Quest’anno sono … niobio!

Nota: si ricorda che le opinioni espresse in questo blog non sono da ascrivere alla SCI o alla redazione ma al solo autore del testo

Continuiamo la serie di post sugli elementi con il medesimo numero atomico dell’età di chi ne parla, da un’idea di Gianfranco Scorrano.

a cura di Monica Pica* monica.pica@unipg.it

monicapicaEro argon quando ho deciso di iscrivermi al Corso di Laurea in Chimica, manganese il giorno della laurea, ed ora eccomi qui, niobio, numero atomico 41, come i miei anni.

Non è semplice essere niobio: la sua storia è piuttosto travagliata, considerando che ci sono voluti circa 110 anni prima che la sua esistenza fosse realmente provata. Per più di un secolo è vissuto all’ombra del suo padre mitologico, il Tantalio, nascosto, insieme ad esso, nel minerale che porta il nome di columbite: è qui che inizia il cammino che lo condurrà alla casella numero 41 della Tavola Periodica. Era il 1801 quando Charles Hatchett decise di analizzare un campione di columbite conservato al British Museum e donato, nel 1734, dal primo governatore del Connecticut, John Winthrop il Giovane. Hatchett scoprì un nuovo elemento che chiamò colombio, senza, però, riuscire ad isolarlo. Per più di 60 anni l’esistenza di due elementi distinti, il colombio (niobio) e il tantalio fu messa in dubbio, a causa delle loro proprietà simili, fino a quando un chimico svizzero, Jean Charles Galissard de Marignac, 330px-Galissard_de_Marignac

attraverso un processo di cristallizzazione frazionata che da lui prese il nome, riuscì a separare i sali dei due elementi. Il nome ufficiale di niobio arriverà solo nel 1949 e racchiude in sé la travagliata esistenza di questo elemento, offrendo un tributo a Niobe, la figlia mitologica di Tantalo, punita per la sua superbia da Apollo e Artemide che uccisero i suoi 14 figli.

In effetti il nome, niobio, si adatta piuttosto bene alle caratteristiche di questo metallo a cui, sebbene tenero e duttile, possiamo riconoscere una certa dose di superbia, per la sua rarità, per le applicazioni raffinate in cui lo ritroviamo. Il giacimento più grande al mondo di niobio si trova ad Araxa in Brasile, mentre il secondo si trova nel Quebec, Canada. Il 90 % della produzione del niobio viene impiegato in leghe e superleghe, ma vorrei dedicare questo angolo a quelle applicazioni che ho trovato più intriganti ed affascinanti.

niobio

da Periodic Table 3.2.0 della Thundercloud Consulting

La prima riguarda l’uso del niobio nelle “superconducting niobium cavities” per acceleratori di particelle che possono raggiungere velocità prossime a quella della luce. Grazie alle proprietà di superconduttore a basse temperature (prossime allo zero assoluto), è possibile far passare attraverso le cavità di niobio grandi quantità di energia senza un eccessivo aumento della temperatura.

Ed ecco la mia applicazione preferita. Sono una ricercatrice, è vero, ma da donna amo ciò che è bello e, per usare una citazione tratta da Jane Eyre di Charlotte Bronte: “ La bellezza è negli occhi di colui che guarda”. La pensa così anche Pamela S. Zurer, Deputy Editor-in-chief di C&EN, che ha dedicato un articolo al suo “primo incontro” col niobio in occasione dell’ 80° anniversario della rivista. La Zurer racconta di aver ricevuto in regalo dal marito, per il suo 50° compleanno, una collana di niobio, fatta di semplici piastrine rettangolari che riflettevano luce di diversi colori, dal blu al porpora.

 

Quell’arcobaleno di colori non era l’effetto di smaltature o verniciature, ma era dovuto a sottili strati di ossido di niobio. Ebbene sì: controllando lo spessore dello strato di ossido, generalmente attraverso un processo di anodizzazione, è possibile ottenere diversi colori brillanti. Come racconta Hugh Aldersey-Williams nel suo “Favole periodiche”, non è facile per molte persone rendersi conto che i colori sono “propri del metallo e del suo sottile rivestimento di ossido (come nelle ali delle farfalle, a produrre il colore non sono pigmenti ma un effetto di interferenza della luce riflessa dalla superficie). Col tempo, forse, tali arcobaleni verranno considerati tratti distintivi di questi nuovi elementi, come il verderame per il rame e la patina nerastra per l’argento”.

favoleperiodiche

Vorrei chiudere questa breve passeggiata insieme al niobio, citando sempre l’opera di Aldersey-Williams: “E’ la marcia degli elementi nelle nostre vite … Oggi il titanio ha ormai percorso la strada dalle miniere ai laboratori e da questi alle fabbriche, e sta cercando il suo posto nella nostra cultura. Per quanto riguarda il niobio e il tantalio, invece, il loro viaggio è appena cominciato”.

 

Riferimenti e links:

education.jlab.org/itselemental/ele041.html

www.rsc.org/periodic-table/element/417niobium

www.webelements.com/niobium/

http://www.smk.dk/en/explore-the-art/highlights/abraham-bloemaert-apollon-and-diana-punishing-niobe-by-killing-her-children/

pubs.acs.org/cen/80th/print/niobiun.html

Hugh Aldersey-Williams, Favole periodiche, Rizzoli, 2011.

*Monica Pica è ricercatrice presso il Dipartimento di Scienze Farmaceutiche – Università degli Studi di Perugia dove si occupa di Electrochimica, Chimica Inorganica e dei Materiali.

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