Une brève histoire de la découverte des éléments niobium et tantale

Niobiumet le tantale sont des éléments des 5e et 6e périodes du groupe VB du tableau périodique, avec des symboles d'élément NB et TA, les numéros atomiques 41 et 73, et les masses atomiques relatives 92.90638 et 180,9479, respectivement. Le niobium et le tantale sont rares métaux de point de fusion élevés dans les métaux non ferreux. Le niobium et le tantale ont des propriétés très similaires et sont appelées éléments similaires.

Diagramme de produit de niobium en tantale

 

Tige de niobium résistante à la corrosion

Plaque de niobium à haute température

Tube de niobium antioxydant

Tige de tantalum de haute pureté

Plaque de tantale résistante à la corrosion

Tube de tantale résistant à la température

La découverte du niobium et du tantale était due à la formation de la chimie en tant que science au milieu du XVIIIe siècle et à la croissance ultérieure de la chimie analytique en tant que sujet indépendant en science chimique. Le niobium et le tantale, comme certains autres éléments, ont également été découverts à partir de minerais nouvellement découverts par la recherche. En raison des propriétés extrêmement similaires de niobium et de tantale, il est difficile de les séparer complètement. Leur découverte a traversé un processus mystérieux et tortueux, ce qui a entraîné la découverte du phénomène intéressant de Niobium deux fois et d'avoir deux noms pendant longtemps.

En 1650, un minéral connu sous le nom de minerai de fer de niobium a été découvert dans le Connecticut, aux États-Unis, qui était noir foncé, transparent et avait une texture dorée. En 1753, la famille du premier gouverneur de l'État a offert le minéral au British Museum de Londres. En 1801, le chimiste britannique Charles Hatchett (1765-1847) a obtenu ce minéral du musée. Il a découvert un nouvel oxyde du minéral tout en l'étudiant et s'est rendu compte qu'il était confronté à l'occasion de découvrir un nouvel élément. Par conséquent, il a travaillé contre le temps pour terminer l'expérience pour déterminer les différentes propriétés du nouvel oxyde en seulement quatre mois, et a officiellement annoncé la découverte du nouvel élément à la Royal Society de Londres le 26 novembre de la même année. En commémoration de la découverte des Amériques par Columbus comme origine du minéral, il l'a nommée Columbium et a nommé le minéral Columbite.

En 1802, le chimiste suédois Ander Gustaf Ekeberg (1767-1813) a isolé un nouvel oxyde métallique tout en étudiant le minéral maintenant connu sous le nom de tantalite, découvert dans le village de Kimito, en Finlande, en 1746, et le minéral maintenant connu sous le nom de Yttrite, découvert à Ytterby, Suède. Cependant, toutes les tentatives de dissolution de cet oxyde ont échoué, et le nouveau composé a été nommé Tantale, le fils de Zeus dans la mythologie grecque, pour sa ténacité. Il a été puni par Zeus pour avoir révélé un secret: debout dans des eaux profondes du cou mais incapables de boire de l'eau et d'être sous un arbre fruitier. Incapable de manger des fruits et de souffrir de faim et de soif pour toujours, mais il a obstinément persévéré et s'est nommé Tantalum.

Bien qu'Eckberg croyait fermement que ce qu'il avait découvert était un nouvel élément. Cependant, en raison de sa description inexacte des propriétés du tantale, qui coexiste toujours avec le niobium et a des propriétés si similaires qu'elles sont difficiles à distinguer, cela était déroutant et a provoqué de nombreux chimistes célèbres à l'époque pour être impliqués dans le débat sur la question de savoir si les deux éléments étaient les mêmes. Certains chercheurs croient même qu'Eckberg n'a répété que la découverte de Colchicum. Ce débat a duré près de 40 ans jusqu'à ce que le chimiste allemand Heinrich Rose (1795-1864) le ait résolu pour la première fois en 1844. Il a analysé divers minéraux de niobium de tantale et a constaté qu'il y avait un autre nouvel élément en plus du molybdène à chaque fois. Ce nouvel élément a deux états de valence, +3 et +5, tandis que Tantalum n'a qu'un seul état de valence, +5. mais il croyait qu'il s'agissait d'un autre élément nouveau et l'a nommé niobium après sa fille similaire, niobe, la dieu de la déchirure, nb), pour indiquer son affinité similaire avec Tantalum. Cela donne à Niobium deux noms élémentaires.

The ultimate solution to the debate lies with JCG Marignac (1817-1894, discoverer of the rare earth elements yttrium and gadolinium), who first discovered during 1865-1866 that the vapor pressure of pentachlorides of niobium and tantalum was different, and that the solubility of potassium fluoride complexes of niobium and tantalum in dilute acid media was significantly différent. Il a également réussi à séparer le tantale et le niobium pour la première fois en utilisant la méthode de cristallisation pas à pas de sel de fluorure. Sa réalisation a également jeté les bases de la production ultérieure de métaux niobium et tantale. En 1907, le chimiste CW Balke (1880-1948) a été le premier à déterminer avec précision la masse moléculaire relative de niobium et de tantale après avoir étudié divers composés de niobium et de tantale, prouvant finalement que le niobium et le niobium sont le même élément. Les recherches de Polger ont ensuite conduit Carl Pfanstiehl, un Américain, pour établir la première usine de production de niobium et de tantale au monde - Pfanstiehl Com. Ine. L'entreprise a été renommée Fan Steel Products Com. INE en 1918 et arrêté la production en 1989.

Après avoir coexisté pendant près de cent ans, l'Union internationale pour la chimie théorique et appliquée (UI-PAC) a décidé en 1951 d'unifier son nom (symbole) en tant que niobium (NB). Mais l'Amérique du Nord utilise toujours le nom de Columbia à ce jour.

En 1866, le scientifique suédois CB Blérand a produit le niobium métallique pour la première fois en réduisant le chlorure de niobium avec de l'hydrogène. À la fin du 19e siècle, une méthode de production de niobium à partir d'oxydes a été découverte: la société française M'ASA a utilisé la réduction du carbone de l'oxyde de niobium dans une fournaise électrique pour produire du niobium métallique; Un autre scientifique, Goldschmit, a obtenu du niobium métallique par réduction de l'aluminium.

La production de tantale métal était antérieure à la niobium. En 1825, Berzelius a réduit le fluotalate de potassium avec du potassium métallique pour obtenir une poudre de tantale à faible pureté. En 1866, Ross a réduit le fluorotantalate de sodium avec du sodium métallique pour produire de la poudre de tantale de haute pureté