원자 번호	41
CAS 번호	7440-03-1
원자 질량	92.91
녹는점	2468℃
비등점	4900℃
원자량	0.0180nm3
20°C에서의 밀도	8.55g/cm3
결정 구조	체심 입방체
격자 상수	0.3294 [nm]
지각의 풍부함	20.0 [g/톤]
소리의 속도	3480 m/s (rt에서)(얇은 막대)
열팽창	7.3 µm/(m·K) (25 °C에서)
열전도율	53.7W/(m·K)
전기 저항력	152nΩ·m(20°C에서)
모스 경도	6.0
비커스 경도	870-1320Mpa
브리넬 경도	1735-2450Mpa

이전에 콜럼븀(columbium)으로 알려진 니오븀(Niobium)은 기호 Nb(이전 Cb) 및 원자 번호 41을 갖는 화학 원소입니다. 이는 부드럽고 회색의 결정질이며 연성 전이 금속이며 광물 피로클로르 및 콜럼바이트에서 흔히 발견되므로 이전 이름은 " 컬럼비아". 그 이름은 그리스 신화, 특히 탄탈룸의 이름을 딴 탄탈루스(Tantalus)의 딸인 니오베(Niobe)에서 유래되었습니다. 이 이름은 두 원소의 물리적, 화학적 특성이 매우 유사하여 구별하기 어렵다는 점을 반영합니다.

영국의 화학자 Charles Hatchett는 1801년에 탄탈륨과 유사한 새로운 원소를 보고하고 이를 콜럼븀이라고 명명했습니다. 1809년 영국의 화학자 윌리엄 하이드 울라스턴(William Hyde Wollaston)은 탄탈륨과 콜럼븀이 동일하다는 잘못된 결론을 내렸습니다. 독일의 화학자 하인리히 로즈(Heinrich Rose)는 1846년에 탄탈륨 광석에 두 번째 원소가 포함되어 있음을 확인하고 이를 니오븀이라고 명명했습니다. 1864년과 1865년에 일련의 과학적 발견을 통해 니오븀과 콜럼븀이 동일한 원소(탄탈륨과 구별됨)라는 것이 밝혀졌으며, 한 세기 동안 두 이름은 서로 바꿔서 사용되었습니다. 니오븀은 1949년에 원소의 이름으로 공식적으로 채택되었지만 콜럼븀이라는 이름은 현재 미국의 야금학에서 계속 사용되고 있습니다.

니오븀이 처음으로 상업적으로 사용된 것은 20세기 초였습니다. 브라질은 니오븀과 철과 60~70%의 니오븀 합금인 페로니오븀의 주요 생산국입니다. 니오븀은 주로 합금에 사용되며, 가스 파이프라인에 사용되는 특수강에서 가장 큰 부분을 차지합니다. 이들 합금은 최대 0.1%를 함유하지만, 적은 비율의 니오븀이 강철의 강도를 향상시킵니다. 니오븀 함유 초합금의 온도 안정성은 제트 및 로켓 엔진에 사용하는 데 중요합니다.

니오븀은 다양한 초전도 물질에 사용됩니다. 티타늄과 주석도 포함하는 이러한 초전도 합금은 MRI 스캐너의 초전도 자석에 널리 사용됩니다. 니오븀의 다른 응용 분야로는 용접, 원자력 산업, 전자, 광학, 화폐학, 보석 등이 있습니다. 마지막 두 응용 분야에서 양극 산화 처리로 생성된 낮은 독성과 무지개 빛은 매우 바람직한 특성입니다. 니오븀은 기술적으로 중요한 요소로 간주됩니다.

물리적 특성

니오븀은 주기율표의 5족에 속하는 광택이 있는 회색의 연성 상자성 금속입니다(표 참조). 5족에 대해 비정형적인 가장 바깥 껍질의 전자 구성이 있습니다. (이는 루테늄(44) 근처에서 관찰할 수 있습니다. 로듐(45) 및 팔라듐(46).

절대 영도부터 녹는점까지 체심 입방형 결정 구조를 갖는 것으로 생각되지만, 세 개의 결정학적 축을 따라 열팽창을 고해상도로 측정하면 입방형 구조와 일치하지 않는 이방성이 드러납니다. 따라서 이 분야에 대한 추가 연구와 발견이 기대됩니다.

니오븀은 극저온에서 초전도체가 됩니다. 대기압에서 원소 초전도체의 임계 온도는 9.2K로 가장 높습니다. 니오븀은 모든 원소 중에서 자기 침투 깊이가 가장 큽니다. 또한 바나듐, 테크네튬과 함께 3종 원소 초전도체 중 하나입니다. 초전도 특성은 니오븀 금속의 순도에 크게 좌우됩니다.

매우 순수하면 비교적 부드럽고 연성이 있지만 불순물로 인해 더 단단해집니다.

금속은 열중성자 포획 단면적이 낮습니다. 따라서 중성자 투명 구조가 필요한 원자력 산업에 사용됩니다.

화학적 특성

금속은 실온의 공기에 장기간 노출되면 푸른빛을 띕니다. 원소 형태의 높은 융점(2,468 °C)에도 불구하고 다른 내화 금속보다 밀도가 낮습니다. 또한 내식성, 초전도 특성을 가지며 유전체 산화물층을 형성합니다.

니오븀은 주기율표의 이전 원소인 지르코늄보다 전기 양성성이 약간 낮고 더 컴팩트한 반면, 란탄족 수축의 결과로 더 무거운 탄탈륨 원자와 크기가 사실상 동일합니다. 결과적으로 니오븀의 화학적 성질은 주기율표에서 니오븀 바로 아래에 나타나는 탄탈륨의 화학적 성질과 매우 유사합니다. 내식성은 탄탈륨만큼 뛰어나지는 않지만 가격이 저렴하고 가용성이 높기 때문에 화학 공장의 통 라이닝과 같이 덜 까다로운 응용 분야에 니오븀이 매력적입니다.