Ниобий, Nb, Атомный номер 41

В общих чертах

Ниобий [NIO ː р] (по Ниобу, tocht дер Des Tantalos) Chemisches IST Эйн MIT DEM Элемент Nb Elementsymbol унд дер Ordnungszahl 41. Это один из переходных металлов, в периодической таблице он находится в 5. ПЕРИОД Сових дер 5.Nebengruppe (Кластер 5) Одер Vanadiumgruppe.

В англо-саксонском мире все еще много металлургов, Поставщики материалов и частный обращение уже давно устарели обозначение Колумбий и аббревиатура Cb использованный.

Редко происходит тяжелый металл серого цвета и хорошо ковке. Ниобия от колумбита минералов, Колтан (Columbit-Танталит) быть восстановлены и лопарит. Он в основном используется в металлургии, производить специальную сталь и улучшить свариваемость.

Ниобия было 1801 обнаружил Чарльз Hatchett. Er Гельфанд эс в Columbit-Erz (Первая запись в русле реки в Колумбии), порядок 1700 был послан в Англию Джон Уинтроп. Hatchett дал элемента название Колумбий. К середине 19. Век, предполагалось,, что ниобий и 1802 обнаружено тантала и тот же элемент, как они почти всегда встречаются вместе в минералах (Paragenèse).

Сперва 1844 показал Берлин профессор Генрих Роуз, что ниобий- и тантал кислоты различных вещества. Не зная о работе Hatchetts и его именования, Он назвал вновь открыл элемент из-за его сходства с тантала по Niobe, Tochter дер Тантала.

Только после 100 Годы борьбы положил Международный союз теоретической и прикладной химии (ИЮПАК) 1950 Ниобий создан в качестве официального названия элемента.

1864 Christian Wilhelm Blomstrand удалось в производстве металлического ниобия путем уменьшения хлорида ниоби с водородом в тепла. 1866 Чарльз подтвердил Мариньяк тантал в виде отдельного элемента.

1907 представлены Вернер фон Болтон восстановлением с натрия Heptafluoroniobats очень чистый ниобий.

Вхождение

Ниобий является редким элементом с частью земной коры 1,8 · 10-3 %. Это не достойно назад. В связи с подобной ионных радиусов ниобия и тантала всегда побратимом назад. Основные минералы колумбит (Вера, Mn)(Nb, Принимать)2O6, который называется в зависимости от содержания ниобия или тантала, как Niobit или танталита, Сових пирохлора (NaCaNb2O6F).

В более общем редкие минералы:

  • Эвксенита [(И, Как, ЭТО, Вы, Th)(Nb, Принимать, Вы)2O6].
  • Olmsteadit (KFe2(Nb,Принимать)[O|PO4]2 · H2O) и
  • Самар Скит ((И,Он)4[(Nb,Принимать)2O7]3)

Из экономических интересов Niobvorkommen в карбонатитов, в их выветривания почв пирохлор обогатил. Годовой объем производства был 2006 бей быстро 60.000 т, 90 % которые были выдвинуты в Бразилии. В последние годы производство резко возросло. Бразилия и Канада являются основными производителями ниобия минеральных концентратов. Большие месторождения расположены в Нигерии, в Демократической Республике Конго и России.

Добыча и представление

Так как ниобий и тантал происходить всегда вместе, быть ниобия- и тантала руды сначала открыли вместе, а затем раздел ют путем дробной кристаллизации или unterschiedlicheLöslichkeit в органических растворителях. Первый такой промышленный процесс разделения был 1866 разработан Galissard де Мариньяк.

Во-первых, руда представляет собой смесь концентрированных серной- разоблачены и плавиковой кислоты при 50-80 ° С.. Здесь комплексных фторидов образуют [НБД7]2- и [TaF7]2-, которые хорошо растворимы.

По преобразование в водной фазе и добавление фторида калия, дикалиевой соли этих фторидов может быть сформирован. Только фторид тантала в воде слабо растворим и осадки. Фторид слабо растворим ниобий может быть отделен от тантала. В наши дни, однако, разделение экстракцией метилизобутилкетон обычно. Третья возможность заключается в разделение путем фракционной перегонки хлоридов NbCl5 унд TaCl5. Эти могут быть получены с помощью реакции руд, Кокс и хлор представлены при высоких температурах.

