Atominumero	41
CAS-numero	7440-03-1
Atomimassa	92,91
Sulamispiste	2 468 °C
Kiehumispiste	4 900 °C
Atomitilavuus	0,0180 nm3
Tiheys 20 °C:ssa	8,55 g/cm³
Kristallirakenne	vartalokeskeinen kuutio
Hilavakio	0,3294 [nm]
Runsaus maankuoressa	20,0 [g/t]
Äänen nopeus	3480 m/s (rt.) (ohut sauva)
Lämpölaajeneminen	7,3 µm/(m·K) (25 °C:ssa)
Lämmönjohtavuus	53,7 W/(m·K)
Sähkövastus	152 nΩ·m (20 °C:ssa)
Mohsin kovuus	6.0
Vickersin kovuus	870-1320Mpa
Brinell-kovuus	1735-2450Mpa

Niobium, joka tunnettiin aiemmin nimellä kolumbium, on kemiallinen alkuaine, jonka symboli on Nb (aiemmin Cb) ja atominumero 41. Se on pehmeä, harmaa, kiteinen, sitkeä siirtymämetalli, jota löytyy usein mineraaleista pyrokloorista ja kolumbiitista, mistä johtuu entinen nimi. kolumbium". Sen nimi tulee kreikkalaisesta mytologiasta, erityisesti Niobesta, joka oli tantaalin kaiman Tantaluksen tytär. Nimi kuvastaa näiden kahden alkuaineen suurta samankaltaisuutta niiden fysikaalisissa ja kemiallisissa ominaisuuksissa, mikä tekee niiden erottamisesta vaikeaa.

Englantilainen kemisti Charles Hatchett raportoi uudesta alkuaineesta, joka oli samanlainen kuin tantaali vuonna 1801 ja antoi sille nimen kolumbium. Vuonna 1809 englantilainen kemisti William Hyde Wollaston päätteli virheellisesti, että tantaali ja kolumbium olivat identtisiä. Saksalainen kemisti Heinrich Rose määritti vuonna 1846, että tantaalimalmit sisältävät toisen alkuaineen, jonka hän antoi nimeksi niobium. Vuosina 1864 ja 1865 sarja tieteellisiä havaintoja selvensi, että niobium ja kolumbium olivat sama alkuaine (erottuna tantaalista), ja vuosisadan ajan molempia nimiä käytettiin vaihtokelpoisina. Niobium otettiin virallisesti alkuaineen nimeksi vuonna 1949, mutta nimi kolumbium on edelleen käytössä metallurgiassa Yhdysvalloissa.

Niobiumia käytettiin kaupallisesti vasta 1900-luvun alussa. Brasilia on johtava niobin ja ferroniobin tuottaja, niobiumin ja raudan seos, jossa on 60–70 %. Niobiumia käytetään enimmäkseen metalliseoksissa, suurinta osaa erikoisteräksissä, kuten kaasuputkissa käytettävässä. Vaikka nämä seokset sisältävät enintään 0,1 %, niobiumia pieni prosenttiosuus lisää teräksen lujuutta. Niobiumia sisältävien superseosten lämpötilan stabiilius on tärkeä sen käytön kannalta suihku- ja rakettimoottoreissa.

Niobiumia käytetään erilaisissa suprajohtavissa materiaaleissa. Näitä suprajohtavia metalliseoksia, jotka sisältävät myös titaania ja tinaa, käytetään laajalti MRI-skannerien suprajohtavissa magneeteissa. Muita niobin sovelluksia ovat hitsaus, ydinteollisuus, elektroniikka, optiikka, numismatiikka ja korut. Kahdessa viimeisessä sovelluksessa anodisoinnin tuottama alhainen myrkyllisyys ja irisenssi ovat erittäin toivottuja ominaisuuksia. Niobiumia pidetään teknologiakriittisenä elementtinä.

Fyysiset ominaisuudet

Niobium on kiiltävä, harmaa, sitkeä, paramagneettinen metalli jaksollisen järjestelmän ryhmässä 5 (katso taulukko), jonka elektronikonfiguraatio uloimmissa kuorissa on epätyypillinen ryhmälle 5. (Tämä voidaan havaita ruteniumin (44) läheisyydessä, rodium (45) ja palladium (46).

Vaikka sillä uskotaan olevan kehokeskeinen kuutiokiderakenne absoluuttisesta nollasta sulamispisteeseensä, korkearesoluutioiset lämpölaajenemisen mittaukset kolmea kristallografista akselia pitkin paljastavat anisotropioita, jotka ovat ristiriidassa kuutiorakenteen kanssa.[28] Siksi tällä alalla odotetaan lisää tutkimusta ja löytöjä.

Niobiumista tulee suprajohde kryogeenisissä lämpötiloissa. Ilmakehän paineessa sillä on alkuainesuprajohteiden korkein kriittinen lämpötila 9,2 K. Niobiumilla on suurin magneettinen tunkeutumissyvyys kaikista alkuaineista. Lisäksi se on vanadiinin ja teknetiumin ohella yksi kolmesta alkuainetyypin II suprajohteesta. Suprajohtavat ominaisuudet riippuvat voimakkaasti niobimetallin puhtaudesta.

Erittäin puhtaana se on verrattain pehmeää ja sitkeää, mutta epäpuhtaudet tekevät siitä kovempaa.

Metallilla on alhainen sieppauspoikkileikkaus lämpöneutroneja varten; siksi sitä käytetään ydinteollisuudessa, missä halutaan neutronin läpinäkyviä rakenteita.

Kemialliset ominaisuudet

Metalli saa sinertävän sävyn, kun se altistuu ilmalle huoneenlämmössä pitkiä aikoja. Huolimatta korkeasta sulamispisteestä alkuainemuodossa (2 468 °C), sen tiheys on pienempi kuin muilla tulenkestävällä metallilla. Lisäksi se on korroosionkestävä, sillä on suprajohtavia ominaisuuksia ja se muodostaa dielektrisiä oksidikerroksia.

Niobium on hieman vähemmän sähköpositiivinen ja kompaktimpi kuin edeltäjänsä jaksollisessa taulukossa, zirkonium, kun taas se on kooltaan käytännössä identtinen raskaampien tantaaliatomien kanssa lantanidin supistumisen seurauksena. Tämän seurauksena niobin kemialliset ominaisuudet ovat hyvin samankaltaisia ​​kuin tantaalilla, joka esiintyy jaksollisessa taulukossa suoraan niobin alapuolella. Vaikka sen korroosionkestävyys ei ole yhtä erinomainen kuin tantaalilla, alhaisempi hinta ja parempi saatavuus tekevät niobiumista houkuttelevan vähemmän vaativiin sovelluksiin, kuten kemiantehtaiden altaiden vuorauksiin.