Son Haberler

Niyobyum Nedir? (Özellikleri, Kullanımı)

-
Eylül 3, 2022
Niyobyum Nedir? (Özellikleri, Kullanımı)

Niyobyum, en dirençli beş metal arasında yer alan ve birçok alaşımda oldukça bereketli işlevleri olan bir metaldir. Kolombiyum, reelinde niyobyumdur.

Niyobyum Nedir? Özellikleri, Kullanımı

Niyobyum, “kolombiyum” olarak da bilinir. Ancak bilim dünyasındaki ismi “niyobyum”dur. İsmini, Yunan mitolojisi tanrılarından Tantalos’un kızı Niobe’den alır. Niobe, Zeus tarafından Manisa’daki Spil Dağı’nda kaya parçasına dönüştürülmüş. Spil’deki “ağlayan kaya” reelinde Niobe’ymiş. Kayadan sızan sular da Niobe’nin gözyaşları… İsminin konulmasından bulunmasına kadar serüvenli bir geçmişi olan niyobyum, tantalla aynı madende bulunur ve ayrıştırılmaları çok güçtür. Metal olarak birçok alaşımda çok ehemmiyetli işlevler gören niyobyum, geleceğin metalleri arasında gösterilir. En dayanıklı ve dirençli metaller olan beş refrakter metal arasındadır. Niyobyumun hikâyesine bir göz atalım.

Tarihçesi

Niyobyum, 1801 senesinde İngiliz kimyacı Charles Hatchett tarafından keşfedilmiştir. Hatchett, British Museum’daki Hans Sloane koleksiyonunu incelerken kolumbit minerali dikkatini çekti. Yeni bir metal içerebileceğinden şüphelendi. Bu mineral, Amerika Connecticut eyaletinin ilk valisi John Winthrop tarafından 1734 senesinde bulunmuş, daha sonra İngiltere’deki British Museum’a sevk edilmiş. Hatchett, senelerce müzede sergilenen kolumbit madeninde çalışma yapmaya başladı. Kolumbitten bir misal alarak potasyum karbonat ile ısıttı. Daha sonra suda çözerek asit ilave etti. Elde ettiği çökeltide yeni elementi tespit etti; ancak izole edemedi. Bulduğu yeni elemente, mineralinin orijini olan Kolombiya’ya atfen “kolombiyum” ismini verdi.

1804 senesinde İngiliz kimyacı ve fizikçi William Hyde Wollaston, kolumbit ve tantalit madenlerinde tantal dışında bir element olduğunu ve izole edilmesinin çok güç olduğunu teyit etti. Alman kimyacı Heinrich Ropse ise, 1844 senesinde tantal madenlerinin ikinci bir element kapsadığını belirledi. Hatchett’deri bağımsız olarak keşfettiği ikinci elemente “niyobyum” ismini verdi.

Niyobyumun ismiyle alakalı karışıklık 100 seneden fazla sürdü. Avrupa’da “niyobyum” denilen elemente Amerika’da “kolombiyum” sınıyordu. 1949 senesinde kimyagerler beynelmilel bir uyuşma çerçevesinde “niyobyum” ismini uygun gördü ve kayıtlara bu isimle geçti. Buna karşın birçok metalürji uzmanı ve metal dernekleri hala “kolombiyum” ismini kullanabiliyor.

Niyobyumla alakalı bazı tarihi büyümeler ise şöyledir;

1864 senesinde İsveçli bilim adamı Christian Blomstrand, bir hidrojen atmosferinde kolumbiti ısıtarak klorürü indirgedi ve metalik niyobyumu izole etti.
1865 senesinde Deville ve Troost, niyobyum ile kolombiyum elementlerinin aynı element olduğunu kanıt etti.
1905 senesinde Werner van Bolton, yüksek saflıkta niyobyum elde etmeyi başardı.
1925 senesinde niyobyum çeliklerde kullanılmaya başlandı.
1930’lu senelerden itibaren alaşımlarda kullanılması yaygınlaştı.
1949 senesinde International Union of Pure and Applied Chemistry IUPAC, “niyobum” ismini kabul etti.
1954 senesinde Kanada Oka’da, 1958 senesinde Brezilya Araxa’da niyobyum madenleri bulundu.

