ไนโอเบียม หรือที่เรียกว่าโลหะชีวภาพ

ไนโอเบียมเป็นองค์ประกอบที่ 41 ของตารางธาตุ

ไนโอเบียมถูกแยกออกในปี พ.ศ. 2344 โดยนักเคมีชาวอังกฤษ แฮตเช็ตต์ ซึ่งกำลังศึกษาแร่เหล็กชิ้นหนึ่งที่บริติชมิวเซียมในลอนดอน และถูกผลิตโดยนักเคมีชาวสวิสเป็นครั้งแรกในปี พ.ศ. 2407 โดยการลดคลอไรด์ด้วยไฮโดรเจน และในปี พ.ศ. 2494 คณะกรรมการระบบการตั้งชื่อ ของสมาคมเคมีบริสุทธิ์และเคมีประยุกต์ระหว่างประเทศ (IUPAC) ตัดสินใจรวมชื่อของธาตุเข้ากับไนโอเบียม

ไนโอเบียมถูกนำมาใช้เพื่อผลิตเส้นใยสำหรับหลอดไส้ แต่ไม่นานก็ถูกแทนที่ด้วยทังสเตน ซึ่งมีจุดหลอมเหลวสูงกว่าและเหมาะสมกับการผลิตหลอดไส้มากกว่า ในปี 1920 มีการค้นพบว่าไนโอเบียมสามารถเพิ่มความแข็งแรงของเหล็กได้ ซึ่งนำไปสู่การผลักดันให้นำไปใช้ในเหล็ก และในความเป็นจริง การเพิ่มเพียง 0.03-0.05% ไนโอเบียมกับเหล็กทำให้กำลังรับผลผลิตของเหล็กเพิ่มขึ้น 30% หรือมากกว่า หรือมากกว่า. การเติมไนโอเบียมไม่ได้เปลี่ยนโครงสร้างของเหล็ก แต่จะรวมเข้ากับคาร์บอน ไนโตรเจน และซัลเฟอร์ในเหล็กเพื่อเปลี่ยนโครงสร้างจุลภาคของเหล็ก ไม่เพียงเท่านั้น ไนโอเบียมยังช่วยเพิ่มความเหนียวของเหล็ก ความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูง ความต้านทานการกัดกร่อน และลดอุณหภูมิการเปลี่ยนแปลงที่เปราะของเหล็ก ส่งผลให้มีความสามารถในการเชื่อมและคุณสมบัติการขึ้นรูปที่ดี

นักวิทยาศาสตร์ของ Bell Labs พบว่าโลหะผสมไนโอเบียม-ดีบุกยังคงสามารถรักษาคุณสมบัติของตัวนำยิ่งยวดในสภาพแวดล้อมของสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กแรงสูง และไนโอเบียมเป็นหนึ่งในอุณหภูมิวิกฤติที่สูงที่สุด ซึ่งทำให้โลหะผสมไนโอเบียมเป็นวัสดุตัวนำยิ่งยวดที่สำคัญที่สุดในปัจจุบัน

มีคนออกแบบรถไฟลอยฟ้าความเร็วสูง ชิ้นส่วนล้อของรถไฟติดตั้งแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวด ทำจากโลหะผสมที่มีไนโอเบียม ซึ่งสามารถสร้างสนามแม่เหล็กที่แข็งแกร่งและเสถียรได้ เพื่อให้รถไฟทั้งขบวนลอยอยู่บนรางที่ความสูงประมาณ 10 เซนติเมตร ไม่มีการเสียดสีระหว่างรถไฟกับรางอีกต่อไป จึงใช้กำลังน้อยมาก สามารถปล่อยให้รถไฟวิ่งด้วยความเร็วได้มากกว่า 500 กิโลเมตรต่อชั่วโมง วัสดุตัวนำยิ่งยวดของไนโอเบียมและไทเทเนียมยังถูกนำมาใช้เพื่อสร้างเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรง ซึ่งมีขนาดเล็ก น้ำหนักเบา ต้นทุนต่ำ และสร้างพลังงานได้มากกว่าเครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดเดียวกันถึง 100 เท่า

ไนโอเบียมยังครองตำแหน่งสำคัญในด้านการแพทย์ศัลยกรรม มีความทนทานต่อการกัดกร่อนดีเยี่ยม ไม่ทำปฏิกิริยากับของเหลวต่างๆ ในร่างกายมนุษย์ แต่ยังไม่ทำลายเนื้อเยื่อชีวภาพเลย ปรับให้เข้ากับวิธีการฆ่าเชื้อใดๆ ก็ได้ สามารถใช้ร่วมกับเนื้อเยื่ออินทรีย์สำหรับ เป็นเวลานานและไม่เป็นอันตรายอยู่ในร่างกายมนุษย์ ดังนั้น แผ่นไนโอเบียมจึงถูกใช้เพื่อชดเชยความเสียหายต่อกะโหลกศีรษะ ลวดไนโอเบียมถูกใช้เพื่อเย็บเส้นประสาทและเส้นเอ็น แถบไนโอเบียมถูกใช้เพื่อทดแทนกระดูกและข้อต่อที่หัก และใช้เส้นด้ายไนโอเบียมหรือตาข่ายไนโอเบียมที่ทำจากลวดไนโอเบียมเพื่อชดเชย เพื่อกล้ามเนื้อราวกับว่ามันเติบโตบนกระดูกจริง นี่คือเหตุผลว่าทำไมไนโอเบียมจึงถูกเรียกว่า "โลหะชีวภาพ"

ไนโอเบียมมีชั้นเวเลนซ์อิเล็กตรอนด้านนอกจำนวน 5 อิเล็กตรอน ดังนั้นจึงอุดมไปด้วยคุณสมบัติรีดอกซ์ ความจุของมันสามารถอยู่ในช่วงตั้งแต่ -1 ถึง +5 และเมื่อชั้นเวเลนซ์อิเล็กตรอนถูกเอาออกจนหมด จะเผยให้เห็นแกนคริปโตไนต์ที่เป็นมิตรต่อออกซิเจนสูง ซึ่งสามารถใช้เป็นตัวแปลงเฮไลด์ ตัวออกซิไดเซอร์ และแม้แต่กระตุ้นการทำงาน พันธะคาร์บอน-ไฮโดรเจน ผลการศึกษาเมื่อเร็วๆ นี้แสดงให้เห็นว่าคุณสมบัติการออกซิไดซ์อย่างแรงของไนโอเบียมเพนตะวาเลนต์สามารถนำมาใช้ในการทำให้ก๊าซพิษบริสุทธิ์ได้ และแม้แต่ก๊าซมัสตาร์ดที่น่าสะพรึงกลัวก็สามารถเปลี่ยนสภาพเป็นสารไม่เป็นพิษได้อย่างง่ายดายด้วยดินเหนียวไนโอเบียมซาโปไนต์

ในปี 2003 ชาวออสเตรียยังค้นพบศิลปะทางเคมีที่สวยงามที่เกี่ยวข้องกับไนโอเบียม พื้นผิวโลหะไนโอเบียมผ่านการชุบด้วยไฟฟ้าของฟิล์มไนโอเบียมออกไซด์สามารถหักเหได้ พื้นผิวมันเงา ความหนาที่แตกต่างกันของฟิล์มยังสามารถให้สีที่แตกต่างกันได้ ดังนั้นจึงทำให้มีสีที่แตกต่างกันมากมาย ของเหรียญซึ่งเพิ่มมูลค่าของนักสะสมของเหรียญเหล่านี้