Yleiset
Niobium (kun Niobe, tytär tantaali) on kemiallinen elementti elementti symboli Nb ja järjestysluku 41. Se on yksi siirtymämetalleja, jaksollisen se on 5. kauden ja 5. alaryhmä (ryhmä 5) tai vanadiini-ryhmä.,
Anglosaksisen kielen alue on yhä tänään monet metallurgit, materiaalitoimittajat ja yksityisen käytä pitkä vanhentunut nimitys columbium ja lyhenne Cb käyttää.
harvoin esiintyvä heavy metal on väriltään harmaata ja helposti muokattavaa. Niobiumia voidaan louhia mineraaleista kolumbiitti, koltaani (columbiitti-tantaliitti) ja lopariitti. Sitä käytetään pääasiassa metallurgiassa erikoisteräksien valmistukseen ja hitsattavuuden parantamiseen.
Niobium löysi Charles Hatchett vuonna 1801., Hän löysi sen kolumbiittimalmista (ensimmäinen löytö Kolumbian jokiuomasta), jonka John Winthrop oli lähettänyt Englantiin noin vuonna 1700. Hatchett nimesi alkuaineen columbiumiksi. Kunnes puolivälissä 19th century, se oli olettaa, että columbium ja tantaali, löydettiin vuonna 1802, oli sama elementti, koska he lähes aina esiintyvät yhdessä mineraaleja (paragenesis).
– Se oli vasta 1844, että Berliinin professori Heinrich Rose osoitti, että niobium-ja tantalic happo ovat eri aineita., Tietämättä Hatchett”s työtä ja sen nimeäminen, hän nimesi uudelleen elementti, koska sen samankaltaisuus tantaali kun Niobe, tytär Tantalus.
vasta 100 vuoden keskustelun jälkeen Kansainvälinen puhtaan ja soveltavan kemian liitto (IUPAC) esitti 1950 niobiumia alkuaineen virallisena nimenä.
Vuonna 1864 Christian Wilhelm Rombough onnistunut tuottamaan metallinen niobium vähentämällä niobium kloridi vedyllä lämpöä. Vuonna 1866 Charles Marignac vahvisti tantaalin omaksi elementikseen.,
Vuonna 1907 Werner von Bolton valmistettu erittäin puhdasta niobium vähentämällä a heptafluoroniobate natrium.
esiintyminen
Niobium on harvinainen elementti, jonka osuus on 1,8 · 10 maan päällä”s crust−3 %. Se ei vaikuta arvokkaalta. Samankaltaisen ionisäteen vuoksi niobium ja tantaali ovat aina sisaruksia. Tärkeimpiä kivennäisaineita ovat columbite (Fe, Mn) (Nb, Ta)2O6, joka tunnetaan myös niobite tai tantalite sisällöstä riippuen niobiumia ja tantaalia, sekä pyrochlore (NaCaNb2O6F).,
Muut enimmäkseen harvinaisia mineraaleja ovat:
- Euxenite .
- Olmsteadit (KFe2(Nb, Ta) 2 · H2O) ja
- Samarskit ((Y, Hän)43)
Niobium talletuksia karbonatiitit, joissa pyrochlore on kertynyt rapautunut maaperä, ovat taloudellista etua. Vuosituotanto vuonna 2006 oli lähes 60 000 tonnia, josta 90 prosenttia louhittiin Brasiliassa. Viime vuosina tuotanto on kasvanut merkittävästi. Brasilia ja Kanada ovat niobiumia sisältävien mineraalirikasteiden päätuottajia., Suuria malmiesiintymiä sijaitsevat myös Nigeriassa, Kongon Demokraattisessa Tasavallassa ja Venäjällä.