“Niyobyum”, kimyevi anlamda benzerlik gösteren tantala ismini veren Yunan mitolojisi tanrılarından Tantalos’un kızı Niobe’den esinlenerek türetilen bir kelimedir. Niyobyumun aynı madende birlikte bulunduğu tantal elementinin ismi de Tantalos’tan esinlenerek verilmiştir. İngilizcesi “niobium”dur.

Fiziksel ve Kimyevi Özellikleri

Niyobyumun kimyevi sembolü “Nb”dir. Atom numarası 41, atom ağırlığı 92,9, yoğunluğu 8,57 grcm3’cins. Erime noktası 2470 derece, kaynama noktası 4927 derecedir. Periyodik element tablosunun 5-B grubunda yer alan bir geçiş metalidir. Oda koşullarında metalik gri ve gümüşî beyaz rengindedir. Kimyevi özellikleri bakımından tantalla benzerlikler gösterir. Saf hali yumuşak ve sünektir. Kırılgandır, dövülebilir. Levha, tabaka ve folyo haline getirilebilir. Parlak bir element olan niyobyum, parlaklığını asla yitirmez. Cilalı ve sert bir metaldir. Görünümü çeliğe benzer, parlatıldığında platini anımsar. Yüksek sıcaklıklarda bile korozyona dirençlidir. Gaz emme kabiliyeti yüksektir. Kristal yapısı kübik merkezlidir.

Yüksek sıcaklıklarda oksijen, halojenler, karbon, azot, sülfür ve öbür metallerle tepkine girme meylindedir. Oda sıcaklığında birçok gazdan etkilenmez, asitlere ve suya karşı inerttir. Nitrik ve hidroflorik asit karışımlarında çözünür. Hava sıcaklığında 200 derecenin üzerinde oksitlenir. 400 derecenin üzerindeki sıcaklıklarda yükseltgendir. Isıl nötron tepkime kesitinin düşüklüğü bakımından uranyumla benzerlik gösterir. Refrakter metaller arasında en düşük erime noktasına, yoğunluğa ve esnek modülüne; azami termal genleşme katrakamına sahiptir. Yüzeyinde indirgeme derecesine bağlı olarak mavi ve kırmızı arasında değişen renklerde bir dizi renkli oksit tabakası vardır.

Tabiatta saf halde bulunmaz. Genellikle piroklor, tantalit, kolumbit ve mikrolit minerallerinde bulunur. Ticari olarak genelde piroklor mineralinden elde edilir. Minerallerde tantalla birlikte bulunur ve bölmesi güçtür. Tabiatta en bol bulunan elementler arasında 13. sıradadır. Yerkabuğundaki oranı milyonda 17 ortamındadır. Tantaldan takribî 10 kat daha fazla bulunur. Niyobyum, yarılanma ömürleri bilinen, atom kütle numaraları 83 ila 110 arasında değişen 28 adet izotop kapsar. Tabiatta kararlı Nb-93 % 100 izotopu bulunur.


Kullanım Alanları

Niyobyum, bileşikler ve alaşımları sanayide kullanılmaktadır. Bileşikleri ticari anlamda kıymetli görülmez. Ancak karbon bileşiği ehemmiyetli bir maddedir. Beş büyük refrakter metalden bkocamandır. Refrakter metaller, ısınmaya ve aşınmaya karşı çok yüksek direnç gösterirler. Öbür refrakter metaller; tungsten, molibden, tantal ve renyumdur.

