تاریخ کشف نیوبیوم و تانتال

تاریخچه‌ی کشف این دو عنصر آنچنان به هم پیوسته است که تبیین جداگانه چندان لطفی ندارد. شرح حال مشترک آنها از 26 نوامبر 1801 شروع می‌شود. در این روز بود که هچت (1)، درباره‌ی کشف یک عنصر جدید، گزارشی به یکی از جلسات انجمن سلطنتی ارائه کرد. این‌گونه ارتباطات فکری و علمی مدت زمانی بود که اهمیت خود را از دست داده بود و گزارش هچت تحت عنوان «تجزیه‌ی یک کانی حاوی فلزی ناشناخته از امریکای شمالی» از طرف انجمن چندان مورد استقبال قرار نگرفت. هچت نمونه‌ی مورد مطالعه‌اش را از دنیای جدید دریافت نکرده بلکه آن را از جایی بسیار نزدیکتر، یعنی موزه‌ی بریتانیا، به دست آورده بود. در کاتولوگ موزه، این سنگ معدن چنین تشریح شده بود: «یک کانی سیاهرنگ که توسط وینتروپ (2) به موزه‌ی ماساچوست فرستاده شده است».
هچت ابتدا تصور می‌کرد که ماده‌ی مورد مطالعه‌اش سنگ معدنی از کروم منطقه‌ی سیبری است و کوشید از آن اسید کرومیک به دست بیاورد. ولی بعداً موضوع به گونه‌ای دیگر ادامه یافت. امروزه می‌دانیم که سنگ معدن ماساچوست حاوی چندین فلز مختلف بود و استخراج یک عنصر جدید از آن کار آسانی نبوده است. در نمونه‌ی یاد شده اثری از فلز کروم وجود نداشت و هچت نتیجه گرفت ترکیبی که به عنوان اسید کرومیک از این سنگ معدن جدا کرده است در واقع اکسیدی از یک فلز ناشناخته است. دانشمند انگلیسی، به افتخار محلی که کانی مزبور از آنجا به دست آمده بود، آن را «کلمبیت» (3) (از کلمبوس و کلمبیا که نام قدیم امریکاست) نامید. عنصر کشف شده از این سنگ معدن نیز کلمبیوم نامیده شد. یک سال بعد، در سال 1802، واقعه‌ای اتفاق افتاد که به کشف کم اهمیت کلمبیوم وجهه‌ی دیگری بخشید. در دسامبر 1082، شیمیدان سوئدی، اکبری (4)، که بعضی سنگ معدنهای به دست آمده از حوالی دهکده‌ی ایتربول را تجزیه کرده بود، کشف اکسید فلز جدیدی را تشریح کرد. این اکسید جدید و سفید رنگ حتی در مقادیر زیاد اسیدهای قوی هم حل نمی‌شد.
عدم موفقیت در حل کردن اکسید یاد شده در حلالهای گوناگون، اکبری را بر آن داشت که فلز جدید را تانتالیوم (تانتال) بنامد. این کلمه از «عذاب تانتالوس» (5) گرفته شده است و به معنی کار بیهوده و بی‌اثر است. سنگ معدن این فلز را نیز تانتالیت نامیدند. اکبری کاملاً مطمئن بود که عنصری جدیدی را کشف کرده است و دانشمندان بسیاری نیز با او هم عقیده بودند. دستاوردهای شیمیدان انگلیسی، و ولاستون (6)، از همه جالبتر بود. وی در سال 1809 اعلام کرد که هیچ‌گونه اختلافی بین کلمبیوم و تانتال وجود ندارد و به این ترتیب، باید گفت که هر دو اینها یک عنصر هستید. اکسید این فلزات دارای چگالی برابر بود و به گمان و ولاستون خواص شیمیایی مشابهی نیز داشتند. مقاله‌ی این دانشمند تحت عنوان «درباره‌ی همسانی کلمبیوم و تانتال» منتشر گردید. این بدان معناست که اکبری تنها کلمبیوم را مجدداً کشف کرد و اکتشاف هچت را مورد تأیید قرار داد.

