Obecné
Niob (po Niobe, dceři tantal) je chemický prvek s symbolem prvku Nb a atomové číslo 41. Je to jeden z přechodných kovů, v periodické tabulce je v 5.období a 5. podskupina (skupina 5) nebo vanadová skupina.,
V anglosaské jazykové oblasti je ještě dnes mnoho metalurgů, materiálových dodavatelů a v soukromých používat dlouho zastaralé označení kolumbium a zkratka Cb používá.
vzácně se vyskytující těžký kov má šedou barvu a snadno tvárný. Niob může být extrahován z minerálů columbit, coltan (kolumbit-tantalit) a loparit. Používá se hlavně v metalurgii k výrobě speciálních ocelí a ke zlepšení svařitelnosti.
niob objevil Charles Hatchett v roce 1801., Našel ji v kolumbitské rudě (první nález v korytě řeky v Kolumbii), kterou poslal do Anglie John Winthrop kolem roku 1700. Hatchett pojmenoval prvek columbium. Až do poloviny 19.století se předpokládalo, že columbium a tantal, objevené v roce 1802, byly stejným prvkem, protože se téměř vždy vyskytují společně v minerálech (parageneze).
Berlínský profesor Heinrich Rose ukázal, že niob a kyselina tantalová jsou různé látky., Nevěděl o Hatchett práci a jeho pojmenování, pojmenoval znovuobjevený prvek, protože jeho podobnosti s tantalu po Niobe, Dcera tantalu.
Mezinárodní unie čisté a aplikované chemie (IUPAC) předložila v roce 1950 niob jako oficiální název prvku až po 100 letech debaty.
V roce 1864 Christian Wilhelm Blomstrand podařilo vyrobit kovový niob snížením niobu chloridu sodného s peroxidem v teplo. V roce 1866 Charles Marignac potvrdil tantal jako samostatný prvek.,
V roce 1907 Werner von Bolton vyrábí velmi čistý niob o snížení heptafluoroniobate s sodíku.
výskyt
Niob je vzácný prvek s podílem 1,8 · 10 v zemi“s kůry−3 %. Nevypadá to důstojně. Vzhledem k podobným iontovým poloměrům jsou niob a tantal vždy sourozenci. Nejdůležitější minerály jsou kolumbit (Fe, Mn) (Nb, Ta)2O6, který je také známý jako niobite nebo tantalite v závislosti na obsahu niob nebo tantal, stejně jako pyrochlore (NaCaNb2O6F).,
další většinou vzácné minerály jsou:
- Euxenit .
- Olmsteadit (KFe2(Nb, Ta) 2 · H2O) a
- Samarskit ((Y, On)43)
Niob vklady v carbonatites, kde pyrochlore se nahromadily ve zvětralých půdách, jsou z hospodářského zájmu. Roční produkce v roce 2006 byla téměř 60.000 t, z nichž 90% bylo těženo v Brazílii. V posledních letech se výroba výrazně zvýšila. Brazílie a Kanada jsou hlavními producenty minerálních koncentrátů obsahujících niob., Velká ložiska rudy se také nacházejí v Nigérii, Demokratické republice Kongo a Rusku.
Extrakce a prezentace
Od niobu a tantalu vždy vyskytují společně, niobové a tantalové rudy jsou první stravitelné sobě a pak od sebe odděleny frakční krystalizace nebo různé rozpustnosti v organických rozpouštědlech. První takový průmyslový separační proces vyvinul Galissard de Marignac v roce 1866.,
První, rud jsou vystaveny směsi koncentrovaná kyselina sírová a kyselina fluorovodíková na 50-80 ° C. komplexní fluoridy 2− a 2−, které jsou snadno rozpustné.
soli draslíku těchto fluoridů mohou být tvořeny jejich přeměnou na vodnou fázi a přidáním fluoridu draselného. Pouze fluorid tantalu je šetrně rozpustný ve vodě a vysráží se. Snadno rozpustný fluorid niob může být tedy oddělen od tantalu. V dnešní době je však běžná separace extrakcí methylsobutylketonem., Třetí možností separace je frakční destilace chloridů NbCl5 a TaCl5. Ty mohou být produkovány reakcí rud, koksu a chloru při vysokých teplotách.
oxid Niobičitý se nejprve vyrábí z odděleného fluoridu niobu reakcí s kyslíkem. Je to buď nejprve převést na niobu karbid uhlíku, a pak se sníží na kov s další niobu pentoxide na 2000 ° C ve vakuu nebo přímo získaného do aluminothermically., Většina niobu pro ocelářský průmysl se vyrábí tímto způsobem, přičemž se přidává oxid železa k získání slitiny železa a niobu (60% niobu). Pokud se jako výchozí materiál pro redukci používají halidy, provádí se to se sodíkem jako redukčním činidlem.
vlastnosti
niob je tažný těžký kov se šedým leskem. Oxidační stavy -3, -1, 0, +1, +2, +3, +4, +5 jsou známy. Stejně jako u vanadu, který je v periodické tabulce nad niobem, je úroveň +5 nejkonzistentnější., Chemické chování niobu je téměř totožné s chemickým chováním tantalu, který je přímo pod niobem v periodické tabulce.
v důsledku tvorby pasivní vrstvy (ochranné vrstvy) je niob velmi odolný vůči vzduchu. Většina kyselin proto neútočí při pokojové teplotě. Pouze kyselina fluorovodíková, zejména ve směsi s kyselinou dusičnou,a horká, koncentrovaná kyselina sírová, rychle korodují kovové niobium. Niob je také nestabilní v horkých zásadách, protože rozpouštějí pasivní vrstvu., Při teplotách nad 200 ° C začíná oxidovat v přítomnosti kyslíku. Svařování niobu musí probíhat v ochranné plynové atmosféře kvůli jeho nestabilitě ve vzduchu.
přidání wolframu a molybdenu do niobu zvyšuje jeho tepelnou odolnost a hliník zvyšuje jeho pevnost.
vysoká teplota přechodu z niobu z 9,25 K, pod kterou je supravodivý, a jeho schopnost absorbovat plyny jsou pozoruhodné., Jeden gram niobu může absorbovat 100 cm3 vodíku při pokojové teplotě, která byla dříve použita v technologii vakuových trubek.