Kalay ve zirkonyumla ile alaşımları süper geçirgendir ve elektronik makinelerde kullanılır. Niyobyum-kalay alaşımları, yüksek direnç sebebiyle kaldırma sistemlerinde ve süper geçirgen manyetik bobinlerde kullanılmaktadır. Zirkonyum alaşımı, kırılmaya ve korozyona karşı oldukça dirençli bir metal oluşturur. Krom çeliğine sertlik ve dayanıklılık kazandırır. Tane küçültme tesiri sebebiyle mikroalaşımlı çeliklerde ehemmiyetli bir maddedir. Paslanmaz çeliklerde titanyumla birlikte kullanılır. Nikel temelli yüksek sıcaklık alaşımlarının başlıca elementidir. Demirle alaşımı ferroniyobyum, oldukça dayanıklı bir alaşımdır. Niyobyum oksit, yüksek kırılma indisi, yüksek dielektrik sabiti ve ışık iletkenliği sebebiyle birçok üründe kullanılır. Niyobyum karbür, yüksek sıcaklık deformasyonunu önleyici ve tane büyümesini yasaklayıcı özelliği sebebiyle eskitici ve kesici aletlerde seçim edilir.

Niyobyum, demir ve nikelle birlikte oluşturulan alaşım ise, jet motorları ve cinsbin kanatları için süper alaşım özellikleri taşır. Kimyevi bakımdan inertliği, yüzey operasyonlarına yatkınlığı ve renklendirme meyli sebebiyle takılar, mücevherler ve madeni paralar için uygun bir metaldir. Niyobyum, ampul filamanlarında erime noktası sebebiyle tungstene seçenek olarak kullanılabilen bir metaldir. Kriyojenik düşük sıcaklık elektronik makinelerde yararlanılan bir metaldir.

Niyobyum, bileşikleri ve alaşımlarının kullanıldığı bazı ürün ve alanlar şunlardır; nükleer reaktör çekirdekleri, sıcak baskı kalıpları, vakum tüpleri, paslanmaz çelik, basınçlı gaz boruları, petrol boru hatları, demir yolları, otomotiv parçaları, ekip çelikleri, eko dalga filtreleri, kamera lensleri, bilgisayar ekranı kaplamaları, seramik kapasitörler, kesici ekipleri, elektronik devreler, kimyevi alet ve donanımlar, roketler, füzeler, bina kirişleri, parçacık süratlendiriciler, süper mıknatıslar, kaynak çubukları…

Bunları Biliyor Musunuz?

Yunan efsanesine göre, niyobyumun ismini aldığı Niobe’nin 14 çocuğu tanrılar tarafından öldürülür. Sebebi, Niobe’nin doğurgan olmakla iftihar etmesi ve şerefi. Bunun üzerine ağlayan Niobe’nin acılarını dindirmek isteyen Zeus, Niobe’yi, Manisa’daki Spil Dağı eteklerinde bir kaya parçasında dönüştürür. Spil Dağı eteklerindeki “Ağlayan Kaya” ismi verilen bu kaya bu sebeple “Niobe Kayası” olarak da bilinir. Kayadan sızan suyun ise Niobe’nin gözyaşları olduğu söylenir.
Avusturya, 2003 senesinden bu yana gümüş-niyobyum alaşımını madeni euro için kullanıyor.
Niyobyum bileşikleri toksik özellikler gösterebilir. Cilt, göz, kemik ve akciğerde zarara yol açabilir.
Dünyada senede takribî 25 bin ton niyobyum üretilmektedir. Dünyada en büyük niyobyum yapımı Brezilya’da yapılıyor. Dünya niyobyum yapımının yüzde 85’i bu ülkede gerçekleşiyor.
Niyobyumun rezervlerinin bulunduğu bölgeler; Colorado, Güney Dakoda, Virginia, Kuzey Kaliforniya, Maine, Connecticut, Kanada, Brezilya, Rusya, Güney Afrika, Nijerya, Zaire, Almanya, Avustralya, Norveç ve Madagaskar.
Türkiye’de ticari anlamda ehemmiyetli niyobyum rezervi bulunmamaktadır.