原子番号	41
CAS番号	7440-03-1
原子量	92.91
融点	2 468℃
沸点	4 900℃
原子体積	0.0180nm3
20℃での密度	8.55g/cm3
結晶構造	体心立方体
格子定数	0.3294[nm]
地殻中の豊富さ	20.0[g/t]
音速	3480 m/s (室温)(細いロッド)
熱膨張	7.3μm/(m・K)(25℃にて)
熱伝導率	53.7W/(m・K)
電気抵抗率	152nΩ・m（20℃にて）
モース硬度	6.0
ビッカース硬さ	870-1320MPa
ブリネル硬さ	1735-2450MPa

以前はコロンビウムとして知られていたニオブは、記号 Nb (以前は Cb) で原子番号 41 の化学元素です。ニオブは柔らかく、灰色の、結晶質で延性のある遷移金属で、鉱物パイロクロアやコロンバイトによく見られるため、以前の名前は「」です。コロンビウム」。その名前はギリシャ神話、特にタンタルの同名の由来であるタンタロスの娘ニオベに由来しています。この名前は、2 つの元素の物理的および化学的特性が非常に類似していることを反映しており、区別することが困難です。

英国の化学者チャールズ・ハチェットは 1801 年にタンタルに似た新元素を報告し、それをコロンビウムと名付けました。 1809年、イギリスの化学者ウィリアム・ハイド・ウォラストンは、タンタルとコロンビウムは同一であるという誤った結論を出しました。ドイツの化学者ハインリヒ・ローズは 1846 年にタンタル鉱石に 2 番目の元素が含まれていることを確認し、それをニオブと名付けました。 1864 年と 1865 年に一連の科学的発見により、ニオブとコロンビウムが（タンタルと区別されるように）同じ元素であることが明らかになり、1 世紀にわたって両方の名前が同じ意味で使用されました。ニオブは 1949 年に元素の名前として正式に採用されましたが、現在もコロンビウムという名前が米国の冶金学で使用されています。

ニオブが初めて商業的に使用されるようになったのは 20 世紀初頭になってからです。ブラジルはニオブとフェロニオブ（ニオブ60～70％と鉄の合金）の主要生産国です。ニオブは主に合金に使用され、ガスパイプラインなどに使用される特殊鋼に大部分を占めます。これらの合金には最大 0.1% のニオブが含まれていますが、少量のニオブが鋼の強度を高めます。ニオブ含有超合金の温度安定性は、ジェット エンジンやロケット エンジンでの使用にとって重要です。

ニオブはさまざまな超電導材料に使用されています。これらの超電導合金はチタンやスズも含み、MRI スキャナーの超電導磁石に広く使用されています。ニオブの他の用途には、溶接、原子力産業、電子機器、光学、貨幣学、宝飾品などがあります。最後の 2 つの用途では、陽極酸化によって生成される低毒性と虹色が非常に望ましい特性です。ニオブは技術的に重要な元素と考えられています。

身体的特徴

ニオブは、周期表 (表を参照) の第 5 族に属する、光沢のある灰色の延性のある常磁性金属であり、第 5 族としては典型的ではない最外殻の電子配置を備えています。(これはルテニウム (44) の付近で観察できます。ロジウム (45)、パラジウム (46)。

絶対零度から融点までは体心立方晶構造を持つと考えられているが、3つの結晶軸に沿った熱膨張の高分解能測定により、立方晶構造とは矛盾する異方性が明らかになった[28]。したがって、この分野におけるさらなる研究と発見が期待されています。

ニオブは極低温で超伝導体になります。大気圧では、元素超電導体の中で最も高い臨界温度である 9.2 K を持ちます。ニオブは、あらゆる元素の中で最大の磁気侵入深さを持っています。さらに、バナジウム、テクネチウムと並ぶ 3 元素 II 型超伝導体の 1 つです。超伝導特性はニオブ金属の純度に大きく依存します。

純度が高い場合は比較的柔らかく延性がありますが、不純物が含まれると硬くなります。

この金属は、熱中性子の捕獲断面積が小さい。したがって、中性子を透過する構造が求められる原子力産業で使用されます。

化学的特性

この金属は、室温で空気に長時間さらされると青みがかった色合いになります。元素の状態では融点が高い (2,468 °C) にもかかわらず、他の高融点金属よりも密度が低くなります。さらに、耐食性があり、超電導特性を示し、誘電性酸化物層を形成します。

ニオブは、周期表における前任者であるジルコニウムよりも電気陽性度がわずかに低く、よりコンパクトですが、ランタニドの収縮の結果、より重いタンタル原子と実質的に同じサイズになります。その結果、ニオブの化学的性質は、周期表のニオブのすぐ下にあるタンタルの化学的性質と非常によく似ています。ニオブの耐食性はタンタルほど優れていませんが、価格が低く入手しやすいため、化学プラントのバットライニングなど、それほど要求の厳しい用途にはニオブが魅力的です。