Zgodovina odkritja niobija
Feb 27, 2024
Med pregledovanjem rud v Britanskem muzeju leta 1801 je Charlesa Hatchetta navdušil vzorec, označen kot kolumbit. Domneval je, da vsebuje novo kovino, in imel je prav. Košček vzorca je segrel s kalijevim karbonatom, produkt raztopil v vodi in po dodatku kisline dobil oborino. Vendar tudi z nadaljnjo obdelavo ni uspel nastati sam element, ki ga je poimenoval že vrsto let znan kolumbij (koltan – star prevod elementa niobij).
Drugi so bili skeptični do kolumbija, zlasti po odkritju tantala naslednje leto. Te kovine se v naravi pojavljajo skupaj in jih je težko ločiti. Leta 1844 je nemški kemik Heinrich Rose dokazal, da kolumbit vsebuje oba elementa, in po niobiju (niobij) poimenoval kolumbij (koltan). "Kolumbij" (columbium, simbol Cb) je bilo prvo ime, ki ga je Hatchett dal novemu elementu. Ime se pogosto uporablja v Združenih državah, kjer je Ameriško kemijsko združenje leta 1953 objavilo zadnji članek s "kolumbijem" v naslovu; v Evropi se je uporabljal "niobij", na 15. zasedanju ICC v Amsterdamu leta 1949 pa so se končno odločili za uporabo "niobija". Na 15. srečanju ICC v Amsterdamu leta 1949 je bilo dokončno odločeno, da bo "niobij" uradno ime elementa 41. Naslednje leto je to oznako sprejela tudi Mednarodna zveza za čisto in uporabno kemijo (IUPAC), s čimer se je končalo stoletje nesoglasij pri poimenovanju, čeprav je bil "columbium" uporabljen že prej. To je bil kompromis: IUPAC je izbral "volfram" namesto evropskega "volframa" za volfram v skladu s severnoameriško uporabo in dal prednost evropski uporabi za niobij. Pristojna kemijska društva in vladne agencije na splošno uporabljajo IUPAC kot uradno ime, vendar Ameriški geološki zavod ter organizacije, kot sta Metalurški inštitut in Inštitut za kovine, še vedno uporabljajo staro ime "columbium".



Takrat znanstveniki niso mogli učinkovito ločiti kolumbija (niobija) od tantala, ki je po naravi zelo podoben. 1809 je britanski kemik William Hyde Wollaston primerjal kolumbijev in tantalov oksid in ugotovil, da sta bili gostoti obeh 5,918 g/cm3 oziroma več kot 16,6 g/cm3; kljub veliki razliki v vrednostih gostote jih je še vedno imel za enake. še vedno jih je imel za enake snovi. Drugi nemški kemik, Heinrich Rose, je leta 1846 ovrgel ta sklep in trdil, da sta bila v prvotnem vzorcu tantalita prisotna dva druga elementa. Poimenoval jih je "Niobij" po Tantalovi hčerki Niobi, boginji solz, in njegovem sinu Pelopu, po grških mitih o "Niobiju" (niobiju) in "Pelopiju". Razlika med tantalom in niobijem je bila subtilna in nastali novi "elementi" Pelopij, Ilmenij in Dianij so bili pravzaprav le mešanice niobija ali niobija in tantala.
Leta 1864 so Christian Wilhelm Blomstrand, Henri Edin St. Clair de Ville in Louis Joseph Troost dokončno dokazali, da sta tantal in niobij dva različna kemijska elementa, in določili kemijske formule za nekatere sorodne spojine. Švicarski kemik Jean Charles Galissard de Marignac je leta 1866 dodatno dokazal, da ni drugih elementov kot tantal in niobij. Vendar pa so šele leta 1871 znanstveniki objavili članke o Ilmeniju.
Leta 1864 je de Marignac izdelal prvo kovino niobij z redukcijo niobijevega klorida v vodikovem plinu. Čeprav mu je leta 1866 uspelo pripraviti kovinski niobij brez tantala, se je niobij začel komercialno uporabljati šele v začetku 20. stoletja: v filamentih električnih žarnic. Niobij je kmalu izločil volfram, ki je imel višje tališče kot niobij in je bil bolj primeren za filamente žarnic, v dvajsetih letih 20. stoletja pa so odkrili, da se niobij lahko uporablja za ojačitev jekla, kar je bila dolgo njegova glavna uporaba. Eugene Kunzler iz Bell Labs in drugi so odkrili, da niobij-kositer ostaja superprevoden pod močnimi električnimi in magnetnimi polji, zaradi česar je postal prva snov, ki lahko prenese visoke tokove in magnetna polja ter se lahko uporablja v visokozmogljivih magnetih in električnih strojih. To odkritje je 20 let pozneje pripeljalo do proizvodnje dolgih večžilnih kablov. Ko so ti kabli zviti v tuljave, so tvorili velike, močne elektromagnete, ki se uporabljajo v vrtljivih strojih, pedalih za delce in detektorjih delcev.
Čisti vzorec kovine je leta 1864 izdelal Christian Blomstrand, ki je izvedel redukcijo niobijevega klorida s segrevanjem z vodikom.







