Úvod
Niob (Nb) je lesklý, šedobílý a kujný kov, který je velmi odolný vůči korozi a vysokým teplotám. Jeho protonové číslo je 41 a v periodické tabulce ho řadíme do 5. skupiny mezi přechodné kovy. V přírodě se nevyskytuje v čisté formě, získává se především z minerálu kolumbitu. Díky svým výjimečným vlastnostem nachází uplatnění při výrobě vysoce pevných ocelových slitin, v supravodivých magnetech (např. pro magnetickou rezonanci), v leteckém a kosmickém průmyslu a díky své schopnosti barevné anodizace také ve šperkařství.
Vlastnosti
Niob, chemická značka Nb a protonové číslo 41, je lesklý, stříbrošedý a kujný přechodný kov patřící do 5. skupiny periodické tabulky. Vyznačuje se vysokou teplotou tání (2477 °C) a varu (4744 °C). Jeho chemická odolnost je mimořádná, na vzduchu se pokrývá tenkou, ale velmi pevnou pasivační vrstvou oxidu, která ho chrání před korozí. Je odolný vůči většině kyselin, s výjimkou kyseliny fluorovodíkové. Nejdůležitějším oxidačním stavem je +5. Jednou z jeho nejvýznamnějších vlastností je supravodivost, které dosahuje při velmi nízkých kryogenních teplotách, což z něj činí klíčový materiál pro výrobu silných supravodivých magnetů.
Vznik názvu
Původ jména niob sahá do řecké mytologie. Je pojmenován po Niobé, dceři krále Tantala. Toto jméno bylo zvoleno záměrně, aby zdůraznilo blízkou chemickou podobnost a společný výskyt niobu s prvkem tantalem, který nese jméno právě po jejím mytologickém otci.
Objev
Objev niobu je spojen s komplikovanou historií a záměnou s tantalem. V roce 1801 objevil anglický chemik Charles Hatchett v minerálu z Ameriky nový prvek, který pojmenoval kolumbium. O několik let později byl však mylně ztotožněn s tantalem. Až v roce 1846 německý chemik Heinrich Rose definitivně prokázal, že se jedná o dva odlišné prvky. Vzhledem k jejich velké chemické podobnosti pojmenoval nově potvrzený prvek niob podle Niobé, dcery mytického Tantala. Dvojí název přetrvával téměř sto let, než IUPAC v roce 1949 stanovil jako oficiální jméno niob.
Výskyt v přírodě
Niob se v přírodě nevyskytuje jako ryzí kov, ale pouze ve formě minerálů, často společně s tantalem. Mezi nejdůležitější rudy patří pyrochlor a kolumbit, který tvoří směsnou řadu s tantalitem, známou jako koltan. Největší světové zásoby a produkce jsou soustředěny v Brazílii a Kanadě. Získávání niobu je složitý proces začínající rozkladem rudy. Klíčovým krokem je oddělení niobu od chemicky velmi podobného tantalu, což se dnes provádí především kapalinovou extrakcí. Z vyčištěného oxidu niobičného (Nb₂O₅) se finální kovový niob získává nejčastěji aluminotermickou redukcí nebo redukcí uhlíkem.
Využití
Niob je klíčový prvek v moderních technologiích. Jeho superslitiny s niklem a železem jsou nezbytné pro výrobu proudových motorů, plynových turbín a raketových dílů díky jejich extrémní tepelné odolnosti. V ocelářství se i malá množství niobu používají jako mikrolegující prvek, který dramaticky zvyšuje pevnost a houževnatost oceli pro ropovody, mosty a automobily. Jeho slitiny jsou také základem supravodivých magnetů v MRI skenerech a částicových urychlovačích. V přírodě nemá žádnou známou biologickou funkci, ale vyskytuje se v minerálech, jako je kolumbit, kde tvoří stabilní součást zemské kůry.
Sloučeniny
V přírodě se niob vyskytuje výhradně ve sloučeninách, nikdy jako ryzí kov. Jeho hlavními zdroji jsou minerály ze skupiny kolumbitu a pyrochloru. Jedná se o komplexní oxidy, kde je niob vázán na kyslík a další kovy, jako je železo, mangan, sodík nebo vápník. Člověk vyrábí širokou škálu syntetických sloučenin s unikátními vlastnostmi. Karbid niobu (NbC) je extrémně tvrdý materiál pro řezné nástroje. Oxid niobičný (Nb2O5) se používá v optice pro čočky a kondenzátory, zatímco niobičnan lithný (LiNbO3) je klíčový v laserech a telekomunikacích.
Zajímavosti
Niob je jedním z prvků s nejvyšší kritickou teplotou pro supravodivost za atmosférického tlaku, což z něj činí základní materiál pro nejsilnější supravodivé magnety. Díky své vynikající biokompatibilitě a hypoalergenním vlastnostem se používá pro výrobu lékařských implantátů, jako jsou kardiostimulátory, protože v lidském těle nekoroduje ani nevyvolává imunitní reakci. Jeho povrch lze anodizací zbarvit do celé škály duhových barev bez použití jakýchkoli pigmentů; barva je dána pouze tloušťkou oxidové vrstvy, což se využívá při výrobě šperků a sběratelských mincí.