در این مورد برزلیوس عقیده‌ای دیگر داشت. وی از نام تانتالیوم یا تانتال، که توسط اکبری ارائه شده بود، حمایت کرد و اعتقاد داشت که می‌بایست نامهای دانشمندان سوئدی و انگلیسی همراه با هم در تاریخ ثبت شود. برزلیوس، در پاییز 1814، در نامه‌ای خصوصی به شیمیدان اسکاتلندی، تامسن (7)، اولین مدافع نظریه‌ی اتمی دالتن، نوشت که وی اصلاً نمی‌خواهد دستاورد هچت را کوچک جلوه دهد ولی وظیفه‌ی خود می‌داند خاطرنشان سازد که خواص تانتال و اکسید ان پیش از پژوهشهای اکبری ناشناخته بوده است. برزلیوس فکر می‌کرد که اسید کلمبیک هچت مخلوطی از اکسید تانتال و اسید تنگستیک است. اما بزودی روشن شد که اثری از تنگستن در کلمبیت وجود ندارد.

سه دهه‌ی بعد، یکی از شاگردان برزلیوس، به نام روزه (8)، برای همیشه مناقشه‌ی موجود را فیصله بخشید. وی ثابت کرد که تانتال و کلمبیت یکسان نیستند و، بنابراین، هچت و اکبری دو عنصر متمایز را کشف کرده‌اند.
روزه نمونه‌های مختلف کلمبیت و تانتالیت را، که از معادن مختلف تهیه کرده بود، تجزیه کرد. وی در همه‌ی نمونه‌ها به این نتیجه رسید که همراه با تانتال عنصر دیگری نیز در آن سنگ معدنها یافت می‌شود که خواص آن از بسیاری جهات نزدیک به تانتال است. روزه این عنصر عجیب را نیوبیوم (برگرفته از نام «نیوب»، دختر تانتالوس) نامید. در تابستان 1845، این دانشمند نمونه‌ای از همان سنگ معدنی را که یک بار هچت کلمبیوم را از آن جداسازی کرده بود مورد آزمایش قرار داد و اکسید نیوبیوم را به دست آورد. خواص این عنصر شباهت زیادی به اکسید کلمبیوم داشت.
سرانجام برداشتهای ناصحیح برطرف شد. منشاء تمامی اشتباهات این بود که نیوبیوم و تانتال دارای خواص مشابهی هستند و همواره همراه یکدیگر در کانیهای کلمبیت و تانتالیت یافت می‌شوند. بنابراین، هچت و اکبری هر دو عنصر را به طور همزمان کشف کردند و نتوانستند تفاوت میان آنها را دریابند. بدون شک، در نمونه‌ی سنگ معدنی که هچت مورد مطالعه قرار داد، نیوبیوم (کلمبیوم) بیشتر از عنصر دیگر یافت می‌شد. بر این اساس، مهمترین مسئله در روند کشف دو عنصر عبارت بود از پیدا شدن روشی برای جدا کردن نیوبیوم از تانتال. این کار در سال 1865 توسط شیمیدان سویسی، گالیسار دو ماریناک، جامه‌ی عمل پوشید. وی توانست اختلاف قابلیت حل شدن فلوئوتانتالات پتاسیوم و فلوئونیوبات پتاسیوم در اسید ئیدروفلوئوریک را تعیین کند. در همان سال، ماریناک با دقت کافی جرم اتمی نیوبیوم و تانتال را برای اولین بار محاسبه کرد. شیمیدانان بسیاری کوشش کردند تا این دو عنصر را به حالت خالص تهیه کنند ولی، معمولاً، کارشان به تهیه‌ی فلزات ناخالص منتهی می‌شد. در اوایل قرن بیستم، فون بولتن، از امریکا، توانست نیوبیوم و تانتال را با درجه‌ی خلوص بالای 99 درصد تهیه کند.

پی‌نوشت‌:

1. Hatchett.
2. Wintrop.
3. Columbite.
4. Ekebery.
5. Thantalus، پسرژوپیتر که ژوپیتر او را به جهنم سرنگون کرد و در آنجا در حالی که تا گردن در آب مغروق است و میوه‌های بسیار از بالای سرش آویزان، با عطش بسیار نمی‌تواند آب بنوشد و دستش به میوه‌ها نمی‌رسد. در تاریخ یونان «عذاب تانتالوس» مشهور است. – م.
6. Wollaston.
7. Thomson.
8. Rose.

منبع مقاله :
تریفونوف، دیمیتری نیکولایویچ ، تریفونوف، ولادیمیر؛ (1390)، تاریخچه‌ی کشف عناصر شیمیایی، برگردان: عبدالله زرافشان، تهران: شرکت انتشارات علمی و فرهنگی، چاپ چهارم