Het zilverachtige, zachte niobium is zeer resistent tegen corrosie. Het komt ongeveer net zoveel voor als lood, maar niet in hoge concentraties. Het is bovendien lastig te winnen vanwege de grote chemische overeenkomsten met tantaal. Het element tantaal staat één positie lager in het periodiek systeem. Niobium is vernoemd naar de Griekse godin Niobe, de dochter van Tantalus. Niobium is te vinden in allerlei High Tech materialen, onder andere in supergeleiders voor MRI scanners en deeltjesversnellers.

Symbool

Nb

Protonen/elektronen

41

Groep

5

Isotopen

93Nb

Periode

5

Elektronenconfiguratie

[Kr] 5s2 4d3

Blok

d

Elektronencofiguratie Bohr

2,18,8,12,1

Bij kamertemperatuur

vast

Elektronegativiteit

1,2 (Pauling)

Dichtheid

8570 kg m-3

Atoomstraal

141 . 10-12 m

Smeltpunt

2477 oC (2750 K)

Relatieve atoommassa

92.906

Kookpunt

4744 oC (5017 K)

Soortelijke warmte

265 J kg-1K-1

Warmtegeleidingscoëfficiënt

-

Selecteer

Toepassingen
Naam & ontdekking
Voorkomen
Bereiding
Beeld en audio
Toepassingen

Toepassingen

Naam & ontdekking

Voorkomen

Bereiding

Beeld en audio

Toepassingen

Booglaselektrode

Legeringen van niobium met de in het periodiek systeem omringende elemen­ten (zirkonium, molybdeen, vanadium, chroom of wolfraam) zijn zeer hard, corrosiebestendig en bestand tegen zeer hoge temperatu­ren. Ze worden gebruikt als lasstaaf (elektrode) bij het booglassen.

Pijpleidingen, auto’s

Als toevoeging aan staal bevordert niobium de sterkte en hardheid. Door de vorming van kleine domeinen van niobiumcarbide en niobiumnitrides verbetert het de microstructuur. Het staal is dan beter geschikt voor toepassingen waarbij sprake is van voortdurende belasting (bijvoorbeeld bij zeer hoge temperatuur en extreme kou). Onder andere pijpleidingen zijn gemaakt van niobium gelegeerd staal. Lichte, sterke staalsoorten voor moderne auto’s (HSLA staal: High Strenght, Low Alloy) bevatten eveneens kleine hoeveelheden niobium.

Superlegeringen

Ook in zogenaamde superlegeringen verbetert niobium de mechanische eigenschappen. Zulke legeringen bevatten combinaties van allerlei verschillende metalen zoals bijvoorbeeld nikkel, chroom, kobalt en titanium in wisselende verhoudingen. Deze legeringen zijn ontwikkeld voor gebruik onder zeer veeleisende omstandigheden. Je vindt ze bijvoorbeeld in onderdelen voor straal- en raketmotoren. Een bijzondere superlegering ‘C103’, bestaand uit 89% niobium, 10% hafnium en 1% titanium, werd gebruikt in de hoofdmotor van de Apollo maanlandingsmodules.

Snij gereedschap

Niobiumcarbide NbC is een extreem hard keramisch materiaal, dat onder andere wordt gebruikt om het snijvlak te verstreken van de gereedschappen voor de bewerking (boren, snijden, frezen) van hardmetaal.

Supermagneet

Niobium is een supergeleidend element. Bij de koeling met vloeibaar helium verliest het zijn elektrische weerstand. Dat geldt ook voor legeringen van niobium, bijvoorbeeld met germanium (Nb3Ge), tin (Nb3Sn) en titanium (NbTi). Deze worden gebruik voor de fabricage van supergeleidende draad voor supergeleidende elektromagneten. Dit zijn extreem sterke magneten die onder andere te vinden zijn in MRI scanners (Magnetic Resonance Imaging) en deeltjesversnellers.

