Nióbio

O nióbio foi estudado pela primeira vez em 1801, e a existência do composto foi contestada até meados de 1860. O nome nióbio é curiosamente inspirado na mitologia grega, assim como o elemento tântalo, que tem propriedades semelhantes. O nióbio atualmente é utilizado para fortalecer ligas metálicas aplicadas a tubos condutores de fluidos, peças aerodinâmicas e automotivas, e medicinalmente é utilizado em diagnósticos de imagem, isso tudo se deve às suas propriedades.

O nióbio é um supercondutor elementar que agrega dureza e resistência a ligas metálicas e tem aspecto lustroso utilizado na confecção de joias. Na Brasil temos ricas reservas de nióbio, o correspondente a 98,2% de toda a quantidade no mundo. Muitas dessas reservas não foram exploradas, pois a demanda comercial do mineral ainda não é tão alta.

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Quem descobriu o nióbio?

O nióbio foi descoberto, em 1801, pelo químico inglês Charles Hatchett. A investigação sobre a existência de um novo elemento começou quando Hatchett organizava e catalogava minerais no Museu Britânico de Londres e identificou um mineral que não tinha informações registradas.

Em suas análises e pesquisas, Hatchett concluiu que se tratava de uma nova substância. No primeiro momento, o elemento foi batizado como colúmbio, fazendo referência e homenagem à América, já que a amostra havia sido encontrada em Connecticut, ao sul dos EUA. Alguns anos mais tarde, outros pesquisadores do assunto perceberam que o elemento era muito semelhante ao tântalo, o que fez com que sua suposta descoberta fosse desacreditada.

O químico William Hyde Wollaston, por sua vez, concluiu que o tântalo e o colúmbio eram a mesma substância. Esse embate durou até meados 1860. Apesar das dúvidas, em 1846, o químico alemão Heinrich Rose redescobriu o elemento e chamou-o de nióbio. O nome nióbio tornou-se oficial, em 1950, pela União Internacional da Química Pura Aplicada (Iupac).

Propriedades do nióbio

O nióbio é o elemento químico representado pelo símbolo Nb, possui número atômico 41 e massa atômica de 92,91un, com ponto de fusão alto (2468 °C), e encontra-se na tabela periódica entre os metais de transição.

É um mineral de aspecto lustroso, de coloração cinza abrilhantada, adquirindo coloração azul quando exposto a condições ambientais por muito tempo, além de ser dúctil e supercondutor em temperatura de 9,2 K. Óxidos desse material têm propriedades dielétricas, possuindo alta resistência a processos de combustão.

O nióbio, ao ser exposto a condições ambientais, forma uma camada “protetora” de óxido de nióbio na superfície, evitando que o metal sofra oxidação. É muito resistente à corrosão, sendo que os únicos ácidos com poder destrutivo sobre ele são o ácido fluorídrico (HF) e o ácido sulfúrico (H₂SO₄).

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Para que serve o nióbio?

As primeiras aplicações do nióbio foram no século XX. Atualmente ele é utilizado principalmente na produção de condutores de fluidos (petróleo e água) como componente das ligas de aço.

O nióbio tem como propriedade a baixa aderência de nêutrons termais, tornando-se, portanto, muito útil em indústrias nucleares. Em contrapartida, esse elemento, em baixas temperaturas, torna-se um supercondutor elétrico, que pode ser usado em equipamentos de diagnóstico por imagem, como ressonância magnética.

A resistência agregada pelo nióbio a ligas metálicas faz com que seja uma excelente opção de matéria-prima na confecção de peças automotivas e aeroespaciais. Além da resistência, o nióbio possui alto ponto de fusão, ideal para ferramentas e equipamentos que trabalham em altas temperaturas ou com processos de combustão.

Existem promessas da utilização do mineral em veículos elétricos, a CBMM investiu o equivalente a 7,2 milhões de dólares no desenvolvimento de baterias à base de óxido de nióbio. A companhia defende que a adesão do mineral ao sistema de baterias aumenta a vida útil e a segurança e torna as recargas mais rápidas.

Além dessas aplicações nos setores automobilístico, industrial e tecnológico, o nióbio é utilizado na fabricação de joias, pois sua característica lustrosa confere brilho desejável às peças, e também o metal possui propriedades hipoalérgicas, agregando ainda mais valor a essa finalidade.

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Nióbio no Brasil

Em 1960 foi descoberta, em Araxá (MG), a primeira grande reserva de nióbio do mundo, cinco anos depois, o americano Arthur W. Radford, integrante do conselho da mineradora Molycorp, e o banqueiro brasileiro Walther Moreira Salles montaram uma empresa de exploração desse elemento.

A mineradora da qual o americano era conselheiro tinha há pouco tempo adquirido minas em Araxá, e, associando-se aos investimentos do banqueiro, fez surgir a Companhia Brasileira de Metalurgia e Mineração (CBMM). Nesse momento, não se sabia das infinitas utilidades que poderiam ser agregadas a esse minério, portanto, a sua exploração foi liberada pelo governo militar brasileiro.

