النيوبيوم والتنتالم من مجرد فلزات إلى معادن استراتيجية

النيوبيوم والتنتالم : اسمان غريبان عن السمع كل الغرابة ، بل أن جمهور كبير من القراء لم تسمع بهذين الإسمين أصلا ، ولاتدري من أمرهما شيئا ، فهما أقرب إلى الألغاز والأحاجي .

بداية نقول أن النيوبيوم والتنتالم عما اسمان لعنصرين كيماويين شأنهما في ذلك شأن سائر العناصر الكيماوية المتراصة في مجموعات رأسية ، ودورات أفقية في الجدول الدوري للعناصر .

تبدأ قصة هذين العنصرين في أواسط القرن السابع عشر عندما عثر في حوض نهر كولومبيا ( أمريكا الشمالية ) على معدن ثقيل أسود اللون ، تم نقله الى المتحف البريطاني ، حيث بقي هناك لأكثر من مئة وخمسين عاماً يعرض تحت اسم : خامات الحديد .

في عام 1801م ، أعلن العالم الكيماوي الإنكليزي شارل هاتشيت ، أنه اكتشف فلزاً جديدا لدى تحليله عينة من ذلك المعدن ، الذي أسماه كولومبيوم columibum ، نسبة إلى نهر كولومبيا .
وبعد عام واحد فقط من هذا الاكتشاف ، أعلن العالم السويدي جوستاف إكبرج Ekebrg ، اكتشافه فلزاً جديداً لدى تحليله عينة مشابهة أطلق عليه اسم " التنتالم " Tantalum , نشبة إلى " تنتلوس" إحدى شخصيات الأساطير الإغريقية .

بعد ذلك ببضع سنوات أعلن كيماوي انكليزي آخر ، وهو وليم ولاستن ، أن الكولومبيوم الذي اكتشفه هاتشيت هو في الواقع" التنتالم " نفسه الذي اكتشفه إكبرج ، وظل الجدل قائما ؛ هل الإسمان " الكولومبيوم والتنتالم " ، المكتشفان يعودان لعنصر واحد أم أنهما عنصران مستقلان !؟

هذا الأمر حسمه العالم الألماني هنرخ روز Rose عام 1846م ، عندما أعلن أن الكولومبيوم عنصر مستقل بذاته عن التنتالم ، وأن العنصرين متشابهان إلى حد بعيد . وبسبب هذا التشابه الكبير اقترح هنريخ روز " اسماً جديداً بدلاً من الكولومبيوم ؛ نسبة الى نيوب ابنة تنتالوس .

غير أن الأمريكين أصروا على استخدام اسم كولومبيوم مع أن المؤتمر الدولي للكيمياء التطبيقية قد أجاز بصفة رسمية اسم نيوبيوم لهذا العنصر في عام 1949م ؛ وعلى هذا فإن النيوبيوم هو نفسه الكولومبيوم، بينما التنتالم شيء مختلف تماماً .


الخواص والاستخدام
النيوبيوم والتنتالم عنصران فلزيان ، يمكن اعتبارهما مجازا بأنهما من العناصر التوائم لوجودهما معاً ، وبصعة شبه دائمة في مصادرهما الطبيعية ، كما أنهما ينتميان إلى العناصر الانتقائية ضمن إطار المجموعة الخامسة من مجموعات الجدول الدوري .

وفيما يأتي أهم ملامح الخواص الطبيعية لكل منهما :


اسم العنصر رمزه كثافته درجة حرارة الانصهار درجة الغليان نصف القطرالأيوني A ( أنغستروم ) نصف القطر التساهمي
النيوبيوم NB 8.85 جم/سم3 3010 ْم 1000 ْم 70، A ( أنغستروم ) 1.343 A ( أنغستروم)
التنتالم To 16.69 جم/سم3 1950 ْ م 5100 ْ م 70، A ( أنغستروم ) 1.342 A ( أنغستروم )


ونستنتج من هذه الأرقام أن كلا من العنصرين ذو وزن نوعي عال ، وأن خواصهما الحرارية عالية جداً ، كما أنهما ( بسبب تماثل أنصاف أقطارهما الأيونية والتساهمية ، فإن خواصهما الكيماوية متماثلة إلى حد كبير ؛ لذا يمكن لأي من العنصين أن يحل محل العنصر الآخر ، في معادنه أو مركباته الكيماوية .

وبالنظر إلى الخاصية الأخيرة ، فإن استخلاص كل عنصر على حدى ، لم يكن بالأمر السهل ، خصوصاً أن العنصرين يوجدان معاً في المصدر المعدني الواحد نفسه .
وعليه فمن العسير فصلهما بطريقة مباشرة ، بل تأخذ طريقة الفصل مسارات مختلفة اعتمادا على تكوين مركبات مختلفة منهما ، وصولا في نهاية المطاف إلى فصل كل منهما عن الآخر .

وتتلخص طريقة استخلاص كل عنصر في : صهر الخام ( أي المعدن ) الذي يحتوي على العنصرين معاً ، مع كبريتات البوتاسيوم ، ومعالجة ماينتج من ذلك بحمض الهيدروفلوريك ، وبإضافة فلوريد البوتاسيوم يتكون مركبان :

*الأول هو : أوكسي فلوريد النيوبيوم والبوتاسيوم ( K2( NB OF5 .
*والثاني هو : فلوريد التنتالم والبوتاسيوم ( K2( To OF5 .

والمركب الأخير أقل ذوبانا من الأول ، إذ يتيسر فصلهما بعد ذلك في عملية الفصل والاستخلاص بأكثر من طريقة ، مثل التبلور التجزيئي ، أو الذوبان في بعض المذيبات الخاصة فيما يعرف بالاستخلاص المذيبي ، أو التحليل الكهربي .

ومن الجدير بالذكر ، أن كلا العنصرين يتمتعان بخواض مميزة من حيث قابلية السحب ، والشد ، والصلادة ، والمقاومة العالية ضد التآكل بالأحماض المختلفة .

ومن الأمور المنطقية ، وبحكم التطور المطرد في التقدم العلمي في كل المسارات ، لم تغفل وسائل التكنولوجيا المتقدمة - عبر مستحدثاتها ومايستجد منها - عن هذين العنصرين ، بما لهما من خواض لاتتوافر في غيرهما من العناصر ، وهذا الأمر جعلهما يدخلان ضمن إطار المعادن الاستراتيجية ، التي تجدّ الدول المتقدمة في طلبها والبحث المستمر عنها ، وتحاط خضائضها واستعمالاتها - أحيانا - بشيء من السرية .