Nb · Élément 41 · Métal de transition
Un métal supraconducteur qui transporte le courant dans chaque aimant d’IRM sur Terre.
Structure
Il ne s’agit pas d’un diagramme de points sur des anneaux — mais d’un échantillon de Monte-Carlo de la véritable densité de probabilité |ψ|² pour chaque sous-couche occupée. Faites glisser pour faire pivoter. Le bleu et le violet indiquent les signes opposés de la fonction d’onde, ce qui rend la liaison possible.
Valeurs mesurées
Chaque barre indique où se situe le niobium parmi les 118 éléments pour cette propriété.
Sources : masses atomiques standard de l’IUPAC 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Les valeurs marquées ~ sont prédites plutôt que mesurées.
Même élément, neutrons différents
Tous les atomes de niobium ont le même nombre de protons, 41, et ne diffèrent que par leur nombre de neutrons : ces variantes sont ses isotopes. Le plus courant, Nb-93, a 52 neutrons et représente 100 % du niobium naturel.
| ISOTOPE | Neutrons | Abondance naturelle | Demi-vie | Mode de désintégration |
|---|---|---|---|---|
| Nb-93 le plus courant | 52 | 100 % | Stable | — |
Ici, le raccourci scolaire, masse atomique arrondie (92,906) moins numéro atomique, donne la même réponse : 52.
Données : IAEA Nuclear Data Section, LiveChart of Nuclides, évaluations des états fondamentaux, consultées le 10 octobre 2026. L’abondance est la part des atomes dans l’élément naturel ; un tiret signifie que l’isotope n’a pas d’abondance naturelle de référence.
Taille, à l’échelle
Rayon de 146 pm — soit 0,146 nm ; il en faudrait donc environ 3,42 millions côte à côte pour couvrir un millimètre.
Plage thermique
Entre 2750 K et 5017 K, le niobium est liquide : une plage de 2267 K.
Où il se trouve
Dans le tableau, le niobium occupe la période 5, groupe 5. Tous les éléments du groupe 5 possèdent le même nombre d’électrons externes, ce qui explique qu’ils se comportent de manière si similaire.
Autres métaux de transition
Tous les métaux de transitionL’histoire
Le niobium (Nb) est l’élément 41, un métal de transition mou, gris et ductile du groupe 5, situé entre le vanadium et le tantale. Il fond à 2 477 °C (2 750 K) et a une masse volumique de 8,57 g/cm³. En dessous de 9,25 K, il devient supraconducteur, à la température la plus élevée de tous les éléments à pression normale, et ses alliages niobium-titane et niobium-étain sont à la base des aimants supraconducteurs.
Le niobium possède 41 électrons répartis sur cinq couches, selon la distribution 2, 8, 18, 12, 1, avec la configuration [Kr] 4d⁴ 5s¹. Son état d’oxydation le plus courant est +5, comme dans le pentoxyde de niobium.
Le niobium naturel est constitué d’un seul isotope stable, le niobium-93.
En 1801, le chimiste anglais Charles Hatchett a analysé un minéral noir envoyé au British Museum depuis le Connecticut et y a trouvé un nouvel élément. Il l’a nommé columbium, d’après Columbia, nom poétique de l’Amérique.
En 1802, Anders Ekeberg a découvert le tantale, et en 1809 William Hyde Wollaston a conclu, à tort, que le columbium et le tantale étaient le même élément.
En 1844, Heinrich Rose a montré que les minerais de tantalite contenaient un second élément en plus du tantale et l’a nommé niobium, d’après Niobé, fille de Tantale dans la mythologie grecque. Christian Wilhelm Blomstrand a isolé le métal pour la première fois en 1864, et entre 1864 et 1866 Jean Charles Galissard de Marignac a prouvé que le niobium et le tantale étaient distincts.
Le columbium et le niobium se sont révélés être le même élément. L’IUPAC a adopté le nom de niobium en 1949, même si les métallurgistes américains ont continué à employer celui de columbium pendant des décennies.
Applications
Environ 90 % du niobium est utilisé sous forme de ferroniobium dans l’acier. L’ajout de quelques centièmes de pour cent donne des aciers faiblement alliés à haute résistance, plus résistants et plus tenaces pour un poids moindre, destinés aux oléoducs et gazoducs, aux carrosseries automobiles, aux ponts et aux bâtiments.
D’où il vient
20 mg/kg de la croûte terrestre · plus abondant que 73 % des éléments
Le niobium représente environ 20 parties par million de la croûte terrestre. Il est toujours associé au tantale, qui lui est chimiquement presque identique.
Le Brésil produit plus de 90 % du niobium mondial, et le Canada l’essentiel du reste (USGS). La majeure partie du niobium brésilien provient du gisement de carbonatite d’Araxá.
Manipulation
Le niobium métallique est peu toxique et est utilisé dans les implants et en bijouterie, car l’organisme le tolère bien. Certains composés du niobium, comme le pentachlorure de niobium, sont corrosifs et réagissent avec l’humidité en libérant du chlorure d’hydrogène. La poussière peut irriter les yeux et les poumons.
La poudre de niobium peut s’enflammer à l’air, et la poussière fine peut former des mélanges explosifs. Stocker les poudres au sec et à l’écart des sources d’inflammation, et combattre les feux de métaux avec un extincteur de classe D ou du sable sec.
Les principaux dangers des aimants au niobium viennent de leur environnement : les champs magnétiques intenses des aimants d’IRM et de recherche attirent les objets en fer, et l’hélium liquide qui les refroidit peut provoquer des brûlures par le froid et une asphyxie s’il s’échappe.
Pour aller plus loin
Réponses rapides
Le niobium (symbole Nb) est l’élément 41 du tableau périodique, un métal de transition de la période 5, groupe 5. Un métal supraconducteur qui transporte le courant dans chaque aimant d’IRM sur Terre. À température ambiante, c’est un solide.
[Kr] 4d⁴ 5s¹ ; elle comporte 5 couches occupées, avec la répartition 2, 8, 18, 12, 1.Le niobium fond à 2750 K (2476,9 °C) et bout à 5017 K (4743,9 °C). Cela le classe parmi les éléments les plus réfractaires — il reste solide à des températures qui vaporisent la plupart des métaux.
La masse atomique standard du niobium est de 92,906 u. Il s’agit d’une moyenne pondérée de ses isotopes présents naturellement, ce qui explique qu’elle soit rarement un nombre entier.
L’atome de niobium le plus courant, Nb-93, a 52 neutrons : son nombre de masse, 93, moins son numéro atomique, 41. Il représente 100 % du niobium naturel. Le raccourci scolaire, masse atomique arrondie (92,906) moins numéro atomique, donne le même résultat : 52.
La masse volumique du niobium est de 8,57 g/cm³. L’eau a une masse volumique de 1,0 g/cm³ ; un bloc de niobium est donc environ 8,6× plus lourd.
L’électronégativité du niobium sur l’échelle de Pauling est de 1,6. L’échelle va de 0,70 (le francium, qui attire le moins les électrons) à 3,98 (le fluor, qui les attire le plus). Les valeurs de cette plage intermédiaire tendent à former des liaisons covalentes plutôt que des liaisons fortement ioniques.
La découverte du niobium remonte à 1801 ; on la doit à Charles Hatchett. Origine du nom : Niobé, fille de Tantale.
Le niobium constitue environ 20 mg/kg de la croûte terrestre — peu courant, mais pas rare.