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	körperzentriert kubisch
Gitterkonstante	0,3294 [nm]
Häufigkeit 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)
Mohs-Härte	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 und 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 von Niobe, der Tochter des Tantalus, dem Namensgeber des Tantals. 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 beschrieb 1801 ein neues, Tantal ähnliches Element und nannte es Columbium. 1809 schloss der englische Chemiker William Hyde Wollaston fälschlicherweise, dass Tantal und Columbium identisch seien. Der deutsche Chemiker Heinrich Rose stellte 1846 fest, dass Tantalerze ein zweites Element enthielten, das er Niob nannte. 1864 und 1865 klärten wissenschaftliche Erkenntnisse, dass Niob und Columbium dasselbe Element sind (im Unterschied zu Tantal), und ein Jahrhundert lang wurden beide Namen synonym verwendet. Niob wurde 1949 offiziell als Name des Elements eingeführt, doch in der Metallurgie der Vereinigten Staaten ist der Name Columbium weiterhin gebräuchlich.

Erst Anfang des 20. Jahrhunderts 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, vor allem in Spezialstählen, wie sie beispielsweise in Gaspipelines zum Einsatz kommen. Obwohl diese Legierungen maximal 0,1 % Niob enthalten, erhöht der geringe Anteil die Festigkeit des Stahls. Die Temperaturstabilität niobhaltiger Superlegierungen ist für deren Verwendung in Strahl- und Raketentriebwerken von Bedeutung.

Niob findet Verwendung in verschiedenen supraleitenden Werkstoffen. Diese supraleitenden Legierungen, die auch Titan und Zinn enthalten, werden häufig in den supraleitenden Magneten von MRT-Scannern eingesetzt. Weitere Anwendungsgebiete von Niob sind Schweißen, die Kerntechnik, Elektronik, Optik, Numismatik und Schmuckherstellung. Bei den beiden letztgenannten Anwendungen sind die geringe Toxizität und der durch Anodisierung erzeugte irisierende Effekt besonders erwünschte Eigenschaften. Niob gilt als technologiekritisches Element.

Physikalische Eigenschaften

Niob ist ein glänzendes, graues, duktiles, paramagnetisches Metall der Gruppe 5 des Periodensystems (siehe Tabelle), dessen Elektronenkonfiguration in den äußersten Schalen für die Gruppe 5 untypisch ist. (Dies lässt sich in der Nähe von Ruthenium (44), Rhodium (45) und Palladium (46) beobachten.)

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

Niob wird bei kryogenen Temperaturen supraleitend. Bei Atmosphärendruck besitzt es mit 9,2 K die höchste kritische Temperatur aller elementaren Supraleiter. Niob weist die größte magnetische Eindringtiefe aller Elemente auf. Darüber hinaus gehört es neben Vanadium und Technetium zu den drei elementaren Supraleitern vom Typ II. Die supraleitenden Eigenschaften hängen stark von der Reinheit des Niobmetalls ab.

In sehr reiner Form ist es vergleichsweise weich und dehnbar, Verunreinigungen machen es jedoch härter.

Das Metall besitzt einen geringen Einfangquerschnitt für thermische Neutronen; daher wird es in der Nuklearindustrie eingesetzt, wo neutronentransparente Strukturen benötigt werden.

Chemische Eigenschaften

Das Metall nimmt bei längerem Kontakt mit Luft bei Raumtemperatur einen bläulichen Schimmer an. Trotz seines hohen Schmelzpunktes im elementaren Zustand (2468 °C) besitzt es eine geringere Dichte als andere hochschmelzende Metalle. 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 die gleiche Größe wie die schwereren Tantalatome aufweist. Daher ähneln die chemischen Eigenschaften von Niob sehr stark denen von Tantal, das im Periodensystem direkt unter Niob steht. Obwohl seine Korrosionsbeständigkeit nicht so herausragend ist wie die von Tantal, machen der niedrigere Preis und die bessere Verfügbarkeit Niob für weniger anspruchsvolle Anwendungen, wie beispielsweise Behälterauskleidungen in Chemieanlagen, attraktiv.