Implantaten

Het lichaam verdraagt een legering van niobium en titaan goed. Het vertoont vrijwel geen verschijnselen van metaalallergie of afstoting. Het materiaal is bijzonder sterk en zeer corrosiebestendig. Het wordt daarom gebruikt voor diverse implantaten, bijvoorbeeld een breukpen: een verbindende plaat tussen twee stukken bot.

Meer toepassingen

Als element en in legeringen

  • Constructiemateriaal voor o.a. auto’s, hoogspanningsmasten, boorplatforms en bruggen (ferroniobium of niobiumstaal)
  • Constructiemateriaal in de lucht- en ruimtevaart (Ti,Nb)
  • Gasturbines (Fe,Cu,Ni,Nb)
  • Nucleaire industrie: kernreactor, omhulsel van splijtstofstaven (Zr,Nb)

 

In verbindingen

CondensatorenPb3MgNbO9
ElektrodemateriaalNbS2
Glas met hoge brekingsindex (voor o.a. optica en brillenglazen)Nb2O5
HalfgeleidersNbTi, Nb3Sn
Harden van metaalNbB2
HolografieLiNbO3

Naam

De naam niobium is afgeleid van Niobe, de dochter van Tantalus (zie ook element 73: tantaal). Deze naam werd gegeven omdat het eerder ontdekte tantaal achteraf uit twee elemen­ten bleek te bestaan. Niobium werd lange tijd columbium genoemd.

Ontdekking

De Engelse chemicus Charles Hatchett ontdekte niobium in 1801 in een mineraal afkomstig uit Massachusetts, dat zich al geruime tijd in het British Museum in Londen bevond. Hij gaf het de naam columbium; het mineraal kreeg de naam colombiet (foto).

Hatchett isoleerde naar alle waarschijnlijkheid een oxide dat behalve niobium ook tantaal bevatte. Net zoals de Zweedse scheikundige en mineraloog Anders Gustaf Ekeberg. Die dacht een jaar later tantaal te ontdekken in een Fins mineraal (tantaliet). Maar ook hij had waarschijnlijk zowel niobium als tantaal in zijn monster.

Jaren van verwarring waren het gevolg. De Engelse chemicus William Hyde Wollaston (foto) probeerde het pleit te beslechten en concludeerde in 1809 dat colombiet en tantaliet hetzelfde oxide opleverden. Hoewel Hatchett een jaar eerder was geweest, stelde Wollaston voor de naam tantaal te handhaven. De ontdekking van Hatchett werd niet erkend en deze trad gefrustreerd terug als hoogleraar.

In 1846 argumenteerde de Duitse chemicus Heinrich Rose dat tantaliet toch twee elementen moest bevatten. Hij stelde voor deze beide te vernoemen naar de kinderen van Tantalys: niobium (naar Niobe) en pelopium (naar Pelops).

Nog eens vijftien jaar later, in de jaren zestig van de negentiende eeuw, kwamen ook andere onderzoekers tot de conclusie dat men met twee elementen van doen had. Maar nog was de controverse de wereld niet uit. De ontdekking van Hatchett werd uiteindelijk erkend, maar hoe moest het element nu heten? Sommigen namen het voorstel van Rose over, anderen (met name de Amerikanen) bleven colombium gebruiken. Pas in 1950 besloot de Internationale Chemieorganisatie IUPAC definitief voor niobium.

Het eerste metallisch niobium werd in 1864 bereid, zowel door de Zweedse chemicus Christian Wilhelm Blomstrand (foto) als zijn Zwitserse collega Jean Charles Galissard de Marignac. Zij reduceerden niobium(V)chloride met waterstof.

Voorkomen

Het aandeel van niobium in de aardkorst is 2,0.10-3 %. Het staat op plaats 33 in de lijst van meest voorkomende elementen. Het komt ongeveer net zoveel voor als lood (plaats 36), maar nergens in hoge concentraties. Ertsen met slechts één procent niobium zijn al de moeite waard.

