원자번호	41
CAS 번호	7440-03-1
원자량	92.91
녹는점	2468°C
비등점	4900°C
원자 부피	0.0180nm3
20°C에서의 밀도	8.55g/cm³
결정 구조	체심입방체
격자상수	0.3294[nm]
지구 지각의 풍부함	20.0 [g/t]
음속	3480m/s(상온)(얇은 막대)
열팽창	7.3 µm/(m·K) (25 °C에서)
열전도도	53.7W/(m·K)
전기 저항률	152 nΩ·m(20°C에서)
모스 경도	6.0
비커스 경도	870-1320Mpa
브리넬 경도	1735-2450Mpa

니오븀(이전 명칭: 콜럼븀)은 원소 기호 Nb(이전 명칭: Cb), 원자 번호 41인 화학 원소입니다. 부드럽고 회색의 결정질이며 연성이 있는 전이 금속으로, 파이로클로어와 콜럼바이트 광물에서 흔히 발견되기 때문에 이전 명칭은 "콜럼븀"입니다. 이 이름은 그리스 신화, 특히 탄탈럼의 이름에서 유래한 탄탈로스의 딸인 니오베에서 유래했습니다. 이 이름은 두 원소의 물리적, 화학적 특성이 매우 유사하여 구별하기 어렵다는 것을 나타냅니다.

영국의 화학자 찰스 해쳇은 1801년 탄탈럼과 유사한 새로운 원소를 보고하고 콜럼븀(columbium)이라는 이름을 붙였습니다. 1809년, 영국의 화학자 윌리엄 하이드 울러스턴은 탄탈럼과 콜럼븀이 동일하다고 잘못 결론지었습니다. 독일의 화학자 하인리히 로즈는 1846년 탄탈럼 광석에 니오븀이라는 또 다른 원소가 포함되어 있음을 밝혀냈습니다. 1864년과 1865년에 걸쳐 일련의 과학적 발견을 통해 니오븀과 콜럼븀이 (탄탈럼과 구별되는) 동일한 원소임이 밝혀졌고, 한 세기 동안 두 이름은 서로 혼용되었습니다. 니오븀은 1949년에 공식적으로 이 원소의 이름으로 채택되었지만, 현재 미국의 야금에서는 콜럼븀이라는 이름이 여전히 사용되고 있습니다.

니오븀이 상업적으로 처음 사용된 것은 20세기 초였습니다. 브라질은 니오븀과 철의 60~70%를 합금한 니오븀 및 페로니오븀의 주요 생산국입니다. 니오븀은 주로 합금으로 사용되며, 특히 가스 파이프라인에 사용되는 특수강에 가장 많이 사용됩니다. 이러한 합금에는 최대 0.1%의 니오븀이 함유되어 있지만, 이 소량의 니오븀이 강의 강도를 향상시킵니다. 니오븀을 함유한 초합금의 온도 안정성은 제트 엔진과 로켓 엔진에 사용하기에 중요합니다.

니오븀은 다양한 초전도 재료에 사용됩니다. 티타늄과 주석을 포함하는 이러한 초전도 합금은 MRI 스캐너의 초전도 자석에 널리 사용됩니다. 니오븀은 용접, 원자력 산업, 전자, 광학, 화폐학, 보석 등 다양한 분야에 활용됩니다. 마지막 두 가지 응용 분야에서는 양극 산화 처리로 인한 낮은 독성과 무지개빛이 매우 중요한 특성으로 작용합니다. 니오븀은 기술적으로 중요한 원소로 간주됩니다.

물리적 특성

니오븀은 주기율표의 5족에 속하는 광택이 나는 회색의 연성 상자성 금속입니다(표 참조). 가장 바깥쪽 껍질의 전자 배치는 5족에서는 일반적이지 않습니다. (이는 루테늄(44), 로듐(45), 팔라듐(46) 근처에서 관찰할 수 있습니다.)

절대온도 0도에서 녹는점까지 체심입방체 결정구조를 갖는 것으로 생각되지만, 3개의 결정축을 따라 열팽창을 고해상도로 측정한 결과 입방체 구조와 일치하지 않는 이방성이 나타났습니다.[28] 따라서 이 분야에서 추가적인 연구와 발견이 기대됩니다.

니오븀은 극저온에서 초전도체가 됩니다. 대기압에서 니오븀은 원소 초전도체 중 가장 높은 임계 온도인 9.2K를 갖습니다. 니오븀은 모든 원소 중 가장 큰 자기 침투 깊이를 가지고 있습니다. 또한, 니오븀은 바나듐, 테크네튬과 함께 세 가지 원소형 II 초전도체 중 하나입니다. 초전도 특성은 니오븀 금속의 순도에 크게 좌우됩니다.

매우 순수하면 비교적 부드럽고 연성이 있지만, 불순물이 들어가면 더 단단해집니다.

이 금속은 열 중성자에 대한 포획 단면적이 작으므로 중성자 투과 구조가 필요한 핵 산업에 사용됩니다.

화학적 특성

이 금속은 실온에서 장시간 공기에 노출되면 푸른빛을 띱니다. 원소 형태의 높은 녹는점(2,468°C)에도 불구하고 다른 내화성 금속보다 밀도가 낮습니다. 또한, 내식성이 뛰어나고 초전도성을 나타내며 유전체 산화막을 형성합니다.

니오븀은 주기율표에서 선행 원소인 지르코늄보다 전기 양성도가 약간 낮고 더 조밀하지만, 란타넘족 수축으로 인해 더 무거운 탄탈륨 원자와 크기가 거의 동일합니다. 따라서 니오븀의 화학적 특성은 주기율표에서 니오븀 바로 아래에 위치하는 탄탈륨과 매우 유사합니다. 탄탈륨만큼 내식성이 뛰어나지는 않지만, 가격이 저렴하고 쉽게 구할 수 있기 때문에 화학 공장의 통 라이닝과 같이 덜 까다로운 용도에 적합합니다.