നയോബിയം – ഒരു ദിവസം ഒരു മൂലകം

ശാലിനി എൻ.ജി

അസിസ്റ്റന്റ് പ്രൊഫസർ നെഹ്‌റു കോളേജ്, കാഞ്ഞങ്ങാട്‌

ലൂക്ക – ആവര്‍ത്തനപ്പട്ടികയുടെ 150ാംവാര്‍ഷികത്തിന്റെ ഭാഗമായുള്ള ഒരു ദിവസം ഒരു മൂലകം (One day One Element) പംക്തി തുടരുന്നു.  ഇന്ന് നയോബിയത്തെ പരിചയപ്പെടാം.

വർത്തന പട്ടികയിൽ 41 ആം സ്ഥാനത്തുള്ള നയോബിയം. തനതായ സ്വഭാവ സവിശേഷതകളും ഉപയോഗങ്ങളും കൊണ്ട് ശ്രദ്ധ ആകർഷിക്കപെട്ട ഒരു സംക്രമണ മൂലകമാണ്. ഇൻകാൻഡസെൻറ് ലാമ്പുകളിൽ ഫിലമെൻറ് ആയി ആദ്യ കാലങ്ങളിൽ നയോബിയം ഉപയോഗിച്ചിരുന്നു; അങ്ങന ഒരു ഗാർഹിക ഘടകം എന്ന നിലയിലും നയോബിയം ശ്രദ്ധേയമായി. നാണയങ്ങൾ, ആഭരണങ്ങൾ, സൂപ്പർ കണക്ടറുകൾ, ഹഗ്ഡ് സ്റ്റീൽ, ഇമ്പ്ലാൻറ് ഉപകരണങ്ങൾ എന്നീ മേഖലകളിലെല്ലാം ഉപയാഗിക്കുന്നു  എന്നത് നയോബിയത്തിന്റ പ്രാധാന്യം വ്യക്തമാക്കുന്നു.

സവിശേഷതകൾ 

അറ്റോമിക നമ്പർ 41 ഉം മാസ്സ് നമ്പർ 92.906 ഉം ആയിട്ടുള്ള നയോബിയം ആവർത്തന പട്ടികയിൽ അഞ്ചാം ഗ്രൂപ്പിൽ ആണ്. ഇതിന്റെ രാസ സൂചകം Nb എന്നാണ്. ഇലൿട്രോണിക് വിന്യാസം – [Kr] 4d4 5s1.

ദ്രവണാങ്കം 2750K ഉം തിളനില 5017K ഉം ഉള്ള നയോബിയം സാന്ദ്രതയുള്ളതും, മൃദുവും, അടിച്ചു പരത്താനും, വലിച്ചു നീട്ടാനും കഴിയുന്നതുമായ ഇളം ചാര നിറത്തിലുള്ള ഒരു ലോഹമാണ്. കാഴ്ചയിൽ ഇതിനു സ്റ്റീലിനോട് സാമ്യമുണ്ട് .എന്നാൽ മിനുക്കിയാൽ ഇത് പ്ലാറ്റിനം പോലെ കാണപ്പെടുന്നു.

അന്തരീക്ഷ ഊഷ്മാവിൽ അധികനേരം തുറന്നു വച്ചിരുന്നാൽ ഇതിന്റെ  പ്രതലത്തിൽ ഒരു ഇളം നീല നിറം കാണപ്പെടുന്നു. ഉപരിതലത്തിൽ ഓക്സൈഡ് പാളി ഉണ്ടാക്കുന്നത് കൊണ്ടാണിത്. ഇത് നാശനത്തെ പ്രതിരോധിക്കാന്‍ സഹായിക്കുന്നു. സാധാരണ ഊഷ്മാവിൽ ആസിഡുകളോടും അക്വാറീജിയയോട് പോലും നിഷ്ക്രിയമാണെങ്കിലും ചൂടുള്ളതും ഗാഢവുമായ ആസിഡുകളും ബേസുകളും നയോബിയവുമായി പ്രതിപ്രവർത്തിക്കും. പ്രധാനപ്പെട്ട അഞ്ചു റിഫ്രാക്ടറി ലോഹങ്ങളിൽ ഒന്നാണ് ഇത്. മറ്റുള്ളവ ടങ്സ്റ്റൻ, മോളിബ്ലിനം , ടാന്റലം, റീനിയം എന്നിവയാണ്.