De belangrijkste mineralen zijn:

Betafiet(Ca,Na,U)2(Ti,Nb,Ta)2 O6.OH
Euxeniet (-Y)(Y,Ca,Ce,U,Th)(Nb,Ti,Ta)2O6
Fergusoniet (-Y)YNbO4
FerrocolumbietFe+2Nb2O6
Pyrochloor(Ca,Na)Nb2O6(OH,F)
Tapioliet (foto)(Fe+2, Mn+2)(Ta,Nb)2O6
Zirkeliet(Ca,Th,Ce)Zr(Ti,Nb)2O7

Ook veel tantaalhoudende mineralen bevatten niobium, bijvoorbeeld stibiotantaliet  (SbTaO4)  en tantaliet (Fe+2Ta2O6).

Winning

De belangrijkste wingebieden liggen in Brazilië, Canada, Democratische Republiek Congo, Rusland, Australië, Maleisië, Thailand, Oe­ganda, Nigeria en Noorwegen. Pyrochloor levert 98 % van de grondstof voor de bereiding van niobium.

Bereiding

Vroeger

Het allereerste, tamelijk onzuivere niobium werd in 1864 door de Zweedse chemicus Christian Wilhelm Blomstrand bereid. Hij reduceerde niobium(V)chloride met waterstof. In 1906 maakte de Duitse chemicus Werner von Bolton zuiver niobium via reductie van kaliumfluorniobi­aat (K2NbOF5) met natrium.

Tegenwoordig

Niobium is vooral een bijproduct van de berei­ding van tantaal of tin.

De ertsen worden na een aantal voorbewerkingen gesmolten met natrium- of kaliumhydroxide. Bij verhitten ontstaat dan het penta­oxide van niobium en tantaal. Vervolgens voegt men een mengsel van waterstof- en kaliumfluoride toe, zodat heptafluo­rotantalaat resp. -nio­baat (TaF72- ; NbF72-) ontstaan. Deze tantaal- en niobium­verbin­dingen worden gescheiden door middel van vloeistofextractie of gefracti­oneerde kristallisa­tie. Vervolgens wordt opnieuw het pentaoxide ge­vormd, dat tenslotte wordt geredu­ceerd met aluminium of natrium:

3 Nb2O5  +  10 Al     6 Nb  +   5  Al2O3

In een ander proces behandelt men niobium- en tantaal­houdende materialen met chloor, zodat de chloriden ontstaan. Na scheiding door destilla­tie worden deze chloriden omgezet in het oxide en volgt reductie met waterstof bij 600 – 650 °C.

Zeer zuiver niobium is te verkrijgen door elektrolyse van com­plexe niobiumhalo­geenver­bindingen.

Bekijk foto’s en filmpjes
filmpje icoon Niobium - Periodic Videos
Filmpje
Niobium - Periodic Videos
Bekijk het filmpje
afbeelding icoon Elektronenschillen niobium
Afbeelding
Elektronenschillen niobium
Bekijk de afbeelding
afbeelding icoon Niobium plaat
Afbeelding
Niobium plaat
Bekijk de afbeelding
afbeelding icoon Niobium kristal
Afbeelding
Niobium kristal
Bekijk de afbeelding
afbeelding icoon Niobium staaf
Afbeelding
Niobium staaf
Bekijk de afbeelding
afbeelding icoon Niobium bal
Afbeelding
Niobium bal
Bekijk de afbeelding
Beluister podcasts (Engels)
podcast icoon Niobium - Royal Society of Chemistry
Podcast
Niobium - Royal Society of Chemistry
Luister de podcast

Scheikunde studeren

Wat vinden zij van de studies en het werk?

