النيوبيوم، ما يسمى المعدن الحيوي

النيوبيوم هو العنصر الحادي والأربعون في الجدول الدوري.

تم عزل النيوبيوم عام 1801 على يد الكيميائي الإنجليزي هاتشيت، الذي كان يدرس قطعة من خام الحديد في المتحف البريطاني في لندن، وتم إنتاجه لأول مرة على يد كيميائي سويسري عام 1864 عن طريق اختزال الكلوريدات بالهيدروجين، وفي عام 1951 لجنة التسمية قررت الجمعية الدولية للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC) توحيد اسم العنصر مع النيوبيوم.

تم استخدام النيوبيوم في البداية لصنع خيوط المصابيح المتوهجة، ولكن سرعان ما تم استبداله بالتنغستن، الذي كان له نقطة انصهار أعلى وكان أكثر ملاءمة لصناعة المصابيح المتوهجة. في عام 1920، تم اكتشاف أن النيوبيوم يمكن أن يزيد من قوة الفولاذ، مما أدى إلى الدفع لاستخدامه في الفولاذ، وفي الواقع، إضافة 0 فقط.03-0.05% أدى تحويل النيوبيوم إلى الفولاذ إلى زيادة قوة إنتاج الفولاذ بنسبة 30% أو أكثر. او اكثر. إن إضافة النيوبيوم لا يغير بنية الحديد، بل يتحد مع الكربون والنيتروجين والكبريت الموجود في الفولاذ لتغيير البنية المجهرية للصلب. ليس ذلك فحسب، بل يعمل النيوبيوم أيضًا على تحسين صلابة الفولاذ، ومقاومته للأكسدة في درجات الحرارة العالية، ومقاومة التآكل، ويقلل من درجة حرارة التحول الهشة للفولاذ، مما يؤدي إلى قابلية لحام جيدة وخصائص قولبة.

وقد وجد علماء مختبرات بيل أن سبائك النيوبيوم والقصدير لا تزال قادرة على الحفاظ على خصائص التوصيل الفائق في بيئات المجال الكهربائي والمغناطيسي القوية، ويعتبر النيوبيوم من أعلى درجات الحرارة الحرجة، مما يجعل سبائك النيوبيوم أهم المواد فائقة التوصيل في الوقت الحاضر.

صمم أحد الأشخاص قطارًا عالي السرعة، تم تركيب أجزاء عجلاته على مغناطيس فائق التوصيل، مصنوع من سبائك تحتوي على النيوبيوم، والتي يمكن أن تنتج مجالًا مغناطيسيًا قويًا ومستقرًا، بحيث يرتفع القطار بأكمله على المسار على ارتفاع حوالي 10 سنتيمترات. ، ولم يعد هناك احتكاك بين القطار والمسار، وبالتالي يتطلب طاقة قليلة جدًا، ويمكن السماح للقطار بالوصول إلى سرعة تزيد عن 500 كيلومتر في الساعة. كما تم استخدام مواد النيوبيوم والتيتانيوم فائقة التوصيل لصنع مولد تيار مباشر، وهو صغير وخفيف الوزن ومنخفض التكلفة، ويولد طاقة أكبر 100 مرة من مولد من نفس الحجم.

يحتل النيوبيوم أيضًا مكانًا مهمًا في الطب الجراحي، وله مقاومة ممتازة للتآكل، ولا يتفاعل مع السوائل المختلفة في جسم الإنسان، ولكنه أيضًا لا يضر الأنسجة البيولوجية على الإطلاق، وهو قابل للتكيف مع أي طرق تعقيم، ويمكن دمجه مع الأنسجة العضوية من أجل تبقى لفترة طويلة وغير ضارة في جسم الإنسان. وهكذا، تم استخدام صفائح النيوبيوم للتعويض عن الأضرار التي لحقت بالجمجمة، وتم استخدام سلك النيوبيوم لخياطة الأعصاب والأوتار، وتم استخدام شرائح النيوبيوم لاستبدال العظام والمفاصل المكسورة، وتم استخدام خيوط النيوبيوم أو شبكة النيوبيوم المصنوعة من سلك النيوبيوم للتعويض. للعضلات كأنها نمت على عظام حقيقية. ولهذا السبب يُعرف النيوبيوم أيضًا باسم "المعدن الحيوي".

يحتوي النيوبيوم على طبقة خارجية من إلكترونات التكافؤ مكونة من 5 إلكترونات، لذلك فهو غني بخصائص الأكسدة والاختزال. يمكن أن يتراوح تكافؤه من -1 إلى +5، وعندما تتم إزالة طبقة إلكترون التكافؤ بالكامل، فإنها تكشف عن نواة كريبتونيت صديقة للغاية للأكسجين، والتي يمكن استخدامها كمحول هاليد، ومؤكسد، وحتى تنشيط روابط الكربون والهيدروجين. أظهرت دراسة حديثة أن الخصائص المؤكسدة القوية للنيوبيوم خماسي التكافؤ يمكن استخدامها لتنقية الغازات السامة، وأنه حتى غاز الخردل المخيف يمكن تحويله بسهولة إلى غير سام بواسطة طين النيوبيوم السابونيت.

في عام 2003، اكتشف النمساويون أيضًا فنًا كيميائيًا جميلاً يتعلق بالنيوبيوم، حيث يمكن لسطح معدن النيوبيوم من خلال الطلاء الكهربائي لفيلم أكسيد النيوبيوم أن يكون منكسرًا ولامعًا، كما يمكن لسمك الفيلم المختلف أن ينتج ألوانًا مختلفة، لذلك صنع مجموعة متنوعة من الألوان المختلفة. من العملات المعدنية، مما يزيد من قيمة جامع هذه القطع النقدية.