Využití
Niob se používá jako aditivní slitiny pro nerezové oceli, speciální nerezové oceli (např. potrubí pro výroba kyseliny chlorovodíkové) a neželezných slitin, jako niob-legované materiály, které se vyznačují zvýšenou mechanickou pevnost., Dokonce i v koncentracích 0,01 až 0,1 hmotnostní procenta, niobu v kombinaci s termomechanické válcování může výrazně zvyšují pevnost a houževnatost oceli. První pokusy o použití niobu jako legujícího prvku (nahrazení wolframu) se uskutečnily v USA v roce 1925. Takto rafinované oceli se často používají při výstavbě potrubí. Jako silný karbid bývalý, niob je také přidán do svařovacího spotřebního materiálu pro vázání uhlíku.,
mezi Další použití patří:
- Použití v jaderných technologií, protože nízká zachytit průřez pro tepelné neutrony.
- Výroba niobu-stabilizovaný svařovací elektrody jako svařování výplní pro nerezové oceli, speciální nerezové oceli a nikl-založené slitiny
- Protože jeho namodralá barva, používá se pro piercing šperky a šperky tvorby.
- v případě mincí s niobem (bimetalové mince) se barva jádra niobu může značně lišit v důsledku fyzikálních procesů (např., 25 euromincí z Rakouska).
- Významné množství se používají jako ferroniobium a niklu, niobu v metalurgickém průmyslu pro výrobu vysoce legovaných slitin (niklu, kobaltu a železa na bázi slitin). Z toho se vyrábějí statické díly pro stacionární a létající plynové turbíny, raketové díly a tepelně odolné komponenty pro konstrukci pece.
- niob se používá jako anodový materiál v niobových elektrolytických kondenzátorech. Oxid niobu, oxid niobu (V), má vysokou dielektrickou pevnost., Aplikuje se na povrch niobové anody v takzvaném tvářecím procesu a slouží jako dielektrikum v tomto kondenzátoru. Niobové elektrolytické kondenzátory konkurují populárnějším elektrolytickým kondenzátorům tantalu.
- jsou skleněné žárovky halogenových žárovek venku se z. B. niob, část tepelného záření wolframového vlákna se odráží zpět dovnitř. V důsledku toho lze při nižší spotřebě energie dosáhnout vyšší provozní teploty a tím vyšší světelné účinnosti.
- jako katalyzátor (např., v kyselině chlorovodíkové produkce a výroba alkoholů z butadienu),
- Jako je draslík niobate (chemická sloučenina draslíku, niobu a kyslíku), který je používán jako jeden krystal v oblasti laserové technologie a pro non-lineární optické systémy
- Použití jako elektrodového materiálu pro vysokotlaké sodíkové lampy par
- Supravodivost: Při teplotách pod 9,5 K, čistý niob je supravodiče typu II., Slitiny niobu (s N, O, Sn, AlGe, Ge) patří tři čisté prvky niob, vanad a technecium, stejně jako typ II látky -Supravodiče jsou: přechod teploty z těchto slitin jsou mezi 18,05 K (niob cínu Nb3Sn) a 23,2 K (niob germanium, Nb3Ge). Supravodivé dutinové rezonátory vyrobené z niobu se používají v urychlovačích částic (včetně XFEL a FLASH at DESY v Hamburku). Pro generování vysokých magnetických polí až kolem 20 Tesla se používají supravodivé magnety s dráty z niobu-cínu a niobu-titanu., Například pro experimentální fúzní reaktor ITER se používá 600 tun niobu-cínu a 250 tun niobu-titanu. Supravodivé magnety LHC jsou také vyrobeny ze slitin niobu.
bezpečnostní pokyny
i když niobu, je považována za non-toxické, kovový niob prach dráždí oči a kůži. Niobový prach je vysoce hořlavý.
fyziologický způsob působení niobu není znám.,>
| izotop | NH | t1/2 | AKCE | ZE (MeV) | ZP |
|---|---|---|---|---|---|
| 91Nb | {Syn.,} | 680 a | ε | 1,253 | 91Zr |
| 92Nb | {Syn.} | 3,47 · 107 a | ε | 2,006 | 92Zr |
| β- | 0,356 | 92Mo | |||
| 93Nb | 100 % | Stable | |||
| 93metaNb | {Syn.} | 16,13 a | IT | 0,031 | 93Nb |
| 94Nb | {Syn.} | 20300 a | β- | 2,045 | 94Mo |
| 95Nb | {Syn.,p>
Danger |
||||
| H and P phrases | H: 250 | ||||
| EUH: no EUH rates | |||||
| P: 222-231-422 | |||||
| Hazardous InformationPowder
Light- (F)
|
|||||
| R and S phrases | R: 11 | ||||
| S: 43 | |||||
