Niob i Tantal

Wczesne badania prowadzące do odkrycia tych pierwiastków są ze sobą tak bardzo związane, że trudno omawiać je osobno. Historia ich odkrycia rozpoczyna się 26 listopada 1801 roku kiedy to Charles Hatchett, angielski chemik, wygłasza raport w Towarzystwie Królewskim zatytułowany „Analiza minerału pochodzącego z Ameryki Północnej i zawierającego nieznany metal”. Doniesienia o odkryciach nowych pierwiastków wzbudzały w owym czasie duże zainteresowanie, jednak raport Hatchetta przeszedł bez echa. Możliwe, że było to spowodowane tym, że Hatchett uzyskał próbkę analizowanego minerału nie bezpośrednio z terenu Ameryki Północnej, a ze znacznie bliższego miejsca jakim było Muzeum Brytyjskie w Londynie. W zbiorach muzeum znajdował się eksponat opisany w katalogu jako: „czarna ruda przesłana do muzeum przez Wintropa z Massachusetts”.

Hatchett początkowo sądził, że próbka ta jest rudą chromu i próbował wyizolować z niej kwas chromowy. Ale sprawy przybrały inny obrót, gdyż jak wiemy obecnie, minerał z Massachusetts zawiera różne metale, i wydzielenie z niego konkretnego metalu jest trudne. Ponieważ w badanej próbce nie było chromu wydzielony przez Hatchetta kwas nie mógł być kwasem chromowym, zamiast tego powinien to być tlenek nowego, nieznanego metalu. Ze względu na miejsce, z którego pochodziła próbka rudy nadał on nazwę odkrytemu przez siebie pierwiastkowi kolumbin. Rok później nastąpiło wydarzenie, które dodało pikanterii odkryciu nowego pierwiastka. W grudniu 1802 roku szwedzki chemik Anders Ekeberg badając rudę pochodzącą z okolic wioski Itterbul odkrył w niej tlenek nowego metalu. Zadziwiające było, że biała substancja nie rozpuszczała się w mocnych kwasach nawet przy stosowaniu dużych nadmiarów bardzo stężonych kwasów. Wszelkie próby rozpuszczenia otrzymanego przez Ekeberga tlenku zawiodły co podsunęło mu myśl aby nazwać nowy pierwiastek tantalem. Był on przekonany o odkryciu nowego pierwiastka i podzielił się swoim osiągnięciem ze środowiskiem naukowym.

Kolejnego zadziwiającego odkrycia dokonał angielski chemik William Hyde Wollaston, który w doniesieniu z 1809 roku raportował, że nie znalazł w wyniku analiz różnic pomiędzy kolumbinem Hatchetta i tantalem Ekeberga. Wollaston pisał w artykule zatytułowanym „On the Identity of Columbium and Tantalum”, że obydwa tlenki mają bardzo zbliżoną gęstość i podobne właściwości chemiczne. Konkludując stwierdził, że Ekeberg odkrył kolumbit niezależnie od Hatchetta potwierdzając tym samym wcześniejsze jego odkrycie. W dyskusję na temat tych odkryć włączył się Berzelius, który poparł nazwę tantal nadaną nowemu pierwiastkowi przez Ekeberga jednocześnie uważając, że obydwie nazwy powinny zostać zapisane w historii odkrycia tego metalu. Jesienią 1814 roku napisał w prywatnym liście do swojego znajomego, szkockiego chemika Thomasa Thomsona, że  w żadnym wypadku nie chce umniejszać rangi odkrycia Hatchetta, ale jego obowiązkiem jest pamiętać że przed analizami Ekeberga o metalu tym i właściwościach jego tlenku nic nie było wiadome. Berzelius sądził, że kwas kolumbinowy Hatchetta był mieszaniną tlenku tantalu i kwasu wolframowego. Jednak w niedługim czasie okazało się, że w próbce kolumbinu nie było wolframu.

Ostatecznie problem czy tantal i kolumbin to te same czy różne metale został rozwiązany w 1846 roku przez ucznia Berzeliusa niemieckiego chemika Heinricha Rose. Dowiódł on, że te dwa metale są różne i w związku z tym Hatechett i Ekeberg odkryli dwa różne pierwiastki. Rose poddawał analizie rudy, z których wyodrębniono te metale pochodzące z różnych źródeł i za każdym razem znajdował w nich tantal oraz inny pierwiastek, którego właściwości były bardzo zbliżone do tantalu. Rose nazwał ten drugi pierwiastek niobem wzorując się na mitologii greckiej, w której Niobe była córką Tantala. Latem 1845 roku  poddał on analizie tą sama próbkę co Hatchett i wyizolował z niej tlenek niobu o właściwościach bardzo zbliżonych do opisanych wcześniej dla tlenku kolumbinu. Sytuacja się wyjaśniła, a zamieszanie z tymi dwoma metalami powodowane było faktem, że ich właściwości są bardzo podobne i dodatkowo obydwa metale występują w rudach razem. W próbce badanej przez Hatchetta znajdowała się większa ilość niobu, a w próbkach Hatchetta było więcej tantalu. Różnice pomiędzy tymi dwoma metalami zostały wykazane jednoznacznie w roku 1854 przez  trzech badaczy Szweda Christiana Wilhelma Blomstranda i dwóch Francuzów Henriego Etienne Sainte-Claire Deville’a i Louisa Josepha Troosta. Teraz problemem stało się opracowanie metody rozdzielania tych dwóch metali. Trudność tę rozwiązał szwajcarski chemik Jean Charles Galissard de Marignac, który w 1866 roku odkrył różnice w rozpuszczalności odpowiednio fluorotantalanu potasowego i fluoroniobianu potasowego w kwasie fluorowodorowym. Jednocześnie w tym samym roku jako pierwszy określił masy atomowe tych dwóch pierwiastków.

Metaliczny niob został otrzymany po raz pierwszy przez de Marignaca w wyniku redukcji jego chlorku wodorem. Pomimo tego, że od roku 1866 dopracował on swoją metodę na tyle, że pozwalała uzyskiwać metaliczny niob wolny od tantalu to jednak dopiero na początku XX wieku udało się opracować metody otrzymywania niobu i tantalu o czystości przewyższającej 99%.