نيوبيوم (Nb)

الاكتشاف والتاريخ

تاريخ الاكتشاف: 1801 · Charles Hatchett

كان العالم البريطاني تشارلز هاتشت أول من اكتشف هذا العنصر في سنة 1801. كان هاتشيت يقوم بدراسة عينة من معدن، أرسلت إلى إنجلترا من ولاية كونيتيكت الأمريكية منذ سنة 1734، عندما أيقن أنه معدن جديد، وأطلق عليه اسم كولومبيت ، وعندما أجرى تحاليل على المعدن وجد أنه يحوي على عنصر جديد أطلق عليه اسم «كولومبيوم» ، نسبة إلى كولومبيا، إشارة ً إلى الولايات المتحدة. من المحتمل أن الكولومبيوم الذي اكتشفه هاتشيت لم يكن نقياً، إنما مشوباً بالتانتاليوم. تلا اكتشاف هذا العنصر مرحلة من الالتباس، إذ ظهرت شكوك أن العنصر الجديد المكتشف (الكولومبيوم) ما هو إلا عنصر التانتالوم. ففي سنة 1809 قام العالم وليام هايد ولاستون بمقارنة الأكاسيد المستحصلة من معدني الكولومبيت (الكثافة 5.918 غ/سم3) مع التانتاليت (الكثافة أعلى من 8 غ/سم3)، ورغم الاختلاف الواضح بالكثافة، إلا أنه وصل إلى نتيجة مفادها أن الأكسيدين متطابقين، وأنهما يعودان إلى ذات العنصر، وبذلك أبقى على تسمية التانتالوم وأبطل تسمية الكولومبيوم. إلا أن هذا الاستنت

الاستخدامات والتطبيقات

إن الاستخدام الأساسي للنيوبيوم هو دخوله في تركيب سبائك الفولاذ؛ وكان ذلك التطبيق قد استهلك ما يقارب 90% من الكمية المستخرجة من هذا الفلز (44.5 ألف طن) في سنة 2006؛ يلي ذلك استخدام النيوبيوم في تركيب السبائك الفائقة . يستخدم النيوبيوم في تركيب سبائك الفولاذ لأغراض خاصة، ويكون فيها على شكل مركبات مثل الكربيد والنتريد، وتساهم هذه المركبات في تحسين المتانة وتؤخر أثناء التشكيل عمليات إعادة البلورة والتصليب بالترسيب ، مما يؤدي إلى تحسين المتانة والمقاومة وسهولة التشكيل وقابلية اللحام . تكون كميات النيوبيوم المستخدمة لهذا الغرض ضئيلة، ففي الفولاذ المقاوم للصدأ تكون بمقدار أقل من 0.1%؛ وعلى الرغم من انخفاض نسبة التركيب، إلا أن لهذه الإضافة أثر كبير في أداء فولاذ مرتفع المتانة منخفض التسبيك المستخدم بشكل واسع في صناعة السيارات، كما تستخدم السبائك الفولاذية الحاوية على النيوبيوم في بناء خطوط الأنابيب. يدخل النيوبيوم في تصنيع السبائك الفائقة بكميات نسبتها إلى 6.5% من تركيب السبيكة، إذ يسبك فيها مع

النظائر

يتكون النيوبيوم الموجود في الطبيعة من نظير مستقر وحيد: نيوبيوم-93 93Nb. ولكن يوجد لهذا العنصر العديد من النظائر المشعة المصطنعة، ويبلغ عددها 32، وتتراوح أعدادها الكتلية بين 81 - 113. أكثر تلك النظائر المشعة استقراراً هو النظير نيوبيوم-92 92Nb، إذ يبلغ عمر النصف لديه مقدار 34.7 مليون سنة؛ أما أقصرها عمراً فهو النظير نيوبيوم-113 113Nb، بعمر نصف مقداره 30 ميلي ثانية. تضمحل نظائر النيوبيوم المشعة ذات أعداد الكتلة الأقل 93 وفق انبعاث البوزيترون ؛ أما نظائر النيوبيوم المشعة ذات أعداد الكتلة الأكبر من 93 فإنها تضمحل بانبعاث الإلكترونات وفق اضمحلال بيتا ، مع وجود بعض الاستثناءات. للنيوبيوم أيضاً عدد معتبر من المصاوغات النووية ، وتتراوح أعدادها الكتلية بين 84 - 104، وهي متوفرة لجميع النظائر في هذا المجال، ما عدا 96Nb و101Nb و103Nb.