ചരിത്രം

നയോബിയത്തിന്റെ ചരിത്രം വളരെ രസകരമാണ്. രണ്ടു പ്രാവശ്യം കണ്ടെത്തപ്പെട്ട ഒരു മൂലകമാണിത്. 1801 ഇൽ ചാൾസ് ഹാച്ചറ്റ് ആണ് ഇത് ആദ്യം കണ്ടെത്തിയത്. എന്നാൽ അദ്ദേഹം അതിനു കൊളംബിയം എന്നാണ് പേരിട്ടത്.

ചാൾസ് ഹാച്ചറ്റ്

കൊളംബയ്റ്റ് എന്ന് അയിരിൽ  നിന്ന് വേര്‍തിരിച്ചെടുത്തതിനാലാണ് ആ പേര് നൽകിയത്. പിന്നീട് 1844 ഇൽ ഹെന്റിക് റോസ് അത് വീണ്ടും കണ്ടെത്തുകയും നയോബിയം എന്ന് നാമകരണം ചെയ്യുകയും ചെയ്തു. കുറെ കാലങ്ങളോളം അമേരിക്കയിൽ കൊളംബിയം എന്ന പേരിലും യൂറോപ്പിൽ നയോബിയം എന്ന പേരിലുമാണ് ഈ ലോഹം അറിയപ്പെട്ടത്. പേരിലുള്ള ഈ ആശയകുഴപ്പം അവസാനിപ്പിക്കാൻ ഐ. യു. പി. എ. സി. 1949 ഇൽ ഔദ്യോഗികമായി നയോബിയം എന്ന് പേര് നൽകി.

ആവർത്തന പട്ടികയിൽ ടാന്റലത്തിനു തൊട്ടു മുകളിൽ ആണ് നയോബിയത്തിന്റെ സ്ഥാനം, മാത്രമല്ല സ്വഭാവ ഗുണങ്ങളിൽ ഇവ രണ്ടും വളരെയധികം സാദൃശ്യം കാണിക്കുന്നു. ഗ്രീക്ക് ദേവനായ ടാന്റലസിന്റെ  പേരിൽ നിന്നാണ് ടാന്റലത്തിനു ആ പേര് കിട്ടിയത്. അതുകൊണ്ടു തന്നെ ടാന്റലസിന്റെ മകളായ നിയോബിന്റെ പേരിൽ നിന്ന് നാമകരണം ചെയ്തത് തികച്ചും അനുയോജ്യമാണ്.

വിൽഹം ബ്ലോംസ്റ്റാൻഡ്  (1826-1897)

 ശുദ്ധമായ നയോബിയം ആദ്യമായി വേർതിരിച്ചെടുത്ത് 1864 ഇൽ ക്രിസ്ത്യൻ വിൽഹം ബ്ലോംസ്റ്റാൻഡ് ആണ്. പ്രകൃതിയിലെ അഥവാ ഭൂവൽക്കത്തിലെ സാനിധ്യത്തിൽ 34-‍ാം സ്ഥാനമാണ് നിയോബിയത്തിനുള്ളത്. നയോബിയം പൊതുവെ സംയുക്തങ്ങളായാണ് കാണപ്പെടുന്നത്. ഇതിന്റെ ഒട്ടുമിക്ക ധാതുക്കളിലും ടാന്റലവും കാണപ്പെടാറുണ്ട്. കാനഡ, ബ്രസീൽ, നൈജീരിയ എന്നിവിടങ്ങളിലാണ് നയോബിയം നിക്ഷേപം കൂടുതലായും കാണപ്പെടുന്നത്.

കൊളംബയ്റ്റ്, ടാന്റലൈറ്റ്, പെറോക്ലോർ എന്നീ ആയിരുകളാണ് പ്രധാനമായും നയോബിയത്തിന്റെ സംസ്കരണത്തിനായി ഉപയോഗിക്കുന്നത്. സ്ഥിരതയുള്ള ഐസോടോപ്പായ Nb- 93 ആയിട്ടാണ് ഇത് പ്രകൃതിയിൽ കാണപ്പെടുന്നത്.

നിർമാണ പ്രവർത്തനം

നയോബിയം ഉല്പാദനത്തിലെ പ്രധാന സങ്കീർണത ടാന്റലത്തിൽ നിന്നുള്ള വേർതിരിക്കലാണ്. മറ്റു ധാതുക്കളിൽ നിന്ന് വേർപെടുത്തിയതിനു ശേഷം ലഭിക്കുന്ന ടാന്റലത്തിന്റെയും നയോബിയത്തിന്റെയും മിശ്രിത ഓക്സൈഡുകളെ ഹൈഡ്രോഫ്ലൂറിക് ആസിഡുമായി പ്രതിപ്രവർത്തിപ്പിക്കുന്നു .

