Ўласцівасці ніёбія
Атамны нумар | 41 |
Нумар CAS | 7440-03-1 |
Атамная маса | 92,91 |
Тэмпература плаўлення | 2468 °C |
Кропка кіпення | 4900 °C |
Атамны аб'ём | 0,0180 нм3 |
Шчыльнасць пры 20 °C | 8,55 г/см³ |
Крышталічная структура | целацэнтрычны куб |
Сталая рашоткі | 0,3294 [нм] |
Распаўсюджанасць у зямной кары | 20,0 [г/т] |
Хуткасць гуку | 3480 м/с (пры rt) (тонкі стрыжань) |
Цеплавое пашырэнне | 7,3 мкм/(м·K) (пры 25 °C) |
Цеплаправоднасць | 53,7 Вт/(м·K) |
Удзельнае электрычнае супраціўленне | 152 нОм·м (пры 20 °C) |
Цвёрдасць па шкале Мооса | 6.0 |
Цвёрдасць па Віккерсу | 870-1320 МПа |
Цвёрдасць па Бринеллю | 1735-2450 МПа |
Ніобій, раней вядомы як калумбій, - гэта хімічны элемент з сімвалам Nb (раней Cb) і атамным нумарам 41. Гэта мяккі, шэры, крышталічны, пластычны пераходны метал, які часта сустракаецца ў мінералах пірахлор і калумбіт, адсюль ранейшая назва " калумбій».Яго назва паходзіць з грэчаскай міфалогіі, у прыватнасці з Ніобы, якая была дачкой Тантала, цёзкі тантала.Назва адлюстроўвае вялікае падабенства паміж двума элементамі ў іх фізічных і хімічных уласцівасцях, што робіць іх цяжка адрозніць.
Англійскі хімік Чарльз Хатчэт у 1801 годзе паведаміў пра новы элемент, падобны на тантал, і назваў яго калумбіем.У 1809 годзе англійскі хімік Уільям Хайд Воластан памылкова зрабіў выснову, што тантал і калумбій ідэнтычныя.Нямецкі хімік Генрых Роўз у 1846 годзе вызначыў, што танталавыя руды ўтрымліваюць другі элемент, які ён назваў ніёбіем.У 1864 і 1865 гадах шэраг навуковых адкрыццяў высветлілі, што ніобій і калумбій з'яўляюцца адным і тым жа элементам (у адрозненне ад тантала), і на працягу стагоддзя абедзве назвы выкарыстоўваліся як узаемазаменныя.Ніёбій быў афіцыйна прыняты ў якасці назвы элемента ў 1949 годзе, але назва калумбій застаецца ў цяперашнім выкарыстанні ў металургіі ў Злучаных Штатах.
Толькі ў пачатку 20-га стагоддзя ніёбій быў упершыню выкарыстаны ў камерцыйных мэтах.Бразілія з'яўляецца вядучым вытворцам ніобію і фераніобію, сплаву 60-70% ніобію з жалезам.Ніобій выкарыстоўваецца ў асноўным у сплавах, большая частка ў спецыяльнай сталі, напрыклад, у газаправодах.Хоць гэтыя сплавы ўтрымліваюць максімум 0,1%, невялікі працэнт ніёбія павышае трываласць сталі.Тэмпературная стабільнасць ниобийсодержащих суперсплавов важная для выкарыстання ў рэактыўных і ракетных рухавіках.
Ніёбій выкарыстоўваецца ў розных звышправодных матэрыялах.Гэтыя звышправодныя сплавы, якія таксама змяшчаюць тытан і волава, шырока выкарыстоўваюцца ў звышправодных магнітах МРТ-сканераў.Іншыя сферы прымянення ніёбія ўключаюць зварку, ядзерную прамысловасць, электроніку, оптыку, нумізматыку і ювелірныя вырабы.У двух апошніх прымяненнях вельмі жаданымі ўласцівасцямі з'яўляюцца нізкая таксічнасць і пералівы, атрыманыя пры анадаванні.Ніёбій лічыцца тэхналагічна важным элементам.
Фізічныя характарыстыкі
Ніобій - гэта бліскучы, шэры, пластычны, парамагнітны метал у групе 5 перыядычнай сістэмы (гл. табліцу), з канфігурацыяй электронаў у крайніх абалонках, нетыповай для групы 5. (Гэта можна назіраць па суседстве з рутэніем (44), родый (45) і паладый (46).
Хоць лічыцца, што ён мае аб'ёмна-цэнтрычную кубічную крышталічную структуру ад абсалютнага нуля да кропкі плаўлення, вымярэнні цеплавога пашырэння з высокім дазволам уздоўж трох крышталяграфічных восяў выяўляюць анізатрапіі, якія несумяшчальныя з кубічнай структурай [28] .Такім чынам, чакаюцца далейшыя даследаванні і адкрыцці ў гэтай галіне.
Ніёбій становіцца звышправадніком пры крыягенных тэмпературах.Пры атмасферным ціску ён мае самую высокую крытычную тэмпературу сярод элементарных звышправаднікоў 9,2 К. Ніёбій мае найбольшую глыбіню магнітнага пранікнення з усіх элементаў.Акрамя таго, гэта адзін з трох элементарных звышправаднікоў тыпу II, нароўні з ванадыем і тэхнецыям.Звышправодныя ўласцівасці моцна залежаць ад чысціні металічнага ніёбія.
Калі ён вельмі чысты, ён параўнальна мяккі і пластычны, але прымешкі робяць яго больш цвёрдым.
Метал мае малое сячэнне захопу цеплавых нейтронаў;такім чынам, ён выкарыстоўваецца ў ядзернай прамысловасці, дзе патрэбныя празрыстыя для нейтронаў структуры.
Хімічныя характарыстыкі
Метал набывае блакітнаваты адценне пры працяглым уздзеянні паветра пакаёвай тэмпературы.Нягледзячы на высокую тэмпературу плаўлення ў элементарным выглядзе (2468 °C), ён мае меншую шчыльнасць, чым іншыя тугаплаўкія металы.Акрамя таго, ён устойлівы да карозіі, праяўляе ўласцівасці звышправоднасці і ўтварае дыэлектрычныя пласты аксіду.
Ніобій крыху менш электрастаноўчы і больш кампактны, чым яго папярэднік у перыядычнай сістэме, цырконій, у той час як ён практычна ідэнтычны па памеры больш цяжкім атамам тантала ў выніку скарачэння лантанідаў.У выніку хімічныя ўласцівасці ніёбія вельмі падобныя на ўласцівасці тантала, які з'яўляецца непасрэдна пад ніёбіем у перыядычнай сістэме.Нягледзячы на тое, што яго каразійная стойкасць не такая выдатная, як у тантала, больш нізкая цана і большая даступнасць робяць ніобій прывабным для менш патрабавальных ужыванняў, такіх як футроўка ваннаў на хімічных прадпрыемствах.