Általános
Nióbium (miután Niobe, a lánya tantál) egy kémiai elem az elem szimbólum Nb valamint az atomi száma 41. Ez az egyik átmeneti fém, a periódusos rendszerben az 5. időszakban, az 5. alcsoport (5. csoport) vagy a vanádiumcsoport.,
az angolszász nyelvterületen ma is sok metallurgista, anyagszolgáltató és magánhasználatban a régóta elavult columbium megnevezés és a Cb rövidítés használatos.
a ritkán előforduló nehézfém szürke színű, könnyen alakítható. A nióbium kinyerhető a kolumbit, a koltán (kolumbit-tantalit) és a loparit ásványokból. Főleg a kohászatban használják speciális acélok készítésére és a hegeszthetőség javítására.
Niobiumot Charles Hatchett fedezte fel 1801., 1700 körül John Winthrop Angliába küldte. Hatchett az elemet kolumbiumnak nevezte. A 19. század közepéig azt feltételezték, hogy az 1802-ben felfedezett kolumbium és tantál ugyanaz az elem, mivel szinte mindig együtt fordulnak elő ásványi anyagokban (paragenesis).
Heinrich Rose berlini professzor csak 1844-ben mutatta ki, hogy a nióbium és a tantálsav különböző anyagok., Mivel nem tudott Hatchett munkájáról és elnevezéséről,az újra felfedezett elemet Niobe-ról, a Tantalus lányáról nevezte el.
csak 100 éves vita után terjesztette elő a tiszta és alkalmazott kémia Nemzetközi Szövetsége (IUPAC) 1950-ben niobiumot az elem hivatalos neveként.
1864-ben Christian Wilhelm Blomstrandnak sikerült fém nióbiumot előállítania azáltal, hogy a niobium-kloridot hidrogénnel redukálta a hőben. 1866-ban Charles Marignac külön elemként megerősítette a tantált.,
1907-ben Werner von Bolton nagyon tiszta nióbiumot termelt azáltal, hogy csökkentette a heptafluoroniobátot nátriummal.
a Niobium egy ritka elem, amelynek részesedése 1,8 · 10 a földön ” s kéreg−3 %. Nem tűnik méltóságteljesnek. A hasonló Ionos sugarak miatt a nióbium és a tantál mindig testvérek. A legfontosabb ásványi anyagok a columbit (Fe, Mn) (Nb, Ta)2O6, amelyet niobitnak vagy tantalitnak is neveznek, a niobium vagy tantál tartalmától függően, valamint a pirochlore (NaCaNb2O6F).,
egyéb ritka ásványok:
- Euxenite .
- Olmsteadit (KFe2(Nb, Ta) 2 · H2o) és
- Samarskit (((Y, He)43)
niobium betétek karbonatitokban, ahol pyrochlore felhalmozódott a viharvert talajokban, gazdasági érdek. Az éves termelés 2006-ban majdnem 60.000 t volt, amelynek 90% – át Brazíliában bányászták. Az elmúlt években a termelés jelentősen megnőtt. Brazília és Kanada a niobiumot tartalmazó ásványi koncentrátumok fő előállítói., Nagy érclerakódások találhatók Nigériában, a Kongói Demokratikus Köztársaságban és Oroszországban is.
Kitermelés bemutató
Mivel a nióbium -, illetve tantál mindig fordulnak elő együtt, nióbium, valamint tantál ércek első emésztett együtt, majd elválasztva frakcionált kristályosítás vagy más oldhatóság szerves oldószerekben. Az első ilyen ipari elválasztási folyamatot Galissard de Marignac fejlesztette ki 1866-ban.,
először az ércek 50-80 ° C− on tömény kénsav és hidrogénfluorsav keverékének vannak kitéve.
A dikálium-sók ezeket a fluorid lehet által alkotott átalakítása a vizes fázisban, hozzátéve, kálium-fluorid. Csak a tantál-fluorid kevéssé oldódik vízben és kicsapódik. A könnyen oldódó niobium-fluorid így elválasztható a tantáltól. Manapság azonban a metil-izobutil-ketonnal történő extrakcióval történő elválasztás gyakori., A szétválasztás harmadik lehetősége az nbcl5 és a TaCl5 kloridok frakcionált desztillációja. Ezeket ércek, koksz és klór magas hőmérsékleten történő reagálásával lehet előállítani.
a niobium-pentoxidot először az elválasztott niobium-fluoridból állítják elő oxigénnel reagálva. Ez vagy az első átalakított nióbium-karbid, szén, majd csökken a fém további nióbium-pentoxid a 2000 ° C-on, vákuumban vagy közvetlenül szerzett által aluminothermically., Az acélipar nióbiumának nagy részét ilyen módon állítják elő, vas-oxidot adnak hozzá vas-nióbium ötvözet (60% niobium) előállításához. Ha a redukció kiindulási anyagaként halogenideket használnak, akkor ezt nátriummal redukálószerként végezzük.