അതിനുശേഷം നയോബിയത്തിന്റെയും ടാന്റലത്തിന്റെയും ഫ്ലൂറൈഡുകളെ വെള്ളത്തിന്റെ സാനിധ്യത്തിൽ അമോണിയയുമായി പ്രതിപ്രവർത്തിപ്പിച്ചു പെന്റോക്സൈഡ് ആക്കി മാറ്റുന്നു.

നയോബിയം പെന്റോക്സൈഡിന്റെ നിരോക്സികരണത്തിനു നിരവധി മാർഗങ്ങളുണ്ട്. അതിൽ പ്രധാനമാണ് അലുമിനോ തേർമിക് പ്രതിപ്രവർത്തനം.

ആവശ്യത്തിനനുസരിച്ചു  നയോബിയം വീണ്ടും ശുദ്ധീകരിക്കാം. 

നയോബിയം തകിട്‌

ഐസോടോപ്പ്

അറ്റോമിക ഭാരം 81 മുതൽ 113 വരെ ഉള്ള നിരവധി ഐസോടോപ്പുകൾ നിർമിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ടെങ്കിലും ഏറ്റവും സ്ഥിരതയുള്ളത് Nb-92 വിനാണ്. ഇതിന്റെ അർദ്ധായുസ്സ് 34.7 മില്യൺ വർഷങ്ങൾ ആണ് . അർദ്ധായുസ്സ് 30 മില്ലി സെക്കൻഡ് മാത്രമുള്ള Nb – 113 ആണ് ഏറ്റവും സ്ഥിരത കുറഞ്ഞത്.

സംയുക്തങ്ങൾ

+5 മുതൽ 1 വരെ എല്ലാ ഓക്സികരണാവസ്ഥയും  നയോബിയം കാണിക്കുന്നുണ്ടെങ്കിലും +5 ആണ് ഏറ്റവും സാധാരണയായി കാണിക്കുന്നത്.+5 (Nb2O5), +4 (NbO2), +3 (Nb2O3), +2 (NbO). എന്നിവയൊക്കെ നയോബിയത്തിന്റെ ഓക്സൈഡുകളാണ്. നയോബിയം  സൾഫൈഡും വളരെ സാധാരണമാണ്. നയോബിയം പെൻഡാ-ഫ്ലൂറൈഡിനു വെള്ളനിറവും നയോബിയം  പെൻഡാ-ക്ലോറൈഡിനു മഞ്ഞ നിറവുമാണ്. എന്നാൽ ടെട്രാ ഹാലൈഡുകൾ Nb-Nb ബന്ധനമുള്ള ഇരുണ്ട നിറത്തോടു കൂടിയ പോളിമറുകളാണ്. നയോബിയം കാർബൈഡ്, നയോബിയം നൈട്രൈഡ് എന്നിവ മറ്റു പ്രധാന സംയുക്തങ്ങളാണ്.

