नाइओबियम

नाइओबियम के गुण

परमाणु संख्या 41
सीएएस संख्या 7440-03-1
परमाणु भार 92.91
गलनांक 2 468°C
क्वथनांक 4 900 डिग्री सेल्सियस
परमाणु आयतन 0.0180 एनएम3
20 डिग्री सेल्सियस पर घनत्व 8.55 ग्राम/सेमी³
क्रिस्टल की संरचना शरीर केन्द्रित घन
लैटिस कॉन्सटेंट 0.3294 [एनएम]
पृथ्वी की पपड़ी में प्रचुरता 20.0 [जी/टी]
ध्वनि की गति 3480 मी/से (आरटी पर)(पतली छड़)
थर्मल विस्तार 7.3 µm/(m·K) (25 डिग्री सेल्सियस पर)
ऊष्मीय चालकता 53.7W/(m·K)
विद्युत प्रतिरोधकता 152 एनएम·एम (20 डिग्री सेल्सियस पर)
मोहस कठोरता 6.0
विकर्स कठोरता 870-1320 एमपीए
बैगन कठोरता 1735-2450एमपीए

नाइओबियम, जिसे पहले कोलंबियम के नाम से जाना जाता था, प्रतीक एनबी (पूर्व में सीबी) और परमाणु संख्या 41 के साथ एक रासायनिक तत्व है। यह एक नरम, भूरे, क्रिस्टलीय, तन्य संक्रमण धातु है, जो अक्सर खनिज पायरोक्लोर और कोलंबाइट में पाया जाता है, इसलिए पूर्व नाम " कोलम्बियम"।इसका नाम ग्रीक पौराणिक कथाओं से आया है, विशेष रूप से नीओबे, जो टैंटलस की बेटी थी, जो टैंटलम का नाम है।नाम दो तत्वों के बीच उनके भौतिक और रासायनिक गुणों में महान समानता को दर्शाता है, जिससे उन्हें अलग करना मुश्किल हो जाता है।

अंग्रेजी रसायनज्ञ चार्ल्स हैचेट ने 1801 में टैंटलम के समान एक नए तत्व की सूचना दी और इसे कोलंबियम नाम दिया।1809 में, अंग्रेजी रसायनज्ञ विलियम हाइड वोलास्टन ने गलत निष्कर्ष निकाला कि टैंटलम और कोलंबियम समान थे।जर्मन रसायनज्ञ हेनरिक रोज़ ने 1846 में निर्धारित किया कि टैंटलम अयस्कों में एक दूसरा तत्व होता है, जिसे उन्होंने नाइओबियम नाम दिया।1864 और 1865 में, वैज्ञानिक निष्कर्षों की एक श्रृंखला ने स्पष्ट किया कि नाइओबियम और कोलंबियम एक ही तत्व थे (जैसा कि टैंटलम से अलग है), और एक सदी तक दोनों नामों का परस्पर उपयोग किया जाता था।नाइओबियम को आधिकारिक तौर पर 1949 में तत्व के नाम के रूप में अपनाया गया था, लेकिन संयुक्त राज्य अमेरिका में धातु विज्ञान में कोलंबियम नाम वर्तमान में उपयोग में है।

नाइओबियम

20वीं शताब्दी की शुरुआत तक नाइओबियम का पहली बार व्यावसायिक उपयोग नहीं किया गया था।ब्राजील नाइओबियम और फेरोनिओबियम का अग्रणी उत्पादक है, जो लोहे के साथ 60-70% नाइओबियम का मिश्र धातु है।नाइओबियम का उपयोग ज्यादातर मिश्रधातुओं में किया जाता है, विशेष स्टील में सबसे बड़ा हिस्सा जैसे कि गैस पाइपलाइनों में उपयोग किया जाता है।हालाँकि इन मिश्र धातुओं में अधिकतम 0.1% होता है, नाइओबियम का छोटा प्रतिशत स्टील की ताकत को बढ़ाता है।नाइओबियम युक्त सुपरअलॉय की तापमान स्थिरता जेट और रॉकेट इंजन में इसके उपयोग के लिए महत्वपूर्ण है।

