Niob

Właściwości niobu

Liczba atomowa 41
Numer CAS 7440-03-1
Masa atomowa 92,91
Temperatura topnienia 2 468 °C
Temperatura wrzenia 4 900 °C
Objętość atomowa 0,0180 nm3
Gęstość w temperaturze 20 °C 8,55 g/cm³
Struktura kryształu sześcienny skupiony na ciele
Stała sieci 0,3294 [nm]
Obfitość w skorupie ziemskiej 20,0 [g/t]
Prędkość dźwięku 3480 m/s (w temp. pok.) (cienki pręt)
Rozszerzalność cieplna 7,3 µm/(m·K) (w temp. 25 °C)
Przewodność cieplna 53,7 W/(m·K)
Opór elektryczny 152 nΩ·m (w temp. 20 °C)
Twardość Mohsa 6.0
Twardość Vickersa 870-1320Mpa
Twardość Brinella 1735-2450Mpa

Niob, dawniej znany jako kolumb, to pierwiastek chemiczny o symbolu Nb (dawniej Cb) i liczbie atomowej 41. Jest to miękki, szary, krystaliczny, ciągliwy metal przejściowy, często występujący w minerałach pirochloru i kolumbitu, stąd dawna nazwa „kolumb”. Jego nazwa pochodzi z mitologii greckiej, a konkretnie od imienia Niobe, córki Tantala, patrona tantalu. Nazwa ta odzwierciedla duże podobieństwo właściwości fizycznych i chemicznych obu pierwiastków, co utrudnia ich rozróżnienie.

Angielski chemik Charles Hatchett odkrył nowy pierwiastek podobny do tantalu w 1801 roku i nazwał go kolumbem. W 1809 roku angielski chemik William Hyde Wollaston błędnie doszedł do wniosku, że tantal i kolumb są identyczne. Niemiecki chemik Heinrich Rose w 1846 roku ustalił, że rudy tantalu zawierają drugi pierwiastek, który nazwał niobem. W latach 1864 i 1865 szereg badań naukowych wyjaśnił, że niob i kolumb to ten sam pierwiastek (w odróżnieniu od tantalu) i przez stulecie obie nazwy były używane zamiennie. Niob został oficjalnie przyjęty jako nazwa pierwiastka w 1949 roku, ale nazwa kolumb jest nadal używana w metalurgii w Stanach Zjednoczonych.

Niob

Niob po raz pierwszy wykorzystano komercyjnie dopiero na początku XX wieku. Brazylia jest wiodącym producentem niobu i żelazoniobu, stopu zawierającego 60–70% niobu z żelazem. Niob jest stosowany głównie w stopach, a jego największy udział występuje w stalach specjalnych, takich jak te stosowane w gazociągach. Chociaż stopy te zawierają maksymalnie 0,1% niobu, niewielka zawartość niobu zwiększa wytrzymałość stali. Stabilność temperaturowa nadstopów zawierających niob jest istotna dla ich zastosowania w silnikach odrzutowych i rakietowych.

Niob jest stosowany w różnych materiałach nadprzewodzących. Te nadprzewodzące stopy, zawierające również tytan i cynę, są szeroko stosowane w magnesach nadprzewodzących skanerów MRI. Inne zastosowania niobu obejmują spawalnictwo, przemysł jądrowy, elektronikę, optykę, numizmatykę i jubilerstwo. W dwóch ostatnich zastosowaniach, niska toksyczność i iryzacja uzyskiwana w procesie anodyzacji są wysoce pożądanymi właściwościami. Niob jest uważany za pierwiastek o krytycznym znaczeniu technologicznym.

Charakterystyka fizyczna

Niob to lśniący, szary, ciągliwy metal paramagnetyczny z grupy 5 układu okresowego (patrz tabela), o nietypowej dla grupy 5 konfiguracji elektronowej na najbardziej zewnętrznych powłokach. (Można to zaobserwować w sąsiedztwie rutenu (44), rodu (45) i palladu (46).

Chociaż uważa się, że od zera absolutnego do temperatury topnienia kryształ ma strukturę krystaliczną sześcienną, pomiary rozszerzalności cieplnej o wysokiej rozdzielczości wzdłuż trzech osi krystalograficznych ujawniają anizotropie niezgodne ze strukturą sześcienną.[28] W związku z tym oczekuje się dalszych badań i odkryć w tej dziedzinie.

Niob staje się nadprzewodnikiem w temperaturach kriogenicznych. W ciśnieniu atmosferycznym osiąga najwyższą temperaturę krytyczną wśród nadprzewodników pierwiastkowych, wynoszącą 9,2 K. Niob charakteryzuje się największą głębokością penetracji magnetycznej spośród wszystkich pierwiastków. Ponadto, wraz z wanadem i technetem, jest jednym z trzech nadprzewodników pierwiastkowych typu II. Właściwości nadprzewodzące są silnie zależne od czystości niobu.

W stanie czystym jest stosunkowo miękki i ciągliwy, ale zanieczyszczenia sprawiają, że staje się twardszy.

Metal ten charakteryzuje się małym przekrojem czynnym wychwytu neutronów termicznych, dlatego wykorzystuje się go w przemyśle jądrowym, gdzie pożądane są struktury przepuszczające neutrony.

Charakterystyka chemiczna

Metal nabiera niebieskawego odcienia po dłuższym wystawieniu na działanie powietrza w temperaturze pokojowej. Pomimo wysokiej temperatury topnienia w stanie stałym (2468°C), ma niższą gęstość niż inne metale ogniotrwałe. Ponadto jest odporny na korozję, wykazuje właściwości nadprzewodzące i tworzy dielektryczne warstwy tlenkowe.

Niob jest nieco mniej elektrododatni i bardziej zwarty niż jego poprzednik w układzie okresowym, cyrkon, podczas gdy jego rozmiar jest praktycznie identyczny z rozmiarem atomów cięższego tantalu, co wynika z kontrakcji lantanowców. W rezultacie właściwości chemiczne niobu są bardzo zbliżone do właściwości tantalu, który w układzie okresowym znajduje się bezpośrednio pod niobem. Chociaż jego odporność na korozję nie jest tak wysoka jak tantalu, niższa cena i większa dostępność sprawiają, że niob jest atrakcyjny dla mniej wymagających zastosowań, takich jak wykładziny kadzi w zakładach chemicznych.

Gorące produkty z niobu

Napisz tutaj swoją wiadomość i wyślij ją do nas