e a indústria aeroespacial, o nióbio passa por processos adicionais de purificação e refino a vácuo em instalações especializadas. A separação do tântalo é uma etapa química delicada.

Aplicações

A siderurgia consome a maior parte do nióbio produzido no mundo: quantidades muito pequenas de ferronióbio, da ordem de algumas centenas de gramas por tonelada, aumentam sensivelmente sua resistência e tenacidade, o que permite estruturas mais leves em oleodutos, gasodutos, pontes, edifícios, plataformas e carrocerias de veículos. Ligas de nióbio e titânio formam os fios supercondutores dos ímãs de aparelhos de ressonância magnética e de aceleradores de partículas, e cavidades supercondutoras de nióbio puro aceleram feixes em laboratórios de física. Superligas com nióbio equipam turbinas de aeronaves, e o metal aparece ainda em capacitores, em lentes ópticas de alto índice de refração e em joias anodizadas.

Riscos e precauções

O nióbio metálico é considerado de baixa toxicidade e boa compatibilidade com os tecidos, o que explica seu uso em implantes e em objetos de contato com a pele. As precauções relevantes dizem respeito a pó fino, que pode irritar olhos e vias respiratórias e apresenta risco de ignição, e a alguns de seus compostos, mais agressivos que o metal. Operações de corte, moagem e fusão pertencem ao ambiente industrial, com controle de exposição. Antes de qualquer atividade profissional com o elemento, consulte a ficha de informações de segurança e profissionais habilitados.

História da descoberta

Charles Hatchett examinou em 1801 um mineral do acervo do Museu Britânico, procedente da América do Norte, e concluiu que ele continha um elemento novo, ao qual deu o nome de colúmbio. A química da época não conseguia distingui-lo com clareza do tântalo, e por décadas pairou a dúvida se eram a mesma substância. Heinrich Rose demonstrou em 1844 que se tratava de dois elementos distintos e propôs o nome nióbio, que a comunidade internacional adotou oficialmente em 1949.

Origem do nome

Homenageia Níobe, personagem da mitologia grega filha de Tântalo, escolha que expressa em forma de metáfora o parentesco químico entre o nióbio e o tântalo, elementos difíceis de separar e quase sempre encontrados juntos.

Isótopos relevantes

⁹³Nb é o único isótopo estável e responde por todo o nióbio natural.

Isótopos são átomos do mesmo elemento com quantidades diferentes de nêutrons. Eles compartilham o comportamento químico, mas diferem em massa e em estabilidade nuclear. Veja a definição no glossário.

Curiosidades

• Por quase um século e meio o elemento foi chamado de colúmbio nos Estados Unidos, termo ainda ouvido no meio metalúrgico.
• O depósito de Araxá, em Minas Gerais, é a maior concentração de nióbio já identificada no planeta.
• Entre todos os elementos, o nióbio é o que se torna supercondutor na temperatura mais alta em condições de pressão normal.