Em 1970 já se havia estudado e atribuído ao nióbio utilidades comerciais, e nesse momento, Salles, também dono do Banco Itau, passou a comprar aos poucos a parte da empresa que pertencia aos americanos.

A CBMM não comercializa o nióbio puro, ele é vendido em forma de ligas metálicas, como o ferronióbio, que se constitui de 2/3 de nióbio e 1/3 de ferro. Em 2011 foram negociados com uma empresa asiática 30% das ações da CBMM, no entanto com restrições: uma delas é o sigilo a respeito das etapas de processamento do nióbio desenvolvidas pela empresa de Salles.

Em Catalão (GO), temos a Anglo American Brazil, que também explora o nióbio existente no país. Análogo a isso, podemos citar as reservas desse minério que existem na Amazônia (ainda não exploradas), em Goiás e em Minas Gerais, estes últimos dois estados do país possuem uma reserva suficiente para sustentar a demanda de nióbio do mundo pelos próximos 200 anos. Fazendo um levantamento total, 98,2% das reservas de nióbio do planeta estão no Brasil.

Existe grande aposta e especulação a respeito da comercialização do nióbio e dos benefícios que ela poderia trazer ao Brasil, no entanto, apesar das possibilidades de uso do minério, ele pode ser substituído pelo vanádio ou pelo titânio, por exemplo, que são mais acessíveis a outros países.

Além disso, a quantidade necessária de nióbio em ligas metálicas de utilização industrial é muito pequena, entrando assim em desvalorização pela regra da oferta e demanda. Para o nióbio ser comercializado a preços mais altos, o ideal seria agregar valor ao minério utilizando-o em novas tecnologias e evitando a venda do composto como matéria-prima.

Curiosidades sobre o nióbio

• Apesar da dureza e resistência que o nióbio agrega às ligas metálicas, o composto puro é macio e de baixa densidade (8,57 g/cm³).
   
• A supercondutividade é a capacidade que alguns elementos têm, em temperaturas muito baixas, de transmitir eletricidade sem que haja resistência ou perdas. O nióbio é o elemento que alcança essa condição de supercondutor em maior temperatura crítica (9,2 K).
   
• O nome do mineral nióbio foi inspirado no de uma deusa da mitologia grega chamada Níobe, filha de Tântalo, que foi, por sua vez, inspiração para batizar-se o elemento químico tântalo.

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Exercícios resolvidos

Questão 1 - A respeito do nióbio no Brasil, julgue as alternativas como verdadeiras (V) ou falsas (F).

I – A maior reserva de nióbio encontra-se em Minas Gerais, onde o banqueiro brasileiro Walther Moreira Salles e o americano Arthur W. Radford montaram uma empresa de exploração desse elemento.

II – O nióbio tem valor comercial semelhante ao do ouro, isso porque ele tem propriedades supercondutoras, agrega-se a ligas metálicas de alta resistência ao calor, podendo ser aplicado a diversos segmentos, como o tecnológico, o industrial, o automobilístico, entre outros.

III – A quantidade de nióbio existente no Brasil representa 98,2% da reserva mundial, sendo que, em Goias e Minas Gerais, há o suficiente desse elemento para sustentar-se a demanda mundial pelos próximos 200 anos.

Assinale a alternativa correta:

a) I e III são falsas. 

b) I e II são verdadeiras.

c) Apenas II é falsa.

d) Apenas I é falsa.

e) Todas são verdadeiras.

Resolução

Alternativa C. A afirmativa II está incorreta. Fazendo uma comparação entre duas amostras do mesmo peso, sendo uma de nióbio e outra de ouro, o valor do mineral nióbio é muito inferior ao do ouro, apesar de todas as suas possibilidades de aplicações, inclusive como matéria-prima para confecção de joias. O nióbio é um elemento relativamente novo, já o ouro é utilizado como valiosa moeda de troca desde as primeiras negociações da história.

Questão 2 - Sobre as propriedades e aplicações do nióbio, assinale a alternativa incorreta.

a) O nióbio é um supercondutor elementar, ou seja, conduz corrente elétrica sem resistência ou perdas, desde que esteja em altas temperaturas.

b) O nióbio é um metal lustroso usado na confecção de joias, possui também propriedades antialérgicas, o que agrega mais valor às peças.

c) As ligas metálicas de nióbio possuem alta dureza e resistência ao calor, por isso são usadas em peças automobilísticas e em turbinas de avião.

d) O nióbio é utilizado na construção de dutos de transporte de água e petróleo devido a sua resistência à corrosão.

e) Na temperatura de 9,2 K, o nióbio torna-se um supercondutor, utilizado em diagnósticos por imagem, como ressonância magnética.

Resolução

Alternativa A. A propriedade de supercondutor elementar vale-se de baixas temperaturas, chamadas temperaturas criticas ou próximas de zero absoluto, o nióbio é o elemento que adquire supercondutividade a mais alta temperatura (9,2 K), em relação aos demais compostos, mas, ainda assim, corresponde a uma temperatura muito baixa, o equivalente a -263,95 °C. 

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