O que é o nióbio e para que serve (joias e baterias)

Nióbio é um metal branco e brilhante que normalmente forma um filme em sua superfície quando exposto ao ar, tornando-se em tons de azul, verde ou amarelo. Ele tem uma ampla gama de usos, desde o uso em joias hipoalergênicas a motores a jato e ímãs supercondutores.

História do nióbio

Ao examinar minerais no Museu Britânico em 1801, Charles Hatchett ficou intrigado com um espécime rotulado de columbita. Ele suspeitava que continha um novo metal e estava certo. Ele aqueceu uma amostra com carbonato de potássio, dissolveu o produto em água, adicionou ácido e obteve um precipitado. No entanto, o tratamento posterior não produziu o próprio elemento, embora ele o tenha chamado de columbium, e por isso era conhecido há muitos anos.

Outros duvidaram do columbium, especialmente após a descoberta do tântalo, ocorrida no ano seguinte. Esses metais ocorrem juntos na natureza e são difíceis de separar. Em 1844, o químico alemão Heinrich Rose provou que a columbita continha os dois elementos e mudou o nome de columbium nióbio.

Uma amostra do metal puro foi produzida em 1864 por Christian Blomstrand, que reduziu o cloreto de nióbio aquecendo-o com gás hidrogênio.

Ocorrência do nióbio

Nióbio é um elemento raro com uma participação de 1,8×10-3% na crosta terrestre. Os minerais mais importantes são a columbita (Fe,Mn)(Nb,Ta)2O6, que também é conhecida como nióbita ou tantalita dependendo do conteúdo de nióbio ou tântalo, além do pirocloro (NaCaNb2O6F).

Outros minerais raros são:

  • Euxenita [(Y,Ca,Ce,U,Th)(Nb,Ta,Ti)2O6].
  • Olmsteadit (KFe2(Nb,Ta)[O|PO4]H2O) e
  • Samarskit ((Y,He)4[(Nb,Ta)2O7]3)

Os depósitos de nióbio em carbonatitos, onde o pirocloro se acumulou nos solos intemperizados, são de interesse econômico. A produção anual em 2006 foi de quase 60.000 toneladas, 90% das quais foram extraídas no Brasil. Nos últimos anos, a produção aumentou significativamente. O Brasil e o Canadá são os principais produtores de concentrados minerais contendo nióbio. Grandes depósitos de minério também estão localizados na Nigéria, na República Democrática do Congo e na Rússia.

Isótopo e radioisótopos de nióbio

O nióbio possui apenas um isótopo natural o 93Nb. Os radioisótopos mais estáveis são 92Nb, com meia-vida de 34,7 milhões de anos;94Nb, com meia-vida de 20.300 anos; e 91Nb, com meia-vida de 680 anos. Há também um metaestado em 0,031 megaeletronvolts, com meia-vida de 16,13 anos. Muitos outros radioisótopos foram caracterizados, com números de massa variando de 81 a 113. A maioria deles tem meia-vida inferior a duas horas, exceto 95Nb (35 dias), 96Nb (23,4 horas) e 90Nb (14,6 horas).

Aplicações do nióbio

Nióbio é usado em ligas, incluindo aço inoxidável. Além disso, melhora a resistência das ligas, especialmente em baixas temperaturas. Ligas contendo nióbio são usadas em motores a jato e foguetes, vigas e vigas para edifícios e plataformas de petróleo e oleodutos e gasodutos.

Este elemento também possui propriedades supercondutoras. É usado em ímãs supercondutores para aceleradores de partículas, scanners de ressonância magnética e equipamentos de RMN.

Compostos de óxido de nióbio são adicionados ao vidro para aumentar o índice de refração, o que permite que vidros corretivos sejam feitos com lentes mais finas.

A revolução do nióbio nas baterias

Uma bateria elétrica que você pode carregar em menos de um minuto? É o Santo Graal para usuários de carros elétricos frustrados com os longos tempos de recarga de seus veículos. Esse problema pode estar prestes a se tornar realidade quando uma empresa sediada em Cambridge, a Nyobolt, lançar uma bateria ultrarrápida baseada em nióbio em vez de íon de lítio.

Mesmo com os carregadores mais rápidos, leva pelo menos 15 minutos – e muitas vezes várias horas – para ligar o carro elétrico. Mas as baterias de Nyobolt tornariam a recarga de um carro elétrico tão rápido quanto o reabastecimento de um veículo a gasolina.

Bateria de nióbio
Vantagens da bateria de nióbio

Além de serem mais rápidas de carregar, as baterias de nióbio têm uma vida útil mais longa do que as baterias de íon de lítio, não se degradam em temperaturas extremas da mesma forma que as baterias de íon de lítio e são muito menos propensas a pegar fogo.

Infelizmente, as baterias de nióbio provavelmente custarão cerca de 2 a 3 vezes o preço de uma bateria padrão – um preço semelhante às baterias de alto desempenho no mercado hoje, excluindo-as do mercado de massa pelo menos no início.

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Nióbio e as joias

Embora não seja um metal precioso (essa honra vai para o ouro, platina, paládio e prata), seu valor é maior que o da prata e é definitivamente valorizado muito mais do que metais industriais como tungstênio, titânio ou aço inoxidável. Uma maneira pela qual o nióbio se destaca dos outros metais é sua capacidade de refletir tons iridescentes em sua superfície.

Essas cores ocorrem quando o nióbio é aquecido e anodizado. O que acontece é que o metal é colocado em um banho e recebe uma carga elétrica. Isso faz com que um filme de óxido transparente adere à superfície e cria uma gama de cores. As cores da superfície da joia de nióbio são similares a da platina. A diferença, entretanto, é que este é um fenômeno quimicamente estável e não se altera com o tempo. Essas cores, ao contrário do revestimento, não descamam nem se desgastam.

Brinco de nióbioAnel de nióbio
Brinco de nióbioAnel de nióbio

 

Se você tem sensibilidade a metais ou está procurando um metal seguro para usar em novos piercings corporais, o nióbio é a opção perfeita. Não contém níquel e não contém alérgenos. Por sua natureza biocompatível, esse metal é usado em implantes cirúrgicos e em dispositivos médicos. É especialmente ideal para quem tem orelhas sensíveis e é, comumente, usado em ganchos de brincos ou em qualquer parte do design da joia que esteja em contato com o corpo.

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Fonte:

Institut für Seltene Erden und Strategische Metalite

Jewelry – Shopping Guide

Live Science

New World Encyclopedia

Niobium in lithium-ion battery

Royal Society of Chemistry

Sifted

Trace Sciences International

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