Ниобий пятиокись ниобия с фторидом отделен реакции с кислородом первоначально полученного. Это сначала подвергают взаимодействию с любой углерода в карбиде ниобия, а затем с последующим пятиокиси ниобия в 2000 ° C в вакууме восстанавливают до металла или получены непосредственно aluminothermically. Большинство из ниобия в сталелитейной промышленности производится, в то время как оксид железа также добавляется, сплав железа ниобия (60 % Ниобий) для получения. Стать галогениды, используемые в качестве исходного материала для уменьшения, Это делается с помощью натрия в качестве восстановителя.

Свойства

Ниобий является блестящей серый, пластичный тяжелых металлов. В окисления известны -3, -1, 0, +1, +2, +3, +4, +5. Кто BEIM ванадий, который в периодической таблице на ниобия, это этап +5 наиболее устойчивы. Химическое поведение ниобия практически идентичен тому из тантала, который в периодической таблице непосредственно ниже ниобия.

В связи с формированием пассивного слоя (Защитный слой) ниобия в воздухе очень устойчивы. Большинство кислоты атаковать его при комнатной температуре, следовательно, не. Только фтористоводородной кислоты, особенно в смеси с азотной кислотой и горячей концентрированной серной кислоты корродируют металлический ниобий быстро. В жаркую щелочной ниобия также неустойчиво, потому что они растворяются пассивный слой. При температурах выше 200 ° C он начинает окисляться в присутствии кислорода. Сварки обработки ниобия должно происходить из-за его нестабильности в воздухе в атмосфере защитного газа.

Добавление вольфрама и молибдена на ниобия увеличил термостойкость, Ее сила алюминия.

Замечательный являются высокая температура перехода ниобия от 9,25 К, , ниже которой это сверхпроводящий, а также его имущество, легко поглотить газы. Таким образом при комнатной температуре, грамм ниобия 100 запись куб.см водорода, , что было ранее эксплуатируемых в технологии вакуумной трубки.

Употребление

Ниобий является для легирования сплавов для нержавеющих сталей, Sonderedelstähle (из. B. Трубы для производства соляной кислоты) б и цветные сплавы, там различают ниобия легированных материалов повышенной механической прочностью. При концентрациях 0,01 до тех пор пока 0,1 Массовая доля ниобия может увеличить прочность и ударную вязкость стали существенно в сочетании с термомеханической прокатки. Первые попытки использовать ниобий как сплава элемента (Замена вольфрама) найдено 1925 разместить в США. Таких рафинированных стали широко используются в строительстве трубопроводов (Строительство трубопроводов) вставленный. Как сильный карбидообразующий ниобия сплавляется в сварочных материалов для связывания углерода.

Поскольку все больше использует должны привести:

  • Применение в ядерной технологии в связи с низким сечением захвата тепловых нейтронов.
  • Производство niobstabilisierter сварочные электроды как наполнитель для нержавеющих сталей, Специальные нержавеющие стали и сплавы на основе никеля.
  • Из-за своей синеватого цвета, он используется для ювелирных изделий пирсинг и для изготовления ювелирных изделий.
  • Для монет с ниобием (Биметаллические Münzen) цвет сердцевины ниобия с помощью физических процессов сильно различаются (из. B. на 25 монет евро из Австрии).

