Niobio (Nb): cos'è, a cosa serve e dove si trova

Il niobio (Nb) è l'elemento chimico di numero atomico 41 appartenente al gruppo 5 della tavola periodica.

È un metallo di transizione disponibile in natura allo stato solido, scoperto nel 1801 dal chimico britannico Charles Hatchett.

I minerali che contengono niobio sono rari nel mondo, ma abbondanti in Brasile, il paese con le maggiori riserve di questo metallo.

Grazie alle sue proprietà, all'elevata conduttività e alla resistenza alla corrosione, questo elemento ha molte applicazioni che vanno dalla produzione di acciaio alla produzione di razzi.

Successivamente, introdurremo questo elemento chimico e le caratteristiche che lo rendono così importante.

Cos'è il niobio?

Il niobio è un metallo refrattario, cioè è molto resistente al calore e all'usura.

I metalli in questa classe sono: niobio, tungsteno, molibdeno, tantalio e renio, con il niobio che è il più leggero di tutti.

Il niobio si trova in natura nei minerali, solitamente legati ad altri elementi, principalmente il tantalio, in quanto i due hanno proprietà fisico-chimiche molto simili.

Questo elemento chimico è classificato come metallo di transizione nella tavola periodica. È brillante, di bassa durezza, con bassa resistenza al passaggio di corrente elettrica e resistente alla corrosione.

Proprietà fisiche del niobio

stato fisico	solido a temperatura ambiente
colore e aspetto	grigio metallizzato
Densità	8.570 g/cm^3
Punto di fusione	2468°C
Punto di ebollizione	4742 °C
Struttura cristallina	Cubico a corpo centrato - CCC
conduttività termica	54,2 W m^-1 K^-1

Proprietà chimiche del niobio

Classificazione	Metallo di transizione
numero atomico	41
Bloccare	d
Gruppo	5
L'andamento del tempo	5
peso atomico	92.90638 u
raggio atomico	1,429 Å
ioni comuni	Nb^5^+ e Nb^3^+
elettronegatività	1.6 Pauling

Il vantaggio principale dell'utilizzo di questo metallo è che solo una quantità, in grammi, di questo elemento può modificare una tonnellata di ferro, rendendo il metallo più leggero, resistente alla corrosione e altro ancora efficiente.

Dove si trova il niobio?

Rispetto ad altre sostanze presenti in natura, il niobio ha una bassa concentrazione, nella proporzione di 24 parti per milione.

Questo metallo si trova nei seguenti paesi: Brasile, Canada, Australia, Egitto, Repubblica Democratica del Congo, Groenlandia, Russia, Finlandia, Gabon e Tanzania.

Niobio in Brasile

Negli anni '50, il più grande giacimento di minerale di pirocloro, contenente questo metallo, fu scoperto in Brasile dal geologo brasiliano Djalma Guimarães.

La grande quantità di minerali che contengono niobio si trova in Brasile, il più grande produttore mondiale, che detiene oltre il 90% delle riserve di metallo.

Le riserve esplorate si trovano negli stati di Minas Gerais, Amazonas, Goiás e Rondônia.

minerali di niobio

Il niobio si trova in natura sempre legato ad altri elementi chimici. Sono già note più di 90 specie minerali contenenti niobio e tantalio in natura.

Nella tabella sottostante possiamo vedere alcuni dei minerali che contengono niobio, le principali caratteristiche e il contenuto di niobio disponibile in ciascun materiale.

tantalite columbite
Composizione:	(Fe, Mn)(Nb, Ta)2oh6
Contenuto di niobio (massimo):	76% di Nb2oh5
Caratteristiche:	Minerale ortorombico Densità relativa variabile da 5,2 a 8,1 g/cm^3 Forma strutture simili, in cui tantalio e niobio si sostituiscono in tutte le proporzioni.

piroclorito
Composizione:	(A2,Qui)2(Nb, Ti)(O, F)7
Contenuto di niobio (massimo):	71% di Nb2oh5
Caratteristiche:	Minerale isometrico di portamento ottaedrico Densità relativa di 4,5 g/cm^3 Ha la varietà bariopyrochlor, che include l'elemento bario nella sua composizione.

