Vlastnosti nióbu
Atómové číslo | 41 |
CAS číslo | 7440-03-1 |
Atómová hmotnosť | 92,91 |
Teplota topenia | 2 468 °C |
Bod varu | 4 900 °C |
Atómový objem | 0,0180 nm3 |
Hustota pri 20 °C | 8,55 g/cm³ |
Kryštalická štruktúra | kubický centrovaný na telo |
Mriežková konštanta | 0,3294 [nm] |
Hojnosť v zemskej kôre | 20,0 [g/t] |
Rýchlosť zvuku | 3480 m/s (pri teplote miestnosti) (tenká tyč) |
Tepelná rozťažnosť | 7,3 µm/(m·K) (pri 25 °C) |
Tepelná vodivosť | 53,7 W/(m·K) |
Elektrický odpor | 152 nΩ·m (pri 20 °C) |
Tvrdosť podľa Mohsa | 6.0 |
Tvrdosť podľa Vickersa | 870-1320 MPa |
Tvrdosť podľa Brinella | 1735-2450 MPa |
Niób, predtým známy ako kolumbium, je chemický prvok so symbolom Nb (predtým Cb) a atómovým číslom 41. Je to mäkký, sivý, kryštalický, tvárny prechodný kov, ktorý sa často nachádza v mineráloch pyrochlór a kolumbit, odtiaľ pochádza pôvodný názov „ kolumbium“. Jeho meno pochádza z gréckej mytológie, konkrétne Niobe, ktorá bola dcérou Tantala, menovca tantalu. Názov odráža veľkú podobnosť medzi týmito dvoma prvkami v ich fyzikálnych a chemických vlastnostiach, čo sťažuje ich rozlíšenie.
Anglický chemik Charles Hatchett ohlásil v roku 1801 nový prvok podobný tantalu a nazval ho kolumbium. V roku 1809 anglický chemik William Hyde Wollaston nesprávne dospel k záveru, že tantal a kolumbium sú totožné. Nemecký chemik Heinrich Rose v roku 1846 určil, že tantalové rudy obsahujú druhý prvok, ktorý nazval niób. V rokoch 1864 a 1865 séria vedeckých zistení objasnila, že niób a kolumbium sú rovnaký prvok (na rozdiel od tantalu) a po celé storočie sa oba názvy používali zameniteľne. Niób bol oficiálne prijatý ako názov prvku v roku 1949, ale názov columbium sa v súčasnosti používa v metalurgii v Spojených štátoch.
Až na začiatku 20. storočia sa niób začal komerčne využívať. Brazília je popredným výrobcom nióbu a feronióbu, zliatiny 60–70 % nióbu so železom. Niób sa používa väčšinou v zliatinách, najväčšia časť v špeciálnej oceli, napríklad v plynovodoch. Hoci tieto zliatiny obsahujú maximálne 0,1 %, malé percento nióbu zvyšuje pevnosť ocele. Teplotná stabilita superzliatin obsahujúcich niób je dôležitá pre ich použitie v prúdových a raketových motoroch.
Niób sa používa v rôznych supravodivých materiáloch. Tieto supravodivé zliatiny, tiež obsahujúce titán a cín, sú široko používané v supravodivých magnetoch MRI skenerov. Medzi ďalšie aplikácie nióbu patrí zváranie, jadrový priemysel, elektronika, optika, numizmatika a šperky. V posledných dvoch aplikáciách sú veľmi žiadanými vlastnosťami nízka toxicita a iridescencia produkovaná anodizáciou. Niób sa považuje za technologicky kritický prvok.
Fyzikálne vlastnosti
Niób je lesklý, sivý, tvárny, paramagnetický kov v skupine 5 periodickej tabuľky (pozri tabuľku), s elektrónovou konfiguráciou vo vonkajších obaloch atypickou pre skupinu 5. (To možno pozorovať v susedstve ruténia (44), ródium (45) a paládium (46).
Hoci sa predpokladá, že má na telo centrovanú kubickú kryštálovú štruktúru od absolútnej nuly po jej bod topenia, merania tepelnej rozťažnosti pozdĺž troch kryštalografických osí s vysokým rozlíšením odhaľujú anizotropie, ktoré nie sú v súlade s kubickou štruktúrou.[28] Očakáva sa preto ďalší výskum a objavovanie v tejto oblasti.
Niób sa pri kryogénnych teplotách stáva supravodičom. Pri atmosférickom tlaku má najvyššiu kritickú teplotu z elementárnych supravodičov 9,2 K. Niób má najväčšiu hĺbku magnetického prieniku zo všetkých prvkov. Okrem toho je to jeden z troch základných supravodičov typu II spolu s vanádom a technéciom. Supravodivé vlastnosti sú silne závislé od čistoty kovového nióbu.
Keď je veľmi čistý, je pomerne mäkký a ťažný, ale nečistoty ho robia tvrdším.
Kov má nízky záchytný prierez pre tepelné neutróny; preto sa používa v jadrovom priemysle, kde sú požadované neutrónové transparentné štruktúry.
Chemické vlastnosti
Kov nadobudne modrastý nádych, keď je dlhší čas vystavený vzduchu pri izbovej teplote. Napriek vysokej teplote topenia v elementárnej forme (2 468 °C) má nižšiu hustotu ako ostatné žiaruvzdorné kovy. Okrem toho je odolný voči korózii, vykazuje supravodivé vlastnosti a vytvára dielektrické oxidové vrstvy.
Niób je o niečo menej elektropozitívny a kompaktnejší ako jeho predchodca v periodickej tabuľke, zirkónium, pričom veľkosťou je prakticky identický s ťažšími atómami tantalu v dôsledku kontrakcie lantanoidov. V dôsledku toho sú chemické vlastnosti nióbu veľmi podobné vlastnostiam tantalu, ktorý sa v periodickej tabuľke objavuje priamo pod nióbom. Hoci jeho odolnosť proti korózii nie je taká vynikajúca ako odolnosť tantalu, nižšia cena a väčšia dostupnosť robí nióbu atraktívnym pre menej náročné aplikácie, ako sú obklady vaní v chemických závodoch.