studieorientatie icoon Opzoek naar de Ronaldo onder de nanodeeltjes Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
Opzoek naar de Ronaldo onder de nanodeeltjes
Lotte doet onderzoek naar nanodeeltjes.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Aanval door ons eigen immuunsysteem Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
Aanval door ons eigen immuunsysteem
Kim onderzoekt enzymen van auto-immuunziekten.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Chemie is altijd mijn passie geweest Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Beroep
Chemie is altijd mijn passie geweest
Nick Das studeerde hbo-Chemie en is nu laboratoriummanager.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Waarom ik moleculen opsluit in een kooi? Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
Waarom ik moleculen opsluit in een kooi?
Anne onderzoekt reactie- omstandigheden van moleculen.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Ik leer ook van dingen naast mijn studie Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Ik leer ook van dingen naast mijn studie
Nick studeert Chemie en heeft een top tijd.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Kunnen we een implantaat 3D printen? Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
Kunnen we een implantaat 3D printen?
Tosca is op zoek naar bruikbare materialen voor 3D printen.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Op kleine schaal grote problemen oplossen Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
Op kleine schaal grote problemen oplossen
Krzysztof doet onderzoek naar macromoleculen.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Een huid voor robots Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
Een huid voor robots
Professor Zhenan werkt aan kunstmatige elektronische huid.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Oersoep en afvalwater Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
Oersoep en afvalwater
Saskia probeert waardevolle moleculen uit afvalwater te halen.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Ik voelde mij snel thuis in deze studie
Hbo | Chemie
Studie
Ik voelde mij snel thuis in deze studie
Volgens Hylke doorgrond je met de juiste formules elk proces.
Bekijk het interview
studieorientatie icoon Timo is chemisch technoloog en projectmanager Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Techniek & Ontwerp
Bedrijf | Beroep
Timo is chemisch technoloog en projectmanager
Hij deelt zijn werkervaringen graag met jou.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Van het laboratorium naar Pinkpop Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Beroep
Van het laboratorium naar Pinkpop
Bekijk Koen als research and development technologist.
Bekijk de story
studieorientatie icoon Katalysatoren tegen klimaatverandering Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
Katalysatoren tegen klimaatverandering
Charlotte probeert CO2 om te zetten in waardevolle stoffen.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Een duurzame coating Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
Een duurzame coating
Hung Chien zoekt een duurzame manier om coatings te maken.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Tom loopt stage bij Teijin Aramid Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Bedrijf | Stage
Tom loopt stage bij Teijin Aramid
Tom is student Chemische Technologie en laat zijn stagewerkplek zien.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon De wereld voeden met licht Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
De wereld voeden met licht
Daniel heeft een kunstmatig fotosynthese proces ontwikkeld.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon We hebben hier een geweldig lab Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
We hebben hier een geweldig lab
Sanne, Justus en Boyd vertellen waarom zij kozen voor Utrecht.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Op de mavo wilde ik al scheikunde studeren Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Beroep
Op de mavo wilde ik al scheikunde studeren
Lara is chemisch analist bij het bedrijf Astellas.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Ik haalde vroeger zesjes voor scheikunde Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Ik haalde vroeger zesjes voor scheikunde
Student Sanne vertelt over de studie Chemie aan de HAN.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Een stromend, staalhard materiaal Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
Een stromend, staalhard materiaal
Lauri ontwerpt chemische bouw-stenen voor nieuwe materialen.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Chemische Technologie studeren in Groningen Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Chemische Technologie studeren in Groningen
Wenke en Jeroen laten je zien wat de opleiding inhoudt.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Orgaanschade omkeren Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
Orgaanschade omkeren
Patricia doet onderzoek naar synthetische materialen.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Chemie is meer dan alleen maar deeltjes Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Chemie is meer dan alleen maar deeltjes
Ontdek de studie Chemische Technologie samen met Miriam!
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Verliefd op moleculen Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
Verliefd op moleculen
