Ўласцівасці ніёбія
Атамны нумар | 41 |
Нумар CAS | 7440-03-1 |
Атамная маса | 92,91 |
Тэмпература плаўлення | 2468 °C |
Тэмпература кіпення | 4900 °C |
Атамны аб'ём | 0,0180 нм3 |
Шчыльнасць пры 20 °C | 8,55 г/см³ |
Крышталічная структура | целацэнтрычны куб |
Сталая рашоткі | 0,3294 [нм] |
Распаўсюджанасць у зямной кары | 20,0 [г/т] |
Хуткасць гуку | 3480 м/с (пры rt) (тонкі стрыжань) |
Цеплавое пашырэнне | 7,3 мкм/(м·K) (пры 25 °C) |
Цеплаправоднасць | 53,7 Вт/(м·K) |
Удзельнае электрычнае супраціўленне | 152 нОм·м (пры 20 °C) |
Цвёрдасць па шкале Мооса | 6.0 |
Цвёрдасць па Віккерсу | 870-1320 МПа |
Цвёрдасць па Бринеллю | 1735-2450 МПа |
Ніобій, раней вядомы як калумбій, - гэта хімічны элемент з сімвалам Nb (раней Cb) і атамным нумарам 41. Гэта мяккі, шэры, крышталічны, пластычны пераходны метал, які часта сустракаецца ў мінералах пірахлор і калумбіт, адсюль ранейшая назва " калумбій». Яго назва паходзіць з грэчаскай міфалогіі, у прыватнасці з Ніобы, якая была дачкой Тантала, цёзкі тантала. Назва адлюстроўвае вялікае падабенства паміж двума элементамі ў іх фізічных і хімічных уласцівасцях, што робіць іх цяжка адрозніць.
Англійскі хімік Чарльз Хатчэт у 1801 г. паведаміў пра новы элемент, падобны на тантал, і назваў яго калумбіем. У 1809 годзе англійскі хімік Уільям Хайд Воластан памылкова зрабіў выснову, што тантал і калумбій ідэнтычныя. Нямецкі хімік Генрых Роўз у 1846 годзе вызначыў, што танталавыя руды ўтрымліваюць другі элемент, які ён назваў ніёбіем. У 1864 і 1865 гадах шэраг навуковых адкрыццяў высветліў, што ніобій і калумбій - гэта адзін і той жа элемент (у адрозненне ад тантала), і на працягу стагоддзя абедзве назвы выкарыстоўваліся як узаемазаменныя. Ніёбій быў афіцыйна прыняты ў якасці назвы элемента ў 1949 годзе, але назва калумбій застаецца ў цяперашнім выкарыстанні ў металургіі ў Злучаных Штатах.
Толькі ў пачатку 20-га стагоддзя ніёбій быў упершыню выкарыстаны ў камерцыйных мэтах. Бразілія з'яўляецца вядучым вытворцам ніобію і фераніобію, сплаву 60-70% ніобію з жалезам. Ніобій выкарыстоўваецца ў асноўным у сплавах, большая частка ў спецыяльнай сталі, напрыклад, у газаправодах. Хоць гэтыя сплавы ўтрымліваюць максімум 0,1%, невялікі працэнт ніёбія павышае трываласць сталі. Тэмпературная стабільнасць ниобийсодержащих суперсплавов важная для выкарыстання ў рэактыўных і ракетных рухавіках.
Ніёбій выкарыстоўваецца ў розных звышправодных матэрыялах. Гэтыя звышправодныя сплавы, якія таксама змяшчаюць тытан і волава, шырока выкарыстоўваюцца ў звышправодных магнітах МРТ-сканераў. Іншыя сферы прымянення ніёбія ўключаюць зварку, ядзерную прамысловасць, электроніку, оптыку, нумізматыку і ювелірныя вырабы. У двух апошніх прымяненнях вельмі жаданымі ўласцівасцямі з'яўляюцца нізкая таксічнасць і пералівы, атрыманыя пры анадаванні. Ніёбій лічыцца тэхналагічна важным элементам.
Фізічныя характарыстыкі
Ніобій - гэта бліскучы, шэры, пластычны, парамагнітны метал у групе 5 перыядычнай сістэмы (гл. табліцу), з канфігурацыяй электронаў у крайніх абалонках, нетыповай для групы 5. (Гэта можна назіраць па суседстве з рутэніем (44), родый (45) і паладый (46).
Хоць лічыцца, што ён мае аб'ёмна-цэнтрычную кубічную крышталічную структуру ад абсалютнага нуля да кропкі плаўлення, вымярэнні цеплавога пашырэння з высокім дазволам уздоўж трох крышталяграфічных восяў выяўляюць анізатрапіі, якія несумяшчальныя з кубічнай структурай [28] . Такім чынам, чакаюцца далейшыя даследаванні і адкрыцці ў гэтай галіне.
Ніёбій становіцца звышправадніком пры крыягенных тэмпературах. Пры атмасферным ціску ён мае самую высокую крытычную тэмпературу сярод элементарных звышправаднікоў 9,2 К. Ніёбій мае найбольшую глыбіню магнітнага пранікнення з усіх элементаў. Акрамя таго, гэта адзін з трох элементарных звышправаднікоў тыпу II, нароўні з ванадыем і тэхнецыям. Звышправодныя ўласцівасці моцна залежаць ад чысціні металічнага ніёбія.
Калі ён вельмі чысты, ён параўнальна мяккі і пластычны, але прымешкі робяць яго больш цвёрдым.
Метал мае малое сячэнне захопу цеплавых нейтронаў; такім чынам, ён выкарыстоўваецца ў ядзернай прамысловасці, дзе патрэбныя празрыстыя для нейтронаў структуры.
Хімічныя характарыстыкі
Метал набывае блакітнаваты адценне пры працяглым уздзеянні паветра пакаёвай тэмпературы. Нягледзячы на высокую тэмпературу плаўлення ў элементарным выглядзе (2468 °C), ён мае меншую шчыльнасць, чым іншыя тугаплаўкія металы. Акрамя таго, ён устойлівы да карозіі, праяўляе ўласцівасці звышправоднасці і ўтварае дыэлектрычныя пласты аксіду.
Ніобій крыху менш электрастаноўчы і больш кампактны, чым яго папярэднік у перыядычнай сістэме, цырконій, у той час як ён практычна ідэнтычны па памеры больш цяжкім атамам тантала ў выніку скарачэння лантанідаў. У выніку хімічныя ўласцівасці ніёбія вельмі падобныя на ўласцівасці тантала, які з'яўляецца непасрэдна пад ніёбіем у перыядычнай сістэме. Нягледзячы на тое, што яго каразійная стойкасць не такая выдатная, як у тантала, больш нізкая цана і большая даступнасць робяць ніобій прывабным для менш патрабавальных ужыванняў, такіх як футроўка чанаў на хімічных заводах.