Loparite
Composizione:	(C, Na, C)2(Ti, Nb)2oh6
Contenuto di niobio (massimo):	20% di Nb2oh5
Caratteristiche:	Minerale da granulare a fragile Densità 4,77 g/cm^3 Cristallizza nel sistema isometrico

esplorazione del niobio

I minerali di niobio subiscono trasformazioni fino alla formazione dei prodotti che verranno commercializzati.

Le fasi del processo possono essere riassunte come:

1. Estrazione
2. concentrazione di niobio
3. Raffinazione del niobio
4. Prodotti al niobio

L'estrazione avviene dove ci sono riserve di minerale, che vengono estratte utilizzando esplosivi e trasportate da cinghie dove avviene la fase di concentrazione.

La concentrazione si verifica con la rottura del minerale, la macinazione rende i cristalli del minerale molto più fini e l'uso del separazione magnetica le frazioni di ferro vengono rimosse dal minerale.

Nella raffinazione del niobio si ha la rimozione di zolfo, acqua, fosforo e piombo.

Uno dei prodotti contenenti niobio è la lega ferro-niobio, che viene prodotta secondo la seguente equazione:

Questo processo è chiamato alluminotermia in cui il concentrato di minerale viene miscelato in reattori con rottami di ferro o ossido di ferro.

Gli ossidi metallici reagiscono con l'alluminio ad alte temperature, generando il prodotto di interesse.

I prodotti al niobio più commercializzati sono:

• Concentrati di niobio: una base che contiene il 58% di Nb₂oh₅.
• Lega ferro-niobio: contiene il 65% di niobio.
• Ossido di elevata purezza: utilizzato nella produzione di materiali speciali.

A cosa serve il niobio?

Le caratteristiche del niobio rendono questo elemento sempre più desiderabile e dalle innumerevoli applicazioni.

Dalla sua scoperta nel 1905, le applicazioni del niobio iniziarono a essere studiate, quando il chimico tedesco Werner von Bolton produsse l'elemento in forma pura.

Gli anni '50 rappresentarono una grande ricerca per le applicazioni del niobio, in quanto fino ad allora non era prodotto su larga scala.

Durante questo periodo, la guerra fredda ha suscitato interesse per questo metallo da utilizzare nei componenti aerospaziali.

Di seguito è riportato un elenco dei modi in cui viene utilizzato il niobio.

Leghe metalliche

L'aggiunta di niobio ad una lega ne aumenta la temprabilità, cioè la capacità di indurire se esposta al calore e poi raffreddata. Pertanto, il materiale contenente niobio può essere sottoposto a specifici trattamenti termici.

L'affinità del niobio con il carbonio e l'azoto favorisce le proprietà meccaniche della lega, aumentando ad esempio la resistenza meccanica e la resistenza all'usura abrasiva.

Questi effetti sono benefici in quanto possono estendere le applicazioni industriali di una lega.

L'acciaio, ad esempio, è una lega metallica formata da ferro e carbonio. L'aggiunta di niobio a questa lega può avere vantaggi per:

• Industria automobilistica: produrre un'auto più leggera e resistente agli urti.
• Costruzione: migliora la saldabilità dell'acciaio e conferisce malleabilità.
• Industria delle condutture di trasporto: Consente costruzioni con pareti più sottili e diametri maggiori, senza compromettere la sicurezza.

superleghe

La superlega è una lega metallica con elevata resistenza alle alte temperature e resistenza meccanica. Le leghe contenenti niobio rendono questo materiale utile nella fabbricazione di turbine aeronautiche o nella produzione di energia.

