Niobij

Lastnosti niobija

Atomsko število 41
Številka CAS 7440-03-1
Atomska masa 92,91
Tališče 2 468 °C
Vrelišče 4 900 °C
Atomski volumen 0,0180 nm3
Gostota pri 20 °C 8,55 g/cm³
Kristalna struktura kubični, osredotočen na telo
Mrežna konstanta 0,3294 [nm]
Obilje v Zemljini skorji 20,0 [g/t]
Hitrost zvoka 3480 m/s (pri sobni temperaturi) (tanka palica)
Toplotno raztezanje 7,3 µm/(m·K) (pri 25 °C)
Toplotna prevodnost 53,7 W/(m·K)
Električna upornost 152 nΩ·m (pri 20 °C)
Mohsova trdota 6,0
Trdota po Vickersu 870–1320 MPa
Trdota po Brinellu 1735–2450 MPa

Niobij, prej znan kot kolumbij, je kemični element s simbolom Nb (prej Cb) in atomsko številko 41. Je mehka, siva, kristalinična, duktilna prehodna kovina, ki jo pogosto najdemo v mineralih pirokloru in kolumbitu, od tod tudi prejšnje ime "kolumbij". Njegovo ime izvira iz grške mitologije, natančneje iz Niobe, ki je bila hči Tantala, soimenjaka tantala. Ime odraža veliko podobnost med obema elementoma v njunih fizikalnih in kemijskih lastnostih, zaradi česar ju je težko razlikovati.

Angleški kemik Charles Hatchett je leta 1801 poročal o novem elementu, podobnem tantalu, in ga poimenoval kolumbij. Leta 1809 je angleški kemik William Hyde Wollaston napačno sklepal, da sta tantal in kolumbij identična. Nemški kemik Heinrich Rose je leta 1846 ugotovil, da tantalove rude vsebujejo še en element, ki ga je poimenoval niobij. Leta 1864 in 1865 je vrsta znanstvenih odkritij pojasnila, da sta niobij in kolumbij isti element (za razliko od tantala) in stoletje sta se imeni uporabljali kot sopomenki. Niobij je bil uradno sprejet kot ime elementa leta 1949, vendar se ime kolumbij še vedno uporablja v metalurgiji v Združenih državah.

Niobij

Šele v začetku 20. stoletja se je niobij prvič komercialno uporabljal. Brazilija je vodilni proizvajalec niobija in feroniobija, zlitine 60–70 % niobija z železom. Niobij se uporablja predvsem v zlitinah, največji del v posebnem jeklu, kot je tisto, ki se uporablja v plinovodih. Čeprav te zlitine vsebujejo največ 0,1 % niobija, majhen odstotek niobija poveča trdnost jekla. Temperaturna stabilnost superzlitin, ki vsebujejo niobij, je pomembna za njegovo uporabo v reaktivnih in raketnih motorjih.

Niobij se uporablja v različnih superprevodnih materialih. Te superprevodne zlitine, ki vsebujejo tudi titan in kositer, se pogosto uporabljajo v superprevodnih magnetih MRI skenerjev. Druge uporabe niobija vključujejo varjenje, jedrsko industrijo, elektroniko, optiko, numizmatiko in nakit. V zadnjih dveh uporabah sta nizka toksičnost in iridescenca, ki ju povzroča anodizacija, zelo zaželeni lastnosti. Niobij velja za tehnološko kritičen element.

Fizične lastnosti

Niobij je sijoča, siva, duktilna, paramagnetna kovina v 5. skupini periodnega sistema (glej tabelo) z elektronsko konfiguracijo v najbolj zunanjih lupinah, ki je netipična za 5. skupino. (To lahko opazimo v bližini rutenija (44), rodija (45) in paladija (46).

Čeprav naj bi imela od absolutne ničle do tališča prostorsko centrirano kubično kristalno strukturo, visokoločljivostne meritve toplotnega raztezanja vzdolž treh kristalografskih osi razkrivajo anizotropije, ki niso skladne s kubično strukturo.[28] Zato se pričakujejo nadaljnje raziskave in odkritja na tem področju.

Niobij postane superprevodnik pri kriogenih temperaturah. Pri atmosferskem tlaku ima najvišjo kritično temperaturo med elementarnimi superprevodniki, in sicer 9,2 K. Niobij ima največjo magnetno globino prodiranja od vseh elementov. Poleg tega je eden od treh elementarnih superprevodnikov tipa II, skupaj z vanadijem in tehnecijem. Superprevodne lastnosti so močno odvisne od čistosti kovine niobija.

Ko je zelo čist, je relativno mehak in duktilen, vendar ga nečistoče otežijo.

Kovina ima nizek prečni prerez zajetja toplotnih nevtronov; zato se uporablja v jedrski industriji, kjer so zaželene strukture, prozorne za nevtrone.

Kemijske lastnosti

Kovina dobi modrikast odtenek, ko je dlje časa izpostavljena zraku pri sobni temperaturi. Kljub visokemu tališču v elementarni obliki (2468 °C) ima nižjo gostoto kot druge ognjevzdržne kovine. Poleg tega je odporna proti koroziji, ima superprevodne lastnosti in tvori dielektrične oksidne plasti.

Niobij je nekoliko manj elektropozitiven in bolj kompakten kot njegov predhodnik v periodnem sistemu, cirkonij, medtem ko je po velikosti praktično enak težjim atomom tantala zaradi krčenja lantanoidov. Posledično so kemijske lastnosti niobija zelo podobne lastnostim tantala, ki se v periodnem sistemu pojavlja neposredno pod niobijem. Čeprav njegova korozijska odpornost ni tako izjemna kot pri tantalu, ga nižja cena in večja dostopnost naredita privlačnega za manj zahtevne aplikacije, kot so obloge kadi v kemičnih obratih.

Vroči izdelki iz niobija

Napišite svoje sporočilo tukaj in nam ga pošljite