Louhinta ja esitys
Koska niobi ja tantaali aina esiintyä yhdessä, niobium ja tantaali malmit ovat ensin pilkottu yhdessä ja sitten erotettu murto kiteytys tai eri liukoisuus orgaanisiin liuottimiin. Ensimmäisen tällaisen teollisen eroprosessin kehitti Galissard de Marignac vuonna 1866.,
Ensinnäkin, malmit ovat alttiina väkevän rikkihapon ja fluorivetyhappoa 50-80 ° C. monimutkainen fluoridit 2− ja 2−jotka ovat helposti liukenevia.
Myös dikalium suolat nämä fluorideja voidaan muodostaa muuntamalla ne vesipitoinen vaihe ja lisäämällä kaliumfluoridia. Vain tantaalifluoridi liukenee niukasti veteen ja saostuu. Helposti liukeneva niobiumfluoridi voidaan siten erottaa tantaalista. Nykyään erottaminen uuttamalla metyyli-isobutyyliketonilla on kuitenkin yleistä., Kolmas erotusmahdollisuus on kloridien Nbcl5 ja TaCl5 jakotislaus. Näitä voidaan valmistaa reagoimalla malmeihin, koksiin ja klooriin korkeissa lämpötiloissa.
Niobium fosforipentoksidi on ensimmäinen valmistettu erotettu niobium fluori reagoi hapen kanssa. Tämä on joko ensin muuntaa niobium kovametalli kanssa hiili-ja sitten vähentää metallin kanssa edelleen niobium fosforipentoksidi 2000 ° C tyhjiössä tai saatu suoraan aluminothermically., Suurin osa terästeollisuuden niobiumista tuotetaan siten, että rautaoksidia lisätään rauta-niobiumseoksen (60% niobiumia) saamiseksi. Jos halogenidit käytetään lähtöaineena vähentämistä, tämä on tehnyt natrium pelkistysaineena.
Ominaisuudet
Niobium on sitkeää heavy metal harmaa kiilto. Hapetustilat -3, -1, 0, +1, +2, +3, +4, +5 tiedetään. Kuten vanadiinia, joka on edellä niobium jaksollisen, +5-taso on kaikkein johdonmukainen., Kemiallinen käyttäytyminen niobium on lähes identtinen tantaali, joka on suoraan alapuolella niobium jaksollisen.
passiivisen kerroksen (suojakerroksen) muodostumisen seurauksena niobium kestää hyvin ilmaa. Useimmat hapot eivät siis hyökkää sitä vastaan huoneenlämmössä. Ainoastaan fluorivetyhappo, varsinkin kun se sekoitetaan typpihappoon, ja kuuma, väkevä rikkihappo syövyttävät metallisen niobiumin nopeasti. Niobium on myös epävakaata kuumissa emäksissä, sillä ne liuottavat passiivisen kerroksen., Yli 200 ° C: n lämpötiloissa se alkaa hapettua hapen läsnä ollessa. Niobiumin hitsauksen on tapahduttava suojaavassa kaasukehässä, koska se on epävakaata ilmassa.
lisäksi volframi ja molybdeeni niobium lisää sen lämmönkestävyys ja alumiini lisää sen voimaa.
korkea lasittumislämpötila niobi ja 9,25 K, jonka alapuolella se on suprajohtava, ja sen kyky helposti imevät kaasut ovat merkittäviä., Yksi gramma niobiumia voi absorboida huoneenlämpötilassa 100 cm3 vetyä, jota aiemmin käytettiin tyhjiöputkitekniikassa.
Käyttö
Niobia käytetään seosaineena lisäaineen ruostumaton teräs, erikois-teräkset (esim. putket suolahapon tuotanto) ja ei-rautametallien lejeeringit, kuten niobium-pitoiset materiaalit ovat ominaista lisääntynyt mekaaninen lujuus., Jopa 0,01-0,1 massaprosentin pitoisuuksina niobium yhdessä termomekaanisen valssauksen kanssa voi merkittävästi lisätä teräksen lujuutta ja sitkeyttä. Ensimmäiset yritykset käyttää niobiumia seosaineena (volframin korvaaminen) tapahtuivat Yhdysvalloissa vuonna 1925. Näin jalostettuja teräksiä käytetään usein putkirakentamisessa. Vahvana karbidivalmistajana niobiumia lisätään myös hitsauskuluihin sitomaan hiiltä.,
Muita käyttökohteita ovat muun muassa:
- Sovellus ydinteknologian koska alhainen kaapata poikkileikkaus thermal neutroneja.