ഉപയോഗങ്ങൾ

  • ഉയർന്ന താപ പ്രതിരോധന ശേഷിയുള്ള ലോഹ സങ്കരങ്ങൾ, ഒപ്റ്റിക്സ്, സൂപ്പർ കണ്ടക്ടറുകൾ എന്നിവ നിര്‍മ്മിക്കലാണ് നയോബിയത്തിന്റെ പ്രധാന ഉപയോഗങ്ങൾ.
  • A3 Tesla MRI സ്‌കാനറിൽ നിയോബിയം സൂപ്പർ കണ്ടക്റ്റിവിറ്റിയുള്ള ലോഹസങ്കരം ഉപയോഗിക്കുന്നു. കടപ്പാട്: വിക്കിപീഡിയ
  • ഹൈ ഗ്രേഡ് സ്റ്റീൽ നിർമാണത്തിനാണ് നയോബിയം കൂടുതലായും ഉപയോഗിക്കുന്നത്. ഇത് ഓട്ടോമൊബൈൽസിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു. 
  • നയോബിയം ടൈറ്റാനിയം അലോയിയും  നിക്കൽ, അയേൺ, കോബാൾട് എന്നിവയുമായി ചേർന്നുള്ള ലോഹ സങ്കരങ്ങളും ജെറ്റ് എൻജിന്റെയും റോക്കറ്റിന്റെയും ചില ഭാഗങ്ങൾ നിർമിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഇൻകോണേൽ -718 എന്നത് നയോബിയത്തിന്റെ ഒരു സൂപ്പർ അലോയ് ആണ്. ഇതിൽ നയോബിയത്തിനു പുറമെ നിക്കൽ, ക്രോമിയം, അയേൺ, മോളിബ്ഡിനം, ടൈറ്റാനിയം, അലുമിനിയം എന്നിവയും അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു.
  • 89 % നയോബിയം 10 % ഹാഫ്നിയം 1 % ടൈറ്റാനിയം എന്നിവ അടങ്ങിയ ലോഹ സങ്കരം റോക്കറ്റിന്റെ നോസിൽ ഉണ്ടാക്കാനുപയോഗിക്കുന്നു. അപ്പോളോ ലൂണാർ മൊഡ്യൂളിന്റെ മിസൈൽ നിർമിച്ചിരിക്കുന്നത് ഈ ലോഹ സങ്കരം ഉപയോഗിച്ചാണ്.
  • വളരെ താഴ്ന്ന ഉക്ഷ്മാവിൽ നയോബിയം ഒരു സൂപ്പർ കണ്ടക്ടറാണ്. Nb-Ge , Nb-Sn, Nb-Ti എന്നീ ലോഹ സങ്കരങ്ങൾ സൂപ്പർ കണ്ടക്റ്റിംഗ് കാന്തങ്ങളുണ്ടാക്കാന്‍ ഉപയോഗിക്കുന്നു.
  • ടൈപ്പ് 11 സൂപ്പർ കണ്ടക്ടറായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഇവ മാഗ്നറ്റിക് റെസൊണൻസ് ഇമേജിങ്, ന്യൂക്ലിയർ മാഗ്നറ്റിക് റെസൊണൻസ് ഉപകരണങ്ങൾ, പാർട്ടികൾ ആക്സിലറേറ്റർ എന്നിവയിലെല്ലാം ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഇത്തരത്തിലുള്ള 600 ടൺ സൂപ്പർ കണ്ടക്ടിംഗ് സ്റ്റാൻഡുകളാണ് ലാർജ് ഹാഡ്രോൺ കൊളൈഡറിൽ ഉപയോഗിച്ചിട്ടുള്ളത്.
  • ഫെറോഇലൿട്രിക് സ്വഭാവം കാണിക്കുന്ന ലിഥിയം നിയോബൈറ്റ് മൊബൈൽ ഫോണുകളിലും ഒപ്റ്റിക്കൽ മോഡുലേറ്ററുകളിലുമെല്ലാം ഉപയോഗിക്കുന്നു. കൂടാതെ ഉയർന്ന റിഫ്രാക്ടിവ് ഇൻഡക്സ് ഉള്ള ഗ്ലാസ്സുകളുടെ നിർമാണത്തിനും നയോബിയം ഉപയോഗിക്കുന്നു. കോശങ്ങളുമായി പ്രതിപ്രവർത്തിക്കാത്തതുകൊണ്ട് പേസ്മേക്കർ പോലുള്ള ആന്തരികമായി സ്ഥാപിക്കുന്ന ഉപകരണങ്ങളിലും ഉപയോഗിക്കുന്നു. സ്വർണത്തിന്റെയും വെള്ളിയുടെയും കൂടെ ചേർത്ത് സ്മാരക നാണയങ്ങൾ നിർമിക്കാൻ നയോബിയം ഉപയോഗിച്ചുവരുന്നു. വിവിധ നിറങ്ങൾ നല്കാൻ കഴിയുമെന്നതാണ് ഇതിന്റെ പ്രത്യേകത.
  • അക്രിലിക് അസിഡിന്റെ നിർമാണത്തിൽ ഇത് ഉൽപ്രേരകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. നിയോബിയം കാർബൈഡ് കട്ടിങ് ടൂളായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. അലർജനിക് സ്വഭാവം വളരെ കുറവായതിനാല്‍ (Hypo Allergenic) നയോബിയം ആഭരണ നിർമാണത്തിന് ധാരാളമായി ഉപയോഗിച്ച് വരുന്നു.

വളരെ അപൂർവം ചില സസ്യങ്ങളിൽ തീരെ ചെറിയ തോതിൽ നിയോബിയത്തിന്റെ അംശം കാണാറുണ്ട്, പ്രത്യേകിച്ചും ചില പായലുകളിലും ലൈകണുകളിലും. നയോബിയം സംയുക്തങ്ങൾ ചെറിയ തോതിൽ കണ്ണിനും തൊലിയിലും ചൊറിച്ചിൽ ഉണ്ടാക്കാറുണ്ടെങ്കിലും, മനുഷ്യന് ഹാനികരമാണെന്നുള്ള റിപ്പോർട്ടുകൾ ഒന്നും തന്നെയില്ല.

 

Leave a Reply