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 RT) (dünner Stab)
Wärmeausdehnung	7,3 µm/(m·K) (bei 25 °C)
Wärmeleitfähigkeit	53,7 W/(m·K)
Elektrischer Widerstand	152 nΩ·m (bei 20 °C)
Mohshärte	6,0
Vickershärte	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 und dehnbares Übergangsmetall, das häufig in den Mineralen Pyrochlor und Columbit vorkommt, daher der frühere Name „Columbium“. Sein Name stammt aus der griechischen Mythologie, genauer gesagt von Niobe, der Tochter von Tantalus, dem Namensgeber von Tantal. Der Name spiegelt die große Ähnlichkeit der beiden Elemente in ihren physikalischen und chemischen Eigenschaften wider, die ihre Unterscheidung erschwert.

Der englische Chemiker Charles Hatchett entdeckte 1801 ein neues, Tantal ähnliches Element und nannte es Columbium. 1809 schloss der englische Chemiker William Hyde Wollaston fälschlicherweise, Tantal und Columbium seien identisch. Der deutsche Chemiker Heinrich Rose stellte 1846 fest, dass Tantalerze ein zweites Element enthalten, das er Niob nannte. In den Jahren 1864 und 1865 bestätigten wissenschaftliche Erkenntnisse, dass Niob und Columbium dasselbe Element sind (im Unterschied zu Tantal), und ein Jahrhundert lang wurden beide Namen synonym verwendet. 1949 wurde Niob offiziell als Elementname übernommen, der Name Columbium ist in der Metallurgie der USA jedoch bis heute gebräuchlich.

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 Anteil davon in Spezialstählen, wie sie beispielsweise in Gaspipelines verwendet werden. Obwohl diese Legierungen maximal 0,1 % Niob enthalten, erhöht der geringe Niobanteil die Festigkeit des Stahls. Die Temperaturstabilität niobhaltiger Superlegierungen ist wichtig für ihren Einsatz in Düsen- 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 eingesetzt. Weitere Anwendungen von Niob sind Schweißen, Nuklearindustrie, Elektronik, Optik, Numismatik und Schmuck. In den letzten beiden Anwendungen sind die geringe Toxizität und die durch Anodisierung erzeugte Schillerung sehr gefragt. Niob gilt als technologiekritisches Element.

Physikalische Eigenschaften

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

Obwohl angenommen wird, dass es vom absoluten Nullpunkt bis zu seinem Schmelzpunkt eine kubisch-raumzentrierte Kristallstruktur aufweist, zeigen hochauflösende Messungen der Wärmeausdehnung entlang der drei kristallographischen Achsen Anisotropien, die mit einer kubischen Struktur nicht vereinbar sind.[28] Daher sind weitere Forschungen und Entdeckungen auf diesem Gebiet zu erwarten.

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

In sehr reinem Zustand ist es vergleichsweise weich und dehnbar, durch Verunreinigungen wird es jedoch härter.

Das Metall weist einen geringen Einfangsquerschnitt für thermische Neutronen auf und wird daher in der Nuklearindustrie eingesetzt, wo neutronentransparente Strukturen erwünscht sind.

Chemische Eigenschaften

Das Metall verfärbt sich bei längerem Kontakt mit Luft bei Raumtemperatur bläulich. Trotz seines hohen Schmelzpunkts (2.468 °C) in elementarer Form weist es eine geringere Dichte als andere Refraktärmetalle 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 nahezu identisch groß ist wie die schwereren Tantalatome. Daher ähneln die chemischen Eigenschaften von Niob stark denen von Tantal, das im Periodensystem direkt darunter steht. Obwohl seine Korrosionsbeständigkeit nicht so herausragend ist wie die von Tantal, machen der niedrigere Preis und die höhere Verfügbarkeit Niob für weniger anspruchsvolle Anwendungen, wie beispielsweise die Auskleidung von Bottichen in Chemieanlagen, attraktiv.