Le niobium, le métal dit biophilique

Le niobium est le 41ème élément du tableau périodique.

Le niobium a été isolé en 1801 par le chimiste anglais Hatchett, qui étudiait un morceau de minerai de fer au British Museum de Londres, et a été produit pour la première fois par un chimiste suisse en 1864 par réduction de chlorures avec de l'hydrogène, et en 1951 par le Comité de nomenclature. de l'Association internationale de chimie pure et appliquée (IUPAC) a décidé d'unifier le nom de l'élément avec le niobium.

Le niobium était initialement utilisé pour fabriquer des filaments pour lampes à incandescence, mais fut bientôt remplacé par le tungstène, qui avait un point de fusion plus élevé et était mieux adapté à la fabrication de lampes à incandescence. Dans les années 1920, on a découvert que le niobium pouvait augmenter la résistance de l'acier, ce qui a conduit à une utilisation accrue de son utilisation dans l'acier et, en fait, à l'ajout de seulement 0,03-0,05 % L'ajout de niobium à l'acier augmente la limite d'élasticité de l'acier de 30 % ou plus. ou plus. L'ajout de niobium ne modifie pas la structure du fer, mais se combine plutôt avec le carbone, l'azote et le soufre présents dans l'acier pour modifier la microstructure de l'acier. De plus, le niobium améliore également la ténacité de l'acier, la résistance à l'oxydation à haute température, la résistance à la corrosion et abaisse la température de transition fragile de l'acier, ce qui se traduit par une bonne soudabilité et de bonnes propriétés de moulage.

Les scientifiques des Bell Labs ont découvert que les alliages niobium-étain peuvent toujours conserver leurs propriétés supraconductrices dans des environnements de champs électriques et magnétiques puissants, et que le niobium a l'une des températures critiques les plus élevées, ce qui fait des alliages de niobium les matériaux supraconducteurs les plus importants à l'heure actuelle.

Quelqu'un a conçu un train à lévitation à grande vitesse, dont les parties de roue sont équipées d'aimants supraconducteurs, est constitué d'alliages contenant du niobium, qui peuvent produire un champ magnétique puissant et stable, de sorte que l'ensemble du train lévite sur la voie à une hauteur d'environ 10 centimètres. , sans friction entre le train et la voie, et nécessitant donc très peu de puissance, le train peut atteindre des vitesses supérieures à 500 kilomètres par heure. Des matériaux supraconducteurs au niobium et au titane ont également été utilisés pour fabriquer un générateur de courant continu, petit, léger, peu coûteux et générant 100 fois plus de puissance qu'un générateur de même taille.

Le niobium occupe également une place importante en médecine chirurgicale, présente une excellente résistance à la corrosion, n'interagit pas avec divers liquides du corps humain, mais n'endommage pas non plus les tissus biologiques, s'adapte à toutes les méthodes de stérilisation, peut être combiné avec des tissus organiques pour restent longtemps et sans danger dans le corps humain. Ainsi, des feuilles de niobium ont été utilisées pour compenser les dommages causés au crâne, du fil de niobium a été utilisé pour recoudre les nerfs et les tendons, des bandes de niobium ont été utilisées pour remplacer les os et les articulations cassés, et du fil de niobium ou un treillis de niobium fait de fil de niobium a été utilisé pour compenser. pour les muscles comme s'ils étaient développés sur de vrais os. C'est pourquoi le niobium est également connu comme un « métal biophilique ».

Le niobium possède une couche externe d’électrons de valence de 5 électrons, il est donc riche en propriétés rédox. Sa valence peut varier de -1 à +5, et lorsque la couche d'électrons de valence est complètement retirée, elle révèle un noyau de kryptonite hautement respectueux de l'oxygène, qui peut être utilisé comme convertisseur d'halogénure, oxydant et même activer liaisons carbone-hydrogène. Une étude récente a montré que les fortes propriétés oxydantes du niobium pentavalent peuvent être utilisées pour purifier les gaz toxiques, et que même le redoutable gaz moutarde peut être facilement transformé en non-toxicité par l'argile saponite de niobium.

En 2003, les Autrichiens ont également découvert un bel art chimique lié au niobium, la surface métallique du niobium grâce à la galvanoplastie du film d'oxyde de niobium peut être une surface réfractive et brillante, différentes épaisseurs du film peuvent également produire différentes couleurs, ce qui permet de créer une variété de couleurs différentes. de pièces, ce qui augmente la valeur de collection de ces pièces.