नाइओबियम का उपयोग विभिन्न अतिचालक सामग्रियों में किया जाता है।ये सुपरकंडक्टिंग मिश्र धातुएं, जिनमें टाइटेनियम और टिन भी शामिल हैं, एमआरआई स्कैनर के सुपरकंडक्टिंग मैग्नेट में व्यापक रूप से उपयोग की जाती हैं।नाइओबियम के अन्य अनुप्रयोगों में वेल्डिंग, परमाणु उद्योग, इलेक्ट्रॉनिक्स, प्रकाशिकी, मुद्राशास्त्र और आभूषण शामिल हैं।पिछले दो अनुप्रयोगों में, एनोडाइजेशन द्वारा उत्पन्न कम विषाक्तता और इंद्रधनुषीपन अत्यधिक वांछित गुण हैं।नाइओबियम को प्रौद्योगिकी-महत्वपूर्ण तत्व माना जाता है।

भौतिक विशेषताएं

नाइओबियम आवर्त सारणी (तालिका देखें) के समूह 5 में एक चमकदार, भूरे, तन्य, अनुचुंबकीय धातु है, जिसमें समूह 5 के लिए असामान्य बाहरी कोश में एक इलेक्ट्रॉन विन्यास है। (यह रूथेनियम (44) के पड़ोस में देखा जा सकता है), रोडियम (45), और पैलेडियम (46)।

यद्यपि ऐसा माना जाता है कि इसमें पूर्ण शून्य से इसके पिघलने बिंदु तक एक शरीर-केंद्रित घन क्रिस्टल संरचना होती है, तीन क्रिस्टलोग्राफिक अक्षों के साथ थर्मल विस्तार के उच्च-रिज़ॉल्यूशन माप से अनिसोट्रॉपी का पता चलता है जो एक घन संरचना के साथ असंगत हैं। [28]इसलिए, इस क्षेत्र में और अधिक शोध और खोज अपेक्षित है।

क्रायोजेनिक तापमान पर नाइओबियम एक सुपरकंडक्टर बन जाता है।वायुमंडलीय दबाव पर, इसमें 9.2 K पर मौलिक सुपरकंडक्टर्स का उच्चतम महत्वपूर्ण तापमान होता है। नाइओबियम में किसी भी तत्व की तुलना में सबसे बड़ी चुंबकीय प्रवेश गहराई होती है।इसके अलावा, यह वैनेडियम और टेक्नेटियम के साथ तीन मौलिक प्रकार II सुपरकंडक्टर्स में से एक है।अतिचालक गुण नाइओबियम धातु की शुद्धता पर अत्यधिक निर्भर हैं।

बहुत शुद्ध होने पर यह तुलनात्मक रूप से नरम और लचीला होता है, लेकिन अशुद्धियाँ इसे कठोर बना देती हैं।

थर्मल न्यूट्रॉन के लिए धातु में कम कैप्चर क्रॉस-सेक्शन है;इस प्रकार इसका उपयोग परमाणु उद्योगों में किया जाता है जहां न्यूट्रॉन पारदर्शी संरचनाएं वांछित होती हैं।

रासायनिक विशेषताएँ

लंबे समय तक कमरे के तापमान पर हवा के संपर्क में रहने पर धातु का रंग नीला पड़ जाता है।तात्विक रूप में उच्च गलनांक (2,468 डिग्री सेल्सियस) के बावजूद, इसका घनत्व अन्य दुर्दम्य धातुओं की तुलना में कम है।इसके अलावा, यह संक्षारण प्रतिरोधी है, अतिचालकता गुण प्रदर्शित करता है, और ढांकता हुआ ऑक्साइड परतें बनाता है।

आवर्त सारणी में अपने पूर्ववर्ती जिरकोनियम की तुलना में नाइओबियम थोड़ा कम इलेक्ट्रोपोसिटिव और अधिक कॉम्पैक्ट है, जबकि लैंथेनाइड संकुचन के परिणामस्वरूप, यह भारी टैंटलम परमाणुओं के आकार में लगभग समान है।परिणामस्वरूप, नाइओबियम के रासायनिक गुण टैंटलम के समान हैं, जो आवर्त सारणी में सीधे नाइओबियम के नीचे दिखाई देता है।यद्यपि इसका संक्षारण प्रतिरोध टैंटलम जितना उत्कृष्ट नहीं है, कम कीमत और अधिक उपलब्धता नाइओबियम को कम मांग वाले अनुप्रयोगों के लिए आकर्षक बनाती है, जैसे कि रासायनिक संयंत्रों में वैट लाइनिंग।

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