Ordnungszahl	41
CAS-Nummer	7440-03-1
Atommasse	92,91
Schmelzpunkt	2 468 °C
Siedepunkt	4 900 °C
Atomvolumen	0,0180 nm3
Dichte bei 20 °C	8,55 g/cm³
Kristallstruktur	kubisch raumzentriert
Gitterkonstante	0,3294 [nm]
Fülle in der Erdkruste	20,0 [g/t]
Schallgeschwindigkeit	3480 m/s (bei Raumtemperatur) (dünner Stab)
Wärmeausdehnung	7,3 µm/(m·K) (bei 25 °C)
Wärmeleitfähigkeit	53,7W/(m·K)
Elektrischer widerstand	152 nΩ·m (bei 20 °C)
Mohshärte	6,0
Vickers-Härte	870–1320 MPa
Brinellhärte	1735–2450 MPa

Niob, früher Columbium genannt, ist ein chemisches Element mit dem Symbol Nb (früher Cb) und der Ordnungszahl 41. Es ist ein weiches, graues, kristallines, duktiles Übergangsmetall, das häufig in den Mineralien Pyrochlor und Columbit vorkommt, daher der frühere Name „ Columbium".Sein Name stammt aus der griechischen Mythologie, genauer gesagt aus Niobe, der Tochter von Tantalus, der Namensgeberin des Tantals.Der Name spiegelt die große Ähnlichkeit der beiden Elemente in ihren physikalischen und chemischen Eigenschaften wider, die ihre Unterscheidung erschweren.

Der englische Chemiker Charles Hatchett berichtete 1801 über ein neues Element ähnlich dem Tantal und nannte es Columbium.Im Jahr 1809 kam der englische Chemiker William Hyde Wollaston fälschlicherweise zu dem Schluss, dass Tantal und Columbium identisch seien.Der deutsche Chemiker Heinrich Rose stellte 1846 fest, dass Tantalerze ein zweites Element enthalten, das er Niob nannte.In den Jahren 1864 und 1865 wurde durch eine Reihe wissenschaftlicher Erkenntnisse klargestellt, dass Niob und Columbium dasselbe Element sind (im Unterschied zu Tantal), und ein Jahrhundert lang wurden beide Namen austauschbar verwendet.Niob wurde 1949 offiziell als Name des Elements übernommen, der Name Columbium wird jedoch weiterhin in der Metallurgie in den Vereinigten Staaten verwendet.

Erst im frühen 20. Jahrhundert wurde Niob erstmals kommerziell genutzt.Brasilien ist der führende Produzent von Niob und Ferroniob, einer Legierung aus 60–70 % Niob und Eisen.Niob wird hauptsächlich in Legierungen verwendet, der größte Teil davon in Spezialstählen, wie sie beispielsweise in Gaspipelines verwendet werden.Obwohl diese Legierungen maximal 0,1 % Niob enthalten, erhöht der geringe Anteil an Niob die Festigkeit des Stahls.Die Temperaturstabilität niobhaltiger Superlegierungen ist wichtig für den Einsatz in Strahl- und Raketentriebwerken.

Niob wird in verschiedenen supraleitenden Materialien verwendet.Diese supraleitenden Legierungen, die auch Titan und Zinn enthalten, werden häufig in supraleitenden Magneten von MRT-Scannern verwendet.Weitere Anwendungen von Niob sind Schweißen, Nuklearindustrie, Elektronik, Optik, Numismatik und Schmuck.Bei den letzten beiden Anwendungen sind die geringe Toxizität und das durch die Anodisierung erzeugte Schillern äußerst erwünschte Eigenschaften.Niob gilt als technologiekritisches Element.

Physikalische Eigenschaften

Niob ist ein glänzendes, graues, duktiles, paramagnetisches Metall der Gruppe 5 des Periodensystems (siehe Tabelle) mit einer Elektronenkonfiguration in den äußersten Schalen, die für Gruppe 5 untypisch ist. (Dies kann in der Nachbarschaft von Ruthenium (44) beobachtet werden. Rhodium (45) und Palladium (46).

Obwohl angenommen wird, dass es vom absoluten Nullpunkt bis zum Schmelzpunkt eine kubisch-raumzentrierte Kristallstruktur aufweist, zeigen hochauflösende Messungen der thermischen Ausdehnung entlang der drei kristallographischen Achsen Anisotropien, die nicht mit einer kubischen Struktur vereinbar sind.[28]Daher werden weitere Forschungen und Entdeckungen in diesem Bereich erwartet.

Niob wird bei kryogenen Temperaturen zum Supraleiter.Bei Atmosphärendruck weist es mit 9,2 K die höchste kritische Temperatur der elementaren Supraleiter auf. Niob hat die größte magnetische Eindringtiefe aller Elemente.Darüber hinaus ist es neben Vanadium und Technetium einer der drei elementaren Typ-II-Supraleiter.Die supraleitenden Eigenschaften hängen stark von der Reinheit des Niobmetalls ab.

Wenn es sehr rein ist, ist es vergleichsweise weich und duktil, aber Verunreinigungen machen es härter.

Das Metall hat einen geringen Einfangquerschnitt für thermische Neutronen;Daher wird es in der Nuklearindustrie eingesetzt, wo neutronentransparente Strukturen gewünscht sind.

Chemische Eigenschaften

Das Metall nimmt einen bläulichen Farbton an, wenn es längere Zeit der Luft bei Raumtemperatur ausgesetzt wird.Trotz eines hohen Schmelzpunkts in elementarer Form (2.468 °C) weist es eine geringere Dichte als andere hochschmelzende Metalle auf.Darüber hinaus ist es korrosionsbeständig, weist supraleitende Eigenschaften auf und bildet dielektrische Oxidschichten.

Niob ist etwas weniger elektropositiv und kompakter als sein Vorgänger im Periodensystem, Zirkonium, während es aufgrund der Lanthanoidenkontraktion praktisch identisch groß ist wie die schwereren Tantalatome.Daher sind die chemischen Eigenschaften von Niob denen von Tantal sehr ähnlich, das im Periodensystem direkt unter Niob erscheint.Obwohl seine Korrosionsbeständigkeit nicht so hervorragend ist wie die von Tantal, machen der niedrigere Preis und die größere Verfügbarkeit Niob für weniger anspruchsvolle Anwendungen, wie z. B. Tankauskleidungen in Chemiefabriken, attraktiv.