tulajdonságok
a Niobium szürke fényű gömbgrafitos nehézfém. Az oxidációs állapotok -3, -1, 0, +1, +2, +3, +4, +5 ismertek. Mint a vanádium esetében, amely a periódusos táblázatban a niobium felett van, a +5 szint a legkövetkezetesebb., A niobium kémiai viselkedése majdnem megegyezik a tantál viselkedésével, amely közvetlenül a niobium alatt van a periódusos táblázatban.
passzív réteg (védőréteg) kialakulása következtében a niobium nagyon ellenáll a levegőnek. A legtöbb sav ezért nem támadja meg szobahőmérsékleten. Csak a hidrogén-fluorid, különösen salétromsavval és forró, koncentrált kénsavval keverve, gyorsan korrodálja a fém nióbiumot. A Niobium forró lúgokban is instabil, mivel feloldják a passzív réteget., 200 ° C feletti hőmérsékleten oxigén jelenlétében oxidálódik. A nióbium hegesztési feldolgozását védő gáz atmoszférában kell elvégezni a levegő instabilitása miatt.
a volfrám és molibdén nióbiumhoz való hozzáadása növeli hőállóságát, az alumínium pedig növeli szilárdságát.
a nióbium magas átmeneti hőmérséklete 9,25 K, amely alatt szupravezető, és a gázok könnyen felszívódó képessége figyelemre méltó., Egy gramm niobium 100 cm3 hidrogént képes szobahőmérsékleten felszívni, amelyet korábban vákuumcsöves technológiában használtak.
Használati
Nióbium használják, mint egy alufelni adalék a rozsdamentes acélok, speciális rozsdamentes acélok (pl. csövek sósav termelés), illetve a nem-vas alapú ötvözetek, mint nióbium-ötvözött anyagok jellemzi fokozott mechanikai szilárdság., Még 0,01-0,1 tömeg % – os koncentrációban is, a niobium termomechanikus gördüléssel kombinálva jelentősen megnövelheti az acél szilárdságát és szívósságát. Az első kísérletek a niobium ötvöző elemként történő felhasználására (volfrám helyettesítésére) az USA-ban 1925-ben került sor. Az ilyen módon finomított acélokat gyakran használják a csővezeték építésében. Mint egy erős keményfém korábbi, niobiumot is hozzáadnak a hegesztési fogyóeszközökhöz a szén megkötéséhez.,
egyéb felhasználások a következők:
- alkalmazás a nukleáris technológiában a termikus neutronok alacsony befogási keresztmetszete miatt.
- Niobium-stabilizált hegesztőelektródák gyártása rozsdamentes acélok, speciális rozsdamentes acélok és nikkel alapú ötvözetek hegesztőanyagaként
- kékes színe miatt ékszer-és ékszerkészítésre használják.
- niobiummal (bimetál érmékkel) ellátott érmék esetében a niobium mag színe a fizikai folyamatok (pl., 25 euro érme Ausztriából).
- jelentős mennyiségeket használnak ferroniobiumként és nikkel nióbiumként a kohászati iparban szuperötvözetek (nikkel, kobalt és vas alapú ötvözetek) gyártásához. Statikus alkatrészek álló repülő gázturbinák, rakéta-alkatrészeket, hőálló alkatrészek kemence építés készülnek erre.
- Niobium használják az anód anyag niobium elektrolit kondenzátorok. A niobium-oxid, a niobium (v) – oxid nagy dielektromos szilárdsággal rendelkezik., A niobium anód felületére egy úgynevezett formázási folyamatban alkalmazzák, amely dielektrikumként szolgál ebben a kondenzátorban. A Niobium elektrolit kondenzátorok versenyeznek a népszerűbb tantál elektrolit kondenzátorokkal.
- a halogén izzók üveghagymái kívül z. B. niobiummal, a volfrámszál termikus sugárzásának egy része visszatükröződik belülről. Ennek eredményeként alacsonyabb energiafogyasztással magasabb üzemi hőmérséklet, így nagyobb fényhatékonyság érhető el.
- katalizátorként (pl., a sósav termelés a termelés alkoholok a butadién),
- kálium niobate (kémiai vegyület, a kálium, a nióbium -, illetve oxigén), amelyet használnak, mint egyetlen kristály, lézer technológia, valamint a nem-lineáris optikai rendszerek
- Használja, mint elektróda anyaga nagynyomású nátrium-gőz lámpa
- a Szupravezetés: alatti hőmérsékleten 9,5 K, tiszta nióbium egy II-es típusú szupravezető., A nióbiumötvözetek (n, O, Sn, AlGe, Ge) a három tiszta elemhez tartoznak: niobium, vanádium és technécium, