● Niobium
نوبیوم یا کلومبیوم یک عنصر شیمیایی در جدول تناوبی است که نماد آنی Nb و عدد اتمی آن ۴۱ میباشد. نوبیوم یک فلز خاکستری و نرم بوده که هادی جریان الکتریسیته میباشد که در آلیاژها استفاده میشود. برجسته ترین آلیاژهای آن برای ساختن فلزات استیل مخصوص و لوله ها و اتصالات جوش خورده محکم استفاده میشود. نیوبیوم در معادن Clumbite کشف شد (که امروزه Niobite نامیده میشود. ) و به نام همین معدن نوبیوم نام گزفت.
▪ خصوصیات قابل توجه
نوبیوم یک فلز خاکستری و هادی جریان الکتریسیته است که هنگامی که برای مدت زمانی در دمای اطاق در معرض هوا قرار بگیرد به رنگ آبی کمرنگ در می آید. خصوصیات شیمیایی نوبیوم کم و بیش همانند خصوصیات شیمیایی تانتالیوم میباشد که در جدول تناوبی در زیر نوبیوم قرار دارد.
حتی در دمای معمولی نیز نوبیوم باید در یک فضای محافظت شده قرار گیرد. این فلز در هوا در ۲۰۰ درجه سانتیگراد اکسیده شده و حالتهای اکسیداسیون آن عبارتند از +۲,+۳و +۵ .
▪ تاریخچه :
نوبیوم (که در افسانه های یونان از کلمه نیوب که دختر تانتالاس بوده است گرفته شده است) در سال ۱۸۰۱ توسط شخصی به نام Charles Hatchett کشف شد. Hatchet دریافت که نوبیوم را در معدن کلومبیت که در در دهه ۱۷۵۰ توسط John Winthrop که یکی از فرماندهان Connecticut بود به انگلستان فرستاده شد کشف کرد. در آن زمان سردرگمی زیادی در خصوص تغییرات بسیار شبیه به هم در خصوص نیوبیوم و تانتالیوم وجود داشت که تا سال ۱۸۴۶ که Heinrich Rose و Charles Margnac این عنصر را مجددا کشف کردند حل نشده باقی ماند. در سال ۱۸۶۴ شخصی به نام Christian Blomstrand اولین کسی بود که فلز آن را آماده ساخت. وی این عمل را با کم کردن کلرید نوبیوم با حرارت دادن آن در هوای هیدروژنی انجام داد.
کلومبیوم نامی بود که Harchet به این عنصر داده بود اما انجمن International Union of Pure and Applied Chemistry به طور رسمی نام نوبیوم را در سالا ۱۹۵۰ بعد از حدودا صد سال مباحثه برای این عنصر برگزید. بسیاری از انجمنهای شیمی و سازمانهای دولی نام رسمی انجمن IUPAC را برای این عنصر بکار بردند در حالی که بسیاری از فلزشناسان و بیشتر تولیدکنندگان اقتصادی امریکایی هنوز این فلز را با نام اصلی Columbium می نامند.
▪ پیدایش
نوبیوم هرگز به صورت یک عنصر آزاد وجود ندارد و معمولا در Niobite که نیوبیوم معمولا با تانتالیوم همراه است یافت میشود. مقدار قابل توجهی از نیوبیوم با کربنیت ها همراه است و به عنوان عضو اصلی Pyrochloreها وجود داد. برزیل و کانادا بزرگترین تولید کنندگان نیوبیوم هستند و ذخایر دیگر این عنصر در نیجریه جمهوری دمکراتیک کنگو و روسیه میباشد.
▪ ایزوتوپها
نیوبیوم طبیعین تنها یک ایزوتوپ ترکیبی پایدار دارد. (Nb-۹۳) . پایدارترین ایزوتوپ رادیو اکتیوی آن Nb-۹۲ میباشد که عمر تجزیه آن ۳۴.۷ میلیون سال است. Nb -۹۴ (half life: ۲۰۳۰۰ years) و Nb -۹۱ (half life: ۶۸۰ years) . همچنین یک ایزوتوپ حالت متا در ۰.۰۳۱ ولت الکترون وجود دارد که عمر تجزیه آن ۱۶.۳ سال میباشد. ۲۳ ایزوتوپ رادیو اکتیوی دیگر نیز شناسایی شده اند که عمر تجزیه پذیری اکثر آنها کمتر از ۲ ساعت میباشد. حالت تجزیه اولیه قبل از ایزوتوپ پایدار Nb-۹۳ تسخیر الکترونی است و حالت اولیه بعد از حذف بتا با حذف نیوترون در حالت اولیه از دو حالت زوال و تجزیه Nb-۱۰۴ و ۱۰۹ و ۱۱۰ اتفاق می افتد.
▪ هشدارها
نوبیوم شامل ترکیباتی است که اکثر مردم با آنها تماسی ندارند ولی آنها بسیار سمی بوده و باید با احتیاط از آنها استفاده شود. غبار فلز نوبیوم برای پوست و چشم خطرناک بوده و قابل اشتعال است. نوبیوم هیچ نقش بیولوژیکی ندارد.
● Yttrium :
ایتریوم یکی از عناصر شیمایی جدول تناوبی است که نماد آن y و عدد اتمی آن ۳۹ میباشد. فلز انتقالی براق و سفید است. ایتریبیوم در کانی های عناصر کمیاب خاکی یافت میشود که دو نوع از ترکیبات آن در ساخت رنگ قرمز برای تلویزیون های رنگی مصرف میشود.
▪ خصوصیات قابل توجه
ایتریوم فلزی براق پرجلوه و فروزنده و کمیاب است که نسبتا در هوا مقاوم بوده و از نظر شیمیایی شبیه به لانتانیدها میباشد. خرده های این فلز در دمای بالاتر از ۴۰۰ درجه در هوا مشتعل میشود . اگر ایترویم به ذرات بسیار ریز تقسیم شود مقاومت خود را در مقابل هوا از دست میدهد. حالت متداول اکسیداسیون این عنصر +۳ میباشد.
▪ کاربردها
اکسید ایتریوم از مهمترین ترکیبات ایتریوم است که بیشتر در ساخت اروپیمYvo۴ و Y۲O۳ استفاده میشود که رنگ قرمز لامپ تصویر تلویزیون های رنگی را تولید میکند.
اکسید ایترویم همچنین در ساخت گارنت آهن-ایتریوم که صافی های مایکروویو بسیار موثری هستند .
آهن ایترویم الومینیوم و گادولینیوم خاصیت مغناطیسی جالبی دارند Yttrium-iron-garnet به عنوان فرستنده و پخش کننده انرژی شنوایی بسیار موثر است. Yttrium Aluminum Garnet دارای سختی ۸.۵ است و همچنین به خاطر شباهت به الماس به عنوان سنگ جواهر استفاده میشود.
مقدار کمی از این عنصر (۰.۲% تا ۰.۱) برای کم کردن اندازه دانه هایکروبیوم مولیبدنوم و زیرکنونیوم استفاده میشود و همچنین در افزایش مقاومت الومینیوم و منیزیم کاربرد دارد.
به عنوان کاتالیزور برای پولیمر کردن گارنت آلومینیوم -ایتریوم ،فلورید لیتیوم ایتریوم ،و ایتریوم و انادیت در ترکیب دو پنتها مانند نئودیمیوم یا اربیم در لیزرهای مادون قرمز استفاده می شوند .
این عنصر برای احیا کردن وانادیوم و دیگر غیر فلزان استفاده میشود.
ایتریوم به عنوان سازنده چدن گره دار شناخته شده که خاصیت رسانایی آن را افزایش میدهد. (گرافیت در ساخت چدن گره دار گره ها را به هم متراکن میکند تا از پوسته پوسته شدن آن جلوگیری کند.) از آن جا که اکسید ایتریوم نقطه ذوب بالاتر پایداری بیشتر و از استنباط کمتری نسبت به شیشه برخوردار است میتواند در فرمول ساخت شیشه و یا سرامیک استفاده شود.
▪ تاریخچه :
Ytterby که توسط Johann Gadolin در سال ۱۷۹۴کشف شد و توسط Friedrich ohler در سال ۱۸۲۸ به عنوان عصاره ناخالص Yttria از عمل احیاء کلرید YCl۳ با پتاسیم به دست آمد. Yttria (Y۲O۳) اکسید ایتریوم است و توسط JohanGadolin در سال ۱۷۹۴ در معدن Gadolinite در Yetterby کشف شد.
در سال ۱۸۴۳ Carl Mosander ثابت کرد که Yttria میتواند به اکسید سه عنصر متفاوت تقسیم شود. Yttria نامی بود که برای مهمترین عنصر استفاده مشد و نام بقیه عناصر Erbia و Terbia بود . معدن سنگی که در نزدیکی دهکده Ytterby واقع شده معادن غیر معمولی زیادی در بر دارد که سنگهای کمیاب زمین و دیگر عناصر در آن یافت میشود . عناصر Erbium, Terbium, Ytterbium و Yttrium همه از روی نام این معدن نامگذاری شده اند.
▪ پیدایش
این عنصر در بیشتر معادن کمیاب زمین و سنگ معدن اورانیوم یافت میشود اما هرگز به صورت طبیعی به عنوان عنصر آزاد وجود ندارد. ایتریوم به صورت اقتصادی از خاک Monazite به مقدار ۳% [|سریم|Ce]] ,PO,فسفر ۴ و همچنین از Bastnasite به مقدار ۰.۲% Ce, La بازیافت میشود. این عنصر توسط عمل تقلیل فلوروئید ایتریوم توسط فلز کلسیم به دست می آید اما با روش های دیگر نیز تولید میشود . جدا کردن این فلز از دیگر عناصر کمیاب بسیار سخت است زیرا هنگام استخراج به صورت پودر طوسی تیره رنگ میباشد. نمونه های سخره های قمری از Apollo program حاوی مقادیر زیادی از این عنصر میباشند.