- Tuotanto niobium-vakiintunut hitsaus elektrodit hitsaus täyteaineita ruostumaton teräs, erikois-ruostumattomat teräkset ja nikkelipohjaiset seokset
- Koska sen sinertävä väri, sitä käytetään lävistyksiä koruja ja koruja tehdä.
- jos kolikot niobium (bimetal kolikoita), väri niobium ydin voi vaihdella suuresti johtuen fysikaaliset prosessit (esim., 25 eurokolikkoa Itävallasta).
- Merkittäviä määriä käytetään ferroniobium ja niobium nikkeli metallurgisen teollisuuden tuotannon superseokset (nikkeli, koboltti ja rauta-pohjaiset seokset). Tästä valmistetaan staattisia osia kiinteisiin ja lentäviin kaasuturbiineihin, rakettien osiin ja lämmönkestäviin komponentteihin uunin rakentamiseen.
- niobiumia käytetään niobiumelektrolyyttikondensaattoreiden anodimateriaalina. Niobiumin oksidilla, niobium (V) oksidilla, on suuri Dielektrinen lujuus., Se levitetään pintaan niobium anodi ns muodostusprosessista ja toimii dielektrinen tässä kondensaattori. Niobium elektrolyyttikondensaattorit kilpailevat suositumpi tantaali elektrolyyttikondensaattorit.
- Ovat lasi lamput halogeenilamput ulkopuolella z: n kanssa. B. niobium, osa lämpösäteilyä volframi hehkulanka heijastuu takaisin sisälle. Tämän seurauksena korkeampi käyttölämpötila ja siten suurempi valotehokkuus voidaan saavuttaa pienemmällä energiankulutuksella.
- katalyyttinä (esim., vuonna suolahapon tuotanto ja tuotanto-alkoholit-butadieeni),
- Kuten kalium-niobate (kemiallinen yhdiste, kalium -, niobium-ja happea), jota käytetään yhden crystal laser teknologia ja epälineaariset optiset järjestelmät
- Käyttää elektrodi materiaalia korkea paine natrium-vapor-lamput
- Suprajohtavuus: lämpötiloissa alle 9,5 K, puhdas niobium on tyypin II suprajohteen sisään., Niobium-seokset (N, O, Sn, AlGe, Ge) kuuluvat kolme puhdasta elementtejä, niobi, vanadiini ja teknetium sekä tyypin II aineita-Suprajohteet ovat: siirtyminen lämpötiloissa nämä seokset ovat välillä 18,05 K (niobium-tina, Nb3Sn) ja 23,2 K (niobium germanium, Nb3Ge). Niobiumista valmistettuja suprajohtavia onteloresonaattoreita käytetään hiukkaskiihdyttimissä (mm.XFEL ja FLASH Hampurissa DESY: ssä). Jopa noin 20 Teslan suurien magneettikenttien tuottamiseen käytetään suprajohtavia magneetteja, joissa on niobium-tinasta ja niobium-titaanista valmistettuja johtoja., Kokeelliseen ITER-fuusioreaktoriin käytetään esimerkiksi 600 tonnia niobium-tinaa ja 250 tonnia niobium-titaania. LHC: n suprajohtavat magneetit valmistetaan myös niobiumseoksista.
turvaohjeet
Vaikka niobium pidetään myrkytön, metalliväri, niobium pöly ärsyttää silmiä ja ihoa. Niobiumpöly on herkästi syttyvää.
niobiumin fysiologista vaikutustapaa ei tunneta.,>
| isotooppi | NH | t1 – /2 | ZA | 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 | |||||
