Hanes Darganfyddiad Niobium

Feb 27, 2024

Wrth archwilio'r mwynau yn yr Amgueddfa Brydeinig ym 1801, roedd Charles Hatchett wedi'i gyfareddu gan sampl â label columbite. Roedd yn rhagdybio ei fod yn cynnwys metel newydd, ac roedd yn iawn. Cynhesodd ddarn o'r sampl gyda photasiwm carbonad, toddodd y cynnyrch i mewn i ddŵr, ac ar ôl ychwanegu asid cafodd waddod. Fodd bynnag, methodd triniaeth bellach hefyd â chynhyrchu'r elfen ei hun, a alwodd yn columbium ( coltan - hen gyfieithiad o'r elfen niobium ), a oedd yn hysbys ers blynyddoedd lawer.
Roedd eraill yn amheus o columbium, yn enwedig ar ôl darganfod tantalwm y flwyddyn ganlynol. Mae'r metelau hyn yn digwydd gyda'i gilydd mewn natur ac maent yn anodd eu gwahanu. Ym 1844 profodd y cemegydd Almaenig Heinrich Rose fod columbite yn cynnwys y ddwy elfen, a galwodd columbium ( coltan ) ar ôl niobium (niobium). "Columbium" ( columbium , symbol Cb ) oedd yr enw cynharaf a roddwyd gan Hatchett i elfen newydd. Mae'r enw wedi cael ei ddefnyddio'n helaeth yn yr Unol Daleithiau, lle cyhoeddodd Cymdeithas Cemegol America y papur olaf gyda "columbium" yn y teitl yn 1953; Defnyddiwyd "niobium" yn Ewrop, a phenderfynodd 15fed cyfarfod ICC yn Amsterdam yn 1949 ddefnyddio "niobium". Yn y 15fed cyfarfod ICC yn Amsterdam yn 1949, penderfynwyd yn olaf mai "niobium" fyddai enw swyddogol elfen 41. Y flwyddyn ganlynol, mabwysiadodd Undeb Rhyngwladol Cemeg Pur a Chymhwysol (IUPAC) y dynodiad hwn hefyd, gan ddod â chanrif i ben o enwi anghytundebau, er bod "columbium" wedi'i ddefnyddio'n gynharach. Roedd hwn yn gyfaddawd: dewisodd IUPAC "Twngsten" dros y "Wolfram" Ewropeaidd ar gyfer twngsten, yn unol â defnydd Gogledd America, a rhoddodd flaenoriaeth i ddefnydd Ewropeaidd ar gyfer niobium. Yn gyffredinol, mae cymdeithasau cemegol awdurdodol ac asiantaethau'r llywodraeth yn defnyddio IUPAC fel yr enw swyddogol, ond mae Arolwg Daearegol yr Unol Daleithiau, yn ogystal â sefydliadau megis y Sefydliad Metelegol a'r Sefydliad Metelau, yn dal i ddefnyddio'r hen enw "columbium".

Niobium RodNiobium RodNiobium Rod

 

 

Ar y pryd, nid oedd gwyddonwyr yn gallu gwahaniaethu columbium (niobium) yn effeithiol o tantalwm, sy'n debyg iawn o ran natur. 1809, cymharodd y fferyllydd Prydeinig William Hyde Wollaston ocsidau columbium a tantalwm, a chanfu fod dwysedd y ddau yn 5.918 g/cm3 a mwy na 16.6 g/cm3, yn y drefn honno; er gwaethaf y gwahaniaeth enfawr mewn gwerthoedd dwysedd, roedd yn dal i'w hystyried yn union yr un fath. roedd yn dal i'w hystyried yn sylweddau unfath. Gwrthododd cemegydd Almaenig arall, Heinrich Rose, y casgliad hwn ym 1846, gan honni bod dwy elfen arall yn bresennol yn y sampl tantalite gwreiddiol. Enwodd hwy yn "Niobium" ar ôl merch Tantalus, Niobe, duwies y dagrau, a'i fab Pelops, ar ôl y mythau Groegaidd "Niobium" (niobium) a "Pelopium". Roedd y gwahaniaeth rhwng tantalwm a niobium yn gynnil, ac mewn gwirionedd dim ond cymysgeddau niobium neu niobium-tantalum oedd yr "elfennau" newydd o ganlyniad i Pelopium, Ilmenium a Dianium.
Ym 1864, profodd Christian Wilhelm Blomstrand, Henri Edin St. Clair de Ville a Louis Joseph Troost yn bendant fod tantalwm a niobium yn ddwy elfen gemegol wahanol ac yn pennu'r fformiwlâu cemegol ar gyfer rhai o'r cyfansoddion cysylltiedig. Profodd y cemegydd Swisaidd Jean Charles Galissard de Marignac ymhellach ym 1866 nad oedd unrhyw elfennau eraill na Tantalum a Niobium. Fodd bynnag, nid tan 1871 y cyhoeddodd gwyddonwyr erthyglau ar Ilmenium.
Ym 1864, gwnaeth de Marignac y metel niobium cyntaf trwy leihau niobium clorid mewn nwy hydrogen. Er ei fod yn gallu paratoi metel niobium heb tantalwm ym 1866, nid tan ddechrau'r 20fed ganrif y dechreuodd niobium gael ei ddefnyddio'n fasnachol: yn ffilamentau bylbiau golau trydan. Cafodd Niobium ei ddiddymu'n raddol gan twngsten, a oedd â phwynt toddi uwch na niobium ac a oedd yn fwy addas ar gyfer ffilamentau lamp, ac yn y 1920au darganfuwyd y gellid defnyddio niobium i gryfhau dur, sef ei brif ddefnydd ers amser maith. Darganfu Eugene Kunzler o Bell Labs ac eraill fod tun niobium yn parhau i fod yn uwch-ddargludol o dan feysydd trydan a magnetig cryf, a oedd yn ei wneud y sylwedd cyntaf a allai wrthsefyll ceryntau uchel a meysydd magnetig, ac y gellid ei ddefnyddio mewn magnetau pŵer uchel a pheiriannau trydan. Arweiniodd y darganfyddiad hwn at gynhyrchu ceblau hir aml-linyn 20 mlynedd yn ddiweddarach. Roedd y ceblau hyn, wrth eu clwyfo'n goiliau, yn ffurfio electromagnetau mawr, pwerus a ddefnyddir mewn peiriannau cylchdroi, pedalau nwy gronynnau a synwyryddion gronynnau.
Cynhyrchwyd sampl pur o'r metel ym 1864 gan Christian Blomstrand, a sylweddolodd ostyngiad niobium clorid trwy ei gynhesu â hydrogen.