Bert Meijer doet onderzoek naar de dynamica van moleculen.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Jij en chemie? Dat geloof ik niet Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Jij en chemie? Dat geloof ik niet
Elisa is nu vierdejaarsstudent Chemie in Amsterdam.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Bo koos voor Chemische Technologie Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Bo koos voor Chemische Technologie
Bo is enthousiast over haar hbo-opleiding. Bekijk de filmpjes.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Praktijklessen vind ik leuk om te doen Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Praktijklessen vind ik leuk om te doen
Nighel studeert Chemie, bekijk zijn filmpje!
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Voorsprong met een chemische achtergrond Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Beroep
Voorsprong met een chemische achtergrond
Bekijk Ruben als management trainee bij Remondis.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Vicky vond de bèta vakken leuk Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Beroep
Vicky vond de bèta vakken leuk
Bij Chemische Technologie zit ze nu op haar plek.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Ik ben echt een spin in het web Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Beroep
Ik ben echt een spin in het web
Isabelle deed Chemische Technologie en is nu continuverbetercoördinator.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Als chemisch technoloog is elke dag anders Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Beroep
Als chemisch technoloog is elke dag anders
Ontdek wat Catrien zo leuk vindt aan haar baan als technoloog.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Het mooie aan deze studie zijn de grote labs Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Het mooie aan deze studie zijn de grote labs
Studenten laten je alle ins and outs zien van hbo Chemie.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Diploma (bijna) gehaald en nu!?
Hbo | Chemie
Studie
Diploma (bijna) gehaald en nu!?
Lees waarom Femke koos voor het hbo na het vwo.
Bekijk het artikel
studieorientatie icoon Hoe is dat eigenlijk, chemie studeren?
Hbo | Chemie
Studie
Hoe is dat eigenlijk, chemie studeren?
De wereld van chemie is groter dan je denkt.
Bekijk het interview
studieorientatie icoon Goed persoonlijk contact met docenten Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Goed persoonlijk contact met docenten
Matthew koos na het mbo voor de opleiding Chemie.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Je bent bij deze studie geen nummer!
Hbo | Chemie
Studie
Je bent bij deze studie geen nummer!
Lees hoe Marjolein Chemische Technologie vindt.
Bekijk het interview
studieorientatie icoon Een chemische gereedschapskist voor de toekomst Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
Een chemische gereedschapskist voor de toekomst
Danny werkt aan alternatieven voor aardolie.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Spioneren met je immuunsysteem Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
Spioneren met je immuunsysteem
Frans onderzoekt het immuun-systeem voor betere vaccins.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Als chemisch technoloog blijf je je ontwikkelen Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Beroep
Als chemisch technoloog blijf je je ontwikkelen
Ontdek wat Fabrice zo leuk vindt aan chemisch technoog zijn.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Medicijnen maken van rotte appels Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Medicijnen maken van rotte appels
Uniek project van studenten Chemische Technologie.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Slim membranen maken; in water Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
Slim membranen maken; in water
Wiebe doet onderzoek naar membranen in water.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Werken aan nieuwe technieken voor windenergie Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Werken aan nieuwe technieken voor windenergie
Vierdejaars student Mart vindt zijn hbo-opleiding top!
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Positief bijdragen aan het leven van mensen
Hbo | Chemie
Bedrijf | Beroep
Positief bijdragen aan het leven van mensen
Anna, David en Joeri kijken terug op hun studietijd.
Bekijk het interview
studieorientatie icoon Als chemisch analist moet je kritisch zijn Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Beroep
Als chemisch analist moet je kritisch zijn
Lara vertelt over werk als chemisch analist
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Levend materiaal op basis van de natuur Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
Levend materiaal op basis van de natuur
Peter onderzoekt slim materiaal gebaseerd op de natuur.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Je bent wel met serieus werk bezig Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Je bent wel met serieus werk bezig
Docenten en studenten vertellen over de hbo-studie Chemie.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Foute keuzes bestaan niet
Hbo | Chemie
Studie
Foute keuzes bestaan niet
Judesha vertelt over haar studiekeuze proces.
Bekijk het artikel
studieorientatie icoon CO2-recycling Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
CO2-recycling
Francesco werkt aan CO2 omzetten naar chemicaliën.
Bekijk het filmpje