  • Значительные величины как ниобий ферро-ниобий и никеля в металлургической промышленности для производства жаропрочных сплавов (Никель-, Кобальт- и сплавов на основе железа) вставленный. Исходя из этого, статические части для стационарных газовых турбин и летать, Сделано части ракетных и термостойкие компоненты для строительства печи.
  • Ниобий используется в качестве анодного материала в электролитических конденсаторов ниобия. Оксид ниобия, Ниобий(В)-окисел, имеет высокую диэлектрическую прочность. Она называется так в. Formierverfahren применяются на поверхности анода ниобия и служит в качестве диэлектрика в конденсаторе. Ниобия электролитические конденсаторы находятся в конкуренции с более известной тантала электролитические конденсаторы.
  • Если стекло лампочка галогенными лампами на улице с г. B. Niob bedampft, тем самым часть теплового излучения от вольфрамовой нити отражается обратно к внутренней. Таким образом может быть достигнута с более низким потреблением энергии и, следовательно, более высокую рабочую температуру текучести выше свет.
  • В качестве катализатора (из. B. соляной кислоты в производстве и в производстве спиртов из бутадиена),
  • Als Kaliumniobat (химическое соединение калия, Ниобия и кислорода), монокристалл, как в лазерной технике и нелинейных оптических системах используется и
  • Использование в качестве электродного материала для натриевой лампы высокого давления
  • Сверхпроводимость: При температурах ниже 9,5 К чистого ниобия, сверхпроводник типа II. Ниобия сплавы (мит N, O, Sn, ALGE, Ge) включать не только ниобий три чистых элементов, Ванадий и технеций к веществам, сверхпроводники второго рода являются: Температуры перехода этих сплавов между 18,05 К (Niobzinn, Nb3Sn) и 23,2 К (Niobgermanium, Nb3Ge). Изготовлен из сверхпроводящих ниобий объемных резонаторов являются inTeilchenbeschleunigern (Вы. a. XFEL и FLASH в DESY в Гамбурге) вставленный. В целях получения сильных магнитных полей до о 20 Тесла делают сверхпроводящие магниты, используемые с проводами из ниобий-олова и ниобий-титана. Таким образом, для реактора ITER экспериментальный слитого 600 т ниобий-олова и 250 т используется ниобий-титановые. Сверхпроводящие магниты БАК изготовлены из ниобия сплавов.

Безопасность

Хотя ниобий не токсичен, чем, Тем не менее, раздражает глаза и металлический кожа Niobstaub. Niobstaub является легковоспламеняющимся.

Физиологический эффект ниобия неизвестно.

В общих чертах
Имя, Символ,Атомный номер Ниобий, Nb, 41
Серия Переходные металлы
Кластер, Период, Блокировать 5, 5, г
Наружность серый металлик
CAS-Nummer 7440-03-1
Массовая доля derErdhülle 19 частей на миллион
Атомный
Атомная масса 92,90638 Вы
Atomradius (вычисленный) 145 (164) часов
Радиус Kovalenter 137 часов
Электронная конфигурация [Kr] 4г41
1. Энергия ионизации 652,1 кДж / моль
2. Энергия ионизации 1380 кДж / моль
3. Энергия ионизации 2416 кДж / моль
4. Энергия ионизации 3700 кДж / моль
5. Энергия ионизации 4877 кДж / моль
Физический
Физическое состояние твердо
Кристаллическая структура ОЦК
Густота 8,57 г / см3 (20 ° C)
Мооса 6,0
Магнетизм paramagnetisch (\chi_{m} = 2,3 · 10-4)
Температура плавления 2750 К (2477 ° C)
Точка кипения 5017 К (4744 ° C)
Молярный объем 10,83 · 10-6 метр3/моль
Теплота парообразования 690 кДж / моль
Schmelzwärme 26,8 кДж / моль
Скорость звука 3480 м / с 293,15 К
Электрическая проводимость 6,58 · 106 /(В · метр)
Теплопроводность 54 W /(метр · К)
Химический
Окисление государств 2, 5
Normalpotential -1.1 V (Nb2+ + 2 и- → Nb)
Электроотрицательность 1,6 (Полинг-Scale)
Изотоп
Изотоп NH т1/2 А ZE (МэВ) ZP
91Nb {сына.} 680 a E 1,253 91Zr
92Nb {сына.} 3,47 · 107 a E 2,006 92Zr
б- 0,356 92Мо
93Nb 100 % Стабильный
93когдаNb {сына.} 16,13 a IT 0,031 93Nb
94Nb {сына.} 20300 a б- 2,045 94Мо
95Nb {сына.} 34,975 г б- 0,926 95Мо
ЯМР свойства
Прясть γ в
колесо·Т-1·с-1
ЭтоГ(1H) еL подле
B = 4,7 Т
В МГц
93Nb 9/2 6,567 · 107 0,488 24,47
Безопасность
СГС Идентификация опасностей

02 – Leicht-/Hochentzündlich

Опасность

H- и Р-наборы H: 250
EUH: EUH не устанавливает
P: 222-231 - 422
Маркировка опасных материаловПорох

Leichtentzündlich
Легко-
воспалительный
(F)
R- и S-фразы R: 11
S: 43

 

Эта запись была опубликована в Стратегическое металлов и отмеченных , , , , , , , , , , , , , . Закладка Постоянная ссылка.

Оставить комментарий