Il vantaggio di operare ad alte temperature fa sì che le superleghe compongano motori a reazione ad alte prestazioni.

magneti superconduttori

La superconduttività del niobio fa sì che i composti di niobio-germanio, niobio-scandio e niobio-titanio vengano utilizzati in:

• Scanner di macchine per risonanza magnetica.
• Acceleratori di particelle come il Large Hadron Collider.
• Rilevazione della radiazione elettromagnetica e studio della radiazione cosmica da parte di materiali contenenti nitrito di niobio.

ossidi

Altre applicazioni per il niobio sono sotto forma di ossidi, principalmente Nb₂oh₅. Gli usi principali sono:

• lenti ottiche
• Condensatori ceramici
• Sensori di pH
• parti del motore
• Gioielleria

Storia e scoperta del niobio

Nel 1734 alcuni minerali appartenenti a una collezione personale di John Winthrop furono portati dall'America in Inghilterra e questi oggetti facevano parte della collezione del British Museum di Londra.

Dopo essersi unito alla Royal Society, il chimico britannico Charles Hatchett si è concentrato sullo studio della composizione dei minerali disponibili al museo. Fu così che, nel 1801, isolò un elemento chimico, sotto forma di ossido, e lo chiamò columbio e il minerale da cui veniva estratto columbite.

Nel 1802, il chimico svedese Anders Gustaf Ekeberg riportò la scoperta di un nuovo elemento chimico e lo chiamò tantalio, in riferimento al figlio di Zeus nella mitologia greca.

Nel 1809, il chimico e fisico inglese William Hyde Wollaston analizzò questi due elementi e osservò che avevano caratteristiche molto simili.

Per questo motivo, dal 1809 al 1846, colombio e tantalio furono considerati lo stesso elemento.

Più tardi, il mineralogista e chimico tedesco Heinrich Rose, studiando il minerale di columbite, notò che era presente anche il tantalio.

Rose trovò la presenza di un altro elemento, simile al tantalio e lo chiamò Niobius, in riferimento a Niobe, figlia di Tantalo, della mitologia greca.

Nel 1864, lo svedese Christian Bromstrand riuscì a isolare il niobio da un campione di cloruro riscaldato in un'atmosfera di idrogeno.

Nel 1950, l'Unione di chimica pura e applicata (IUPAC) approvò niobio come nome ufficiale, piuttosto che columbio, poiché erano lo stesso elemento chimico.

Riepilogo del niobio

Elemento chimico: niobio
Simbolo	Nb	Scopritore	Charles Hatchett
numero atomico	41	massa atomica	92.906 u
Gruppo	5	L'andamento del tempo	5
Classificazione	Metallo di transizione	Distribuzione elettronica	[Kr]4d^35s^2
Caratteristiche	metallo refrattario Solido, duttile e malleabile alta conduttività Resistente alla corrosione
Minerali principali	Columbite-tantalite: 76% di contenuto di Nb2oh5 Piroclorito: 71% di contenuto di Nb2oh5 Loparite: 20% di contenuto di Nb2oh5
Prodotti Principali	Concentrato di niobio Lega ferro-niobio Ossido di niobio ad elevata purezza
applicazioni	Leghe metalliche: edilizia civile e trasporti Superleghe: aeroplani e turbine a razzo Magneti superconduttori: macchine a risonanza magnetica Ossidi: gioielli in diversi colori
Evento	Nel mondo	Brasile Canada Australia Egitto Repubblica Democratica del Congo Groenlandia Russia Finlandia Gabon Tanzania.
In Brasile	Minas Gerais amazzoni Goiás Rondônia

Esercizi di Enem e esami di ammissione

1. (Enem/2018) Nella mitologia greca, Niobia era la figlia di Tantalo, due personaggi noti per la loro sofferenza. L'elemento chimico con numero atomico (Z) uguale a 41 ha proprietà chimiche e fisiche così simili all'elemento con numero atomico 73 da essere confuse.

Pertanto, in onore di questi due personaggi della mitologia greca, a questi elementi sono stati dati i nomi di niobio (Z = 41) e tantalio (Z = 73). Questi due elementi chimici hanno acquisito grande importanza economica nella metallurgia, nella produzione di superconduttori e in altre applicazioni industriali di fascia alta, proprio per le proprietà chimiche e fisiche comune ad entrambi.

_{KEAN, S. Il cucchiaio che scompare: e altre storie vere di follia, amore e morte per elementi chimici. Rio de Janeiro: Zahar, 2011 (adattato).}

L'importanza economica e tecnologica di questi elementi, per la somiglianza delle loro proprietà chimiche e fisiche, è dovuta a

a) hanno elettroni nel sottolivello f.
b) essere elementi di transizione interna.
c) appartengono allo stesso gruppo della tavola periodica.
d) hanno i loro elettroni più esterni ai livelli 4 e 5, rispettivamente.
e) trovarsi rispettivamente nella famiglia delle terre alcaline e alcaline.

Vedi risposta

Alternativa corretta: c) appartengono allo stesso gruppo sulla tavola periodica.

La tavola periodica è organizzata in 18 gruppi (famiglie), dove ogni gruppo riunisce elementi chimici con proprietà simili.

Queste somiglianze si verificano perché gli elementi di un gruppo hanno lo stesso numero di elettroni nel guscio di valenza.

Effettuando la distribuzione elettronica e sommando gli elettroni dal sottolivello più energetico al sottolivello più esterno troviamo il gruppo a cui appartengono i due elementi.

Niobio
Distribuzione elettronica	1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^10 4p^65s^2 4d^3
somma di elettroni	più energico + più esterno 4d^3 + 5s^2= 5 elettroni
Gruppo	5

tantalio
Distribuzione elettronica	1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^10 4p^6 5s^2 4d^10 5p^66s^2 4f^145 D^3
somma di elettroni	più energico + più esterno 5 D^3 + 6s^2 = 5 elettroni
Gruppo	5

Gli elementi niobio e tantalio:

• Appartengono allo stesso gruppo sulla tavola periodica.
• Hanno i loro elettroni più esterni ai livelli 5 e 6, rispettivamente, e quindi si trovano nel quinto e sesto periodo.
• Hanno elettroni nel sottolivello d e, quindi, sono elementi di transizione all'esterno.

2. (IFPE/2018) Il Brasile è il più grande produttore mondiale di niobio, rappresentando oltre il 90% della riserva di questo metallo. Il niobio, simbolo Nb, viene utilizzato nella produzione di acciai speciali ed è uno dei metalli più resistenti alla corrosione e alle temperature estreme. Il composto Nbb₂oh₅ è il precursore di quasi tutte le leghe e i composti di niobio. Spuntare l'alternativa con la massa richiesta di Nb₂oh₅ per ottenere 465 grammi di niobio. Dato: Nb = 93 g/mol e O = 16 g/mol.

a) 275 g
b) 330 g
c) 930 g
d) 465 g
e) 665 g

Vedi risposta

Alternativa corretta: e) 665 g

Il composto precursore del niobio è l'ossido di Nb₂oh₅ e il niobio utilizzato nelle leghe è nella forma elementare Nb.

Abbiamo quindi la seguente relazione stechiometrica:

1 mole di Nb₂oh₅ genera 2 moli di Nb, poiché l'ossido di niobio è formato da 2 atomi di questo metallo.

1° passaggio: calcolare il numero di moli di niobio prodotte che corrisponde a 465 g.

Se dal calcolo abbiamo visto che la massa di niobio corrisponde a 5 moli, allora il numero di moli di Nb₂oh₅ utilizzato è la metà di questo valore, perché:

2° passo: calcolare la massa molare dell'ossido di niobio.

3° passo: calcolare la massa di ossido di niobio che corrisponde a 2,5 moli.

3. (UECE/2015) Il Brasile detiene il 98% delle riserve mondiali di niobio, che ha numerose applicazioni industriali come, ad esempio, nella produzione di gioielli, impianti iperallergenici, elettroceramica, magneti superconduttori, macchine a risonanza magnetica, leghe metalliche, monete speciali e nella produzione di acciaio. Per il niobio, rivedere le affermazioni di seguito e selezionare l'unica vera alternativa.

a) Il suo elettrone differenziale si trova nel penultimo guscio.
b) È un elemento rappresentativo.
c) La sua elettronegatività è inferiore a quella del vanadio.
d) Appartiene al quarto periodo della tavola periodica.

Vedi risposta

Alternativa corretta: a) Il suo elettrone differenziale si trova nel penultimo guscio.

Quando si esegue la distribuzione elettronica del niobio, è possibile vedere che il suo elettrone differenziale si trova nel penultimo guscio.

Poiché ha l'elettrone differenziale nel sottolivello d, è un elemento di transizione esterno.

Poiché il suo livello più esterno è nel quinto strato, il niobio si trova nel quinto periodo della tavola.

L'elettronegatività è la proprietà relativa alla capacità dell'elemento di attrarre elettroni e varia a seconda della raggio atomico: minore è il raggio atomico, maggiore è l'attrazione per gli elettroni e, quindi, maggiore è la elettronegatività.

Consultando la tabella con i valori di elettronegatività, è possibile notare che niobio e vanadio hanno valori prossimi a 1,6 Pauling.

4. (UEA/2014) L'isotopo naturale del niobio è il ⁹³N.b. Il numero di neutroni in questo isotopo è

a) 41.
b) 52.
c) 93.
d) 134.
e) 144.

Vedi risposta

Alternativa corretta: b) 52.

Gli isotopi sono atomi di un elemento chimico con diverso numero di massa.

La massa atomica corrisponde alla somma dei protoni e dei neutroni di un elemento.

Il numero di protoni rappresenta il numero atomico dell'elemento chimico e per gli isotopi non cambia.

Pertanto, la variazione di massa degli isotopi si verifica a causa del diverso numero di neutroni.

Se il numero atomico del niobio è 41, il numero di neutroni è dato dal calcolo:

5. (IFMG/2015) L'elemento chimico niobio, Nb, prende il nome dalla dea greca Niobe. Il Brasile è il più grande produttore mondiale di metallo, rappresentando il 75% della produzione. A causa della stabilità termica delle sue leghe, il niobio viene utilizzato nella produzione di leghe speciali di acciaio ad alta resistenza per motori, apparecchiature di propulsione e vari materiali superconduttori. Osservando la posizione del niobio sulla tavola periodica, è corretto affermare che:

a) il tuo sottolivello più energico sarà il sottolivello d.
b) è un elemento appartenente alla famiglia dei metalli alcalini.
c) forma composti ionici con altri metalli.
d) i suoi cationi avranno raggio atomico maggiore dell'elemento puro.

Vedi risposta

Alternativa corretta: a) il tuo sottolivello più energico sarà il sottolivello d.

Osservando la tavola periodica possiamo vedere che il niobio è caratterizzato come un elemento di transizione esterno, che appartiene al gruppo 5 della tavola periodica, poiché il suo sottolivello più energetico è d.

Possiamo anche ottenere queste informazioni distribuendole elettronicamente.

Essendo un metallo, questo elemento fa collegamenti metallici con altri metalli, come nella lega ferro-niobio o anche legami covalenti, condividendo elettroni, come nell'ossido di niobio Nb₂oh₅.

6. (UFSC/2003) Il niobio fu scoperto nel 1801 dal chimico inglese Charles Hatchett. Il Brasile detiene circa il 93% della produzione mondiale di concentrato di niobio. I giacimenti più grandi si trovano negli stati di Minas Gerais, Goiás e Amazonas. Il metallo è utilizzato principalmente nella produzione di leghe ferro-niobio e altre leghe più complesse, che sono state applicate nella costruzione di turbine a propulsione a getto, razzi e veicoli spaziali. I suoi ossidi sono utilizzati nella produzione di lenti luminose per occhiali, macchine fotografiche e altre apparecchiature ottiche. Dato (Z = 41). Per quanto riguarda il niobio, segnare la/e proposta/e CORRETTA/e.

(01) Il niobio, perdendo 3 elettroni, assume la configurazione di krypton.
(02) Il niobio può formare ossidi metallici di tipo M₂oh₅ nel₂oh₃.
(04) Il simbolo chimico del niobio è Ni.
(08) Il niobio è un metallo di transizione.
(16) Una lega ferro-niobio è un esempio di soluzione solida.

Vedi risposta

Alternative corrette: 02 + 08 + 16 = 26.

(01) ERRATO.

Elementi	Distribuzione elettronica
36Kr	1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^10 4p^6
41Nb 41Nb^3+	1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^10 4p^65s^2 4d^3 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^10 4p^6 4p^6 4d^2

(02) CORRETTO

Considerando i numeri di ossidazione 3+ e 5+ per il niobio, può formare i composti:

Numero di ossidazione 5+	Numero di ossidazione 3+
Nb2oh5	Nb2oh3

(04) ERRATO

Ni è il simbolo dell'elemento nichel. Il simbolo del niobio è Nb.

(08) CORRETTO

Il niobio è un metallo di transizione esterno appartenente al gruppo 5 della tavola periodica.

(16) CORRETTO

Una soluzione solida corrisponde a una miscela di due o più componenti nella stessa fase, che è solida, essendo comune tra i metalli.

7. (UERJ/2013) Il niobio è un metallo che si trova nei depositi naturali, principalmente sotto forma di ossidi.
In un deposito contenente niobio con numero di ossidazione +5, la formula dell'ossido predominante di questo metallo corrisponde a:

a) NbO₅
b) Nb₅oh
c) Nb₅oh₂
d) Nb₂oh₅

Vedi risposta

Alternativa corretta: d) Nb₂oh₅

L'ossigeno forma due legami e ha un numero di ossidazione fisso, che è 2.

Pertanto, per formare l'ossido di niobio, l'ossigeno deve legarsi a 2 atomi di questo metallo.

Il niobio ha diversi stati di ossidazione. Con numero di ossidazione 3+ si lega a 3 ossigeni e con Nox 5+ forma il composto: Nb₂oh₅ in cui 2 atomi di niobio si legano con 5 atomi di ossigeno.

Leggi il testo per rispondere alle domande da 8 a 10.

Il niobio è un metallo di grande importanza tecnologica e le sue principali riserve mondiali si trovano nel
Brasile, sotto forma di minerale di pirocloro, costituito da Nb₂oh₅. In uno dei processi della sua metallurgia estrattiva, l'alluminotermia viene utilizzata in presenza di ossido di Fe₂oh₃, risultando in una lega di niobio e ferro e ossido di alluminio come sottoprodotto. La reazione di questo processo è rappresentata nell'equazione:

In natura, il niobio si presenta sotto forma dell'isotopo stabile niobio-93, ma sono noti diversi isotopi sintetici instabili, che decadono per emissione di radiazioni. Uno di questi è il niobio-95 che decade nell'elemento molibdeno-95.
_{(Sistemi.dnpm.gov.br; Tecnologia Metallo. Madre. Miner., San Paolo, v. 6, nr. 4, pag. 185-191, aprile-giugno 2010 e G. Audi et al./Fisica nucleare A 729 (2003) 3-128. adattato)}

8. (FGV/2019) Nella reazione di alluminotermia per ottenere la lega di niobio e ferro, considerando la stechiometria presentata nell'equazione bilanciata, il numero totale di elettroni coinvolti nel processo è

a) 6.
b) 12.
c) 18.
d) 24.
e) 36.

Vedi risposta

Alternativa corretta: e) 36.

La reazione redox avviene con la perdita e il guadagno di elettroni.

Quando un elemento si riduce acquista elettroni e quando un elemento si ossida perde elettroni.

Quando un elemento si riduce è un agente ossidante, mentre quando un elemento si ossida è un agente riducente.

In questo modo, il numero di elettroni persi da un elemento e ceduti a un altro è uguale.

Elemento	NOX	Reazione	elettroni
Niobio	+5 3Nb2oh5	0 6Nb	Riduzione	3.2.5 = 30 e^- guadagni
Ferro	+3 Fede2oh3	0 2Fe	Riduzione	2.3 = 6 e^- guadagni
Alluminio	0 12Al	+3 6Al2oh3	Ossidazione	6.2.3 = 36 e^- perduto

La carica di alluminio sul prodotto di ossido di alluminio è 3+, cioè ogni alluminio ha perso 3 elettroni.

Ma nei prodotti abbiamo 12 atomi di alluminio, il che rende il numero totale di elettroni coinvolti nel processo:

12. 3 = 36 elettroni.

9. (FGV/2019) In un'operazione alluminotermica per la produzione di niobio e lega di ferro con quantità stechiometriche di Nb₂oh₅ e Fe₂oh₃ e l'uso di alluminio metallico in eccesso, si sono formate 6,12 tonnellate di Al.₂oh₃. La somma totale delle quantità, in moli, di niobio e ferro stimate di essere ottenute in questa operazione è

a) 6 × 10⁴
b) 6 × 10⁶
c) 8 × 10³
d) 8 × 10⁴
e) 8 × 10⁶

Vedi risposta

Alternativa corretta: d) 8 × 10⁴.

1° passo: calcolare la massa molare di Al₂oh₃

2° passo: calcolare il numero di moli di Al₂oh₃

3° passo: eseguire le relazioni stechiometriche.

Nell'equazione chimica, vediamo che c'è la relazione: 6 moli di niobio, 6 moli di alluminio e 2 moli di ferro.

Per il rapporto tra il numero di moli formate, abbiamo:

E la somma delle quantità di niobio e ferro, in moli, è:

10. (FGV/2019) La figura mostra la curva di decadimento radiativo di un campione di niobio-95, che decade a molibdeno-95.

Nel processo di decadimento del radioisotopo niobio-95, il tempo impiegato dall'attività di questo campione per decadere a 25 MBq e il nome della specie emessa sono

a) 140 giorni e neutroni.
b) 140 giorni e protoni.
c) 120 giorni e protoni.
d) 120 giorni e particelle ß^–.
e) 140 giorni e particelle ß^–.

Vedi risposta

Alternativa corretta: e) 140 giorni e particelle ß^–.

L'emivita è il tempo impiegato da un campione radioattivo per dimezzare la sua attività.

Nel grafico vediamo che l'attività radioattiva inizia a 400 MBq, quindi l'emivita è il tempo impiegato dall'attività per decadere a 200 MBq, che è la metà di quella iniziale.

Analizziamo nel grafico che questa volta era di 35 giorni.

Perché l'attività si dimezzasse ancora, sono trascorsi altri 35 giorni e l'attività è passata da 200 MBq a 100 MBq quando sono passati altri 35 giorni, cioè da 400 a 100 MBq sono passati 70 giorni.

Per il decadimento del campione fino a 25 MBq, sono stati necessari 4 tempi di emivita.

Che corrisponde a:

4 x 35 giorni = 140 giorni

Nel decadimento radioattivo, le emissioni possono essere alfa, beta o gamma.

La radiazione gamma è un'onda elettromagnetica.

L'emissione alfa ha carica positiva e diminuisce di 4 unità di massa e di 2 unità di numero atomico dell'elemento decaduto, trasformandolo in un altro elemento.

L'emissione beta è un elettrone ad alta velocità che aumenta il numero atomico dell'elemento decaduto di un'unità, trasformandolo in un altro elemento.

Il niobio-95 e il molibdeno-95 hanno la stessa massa quindi si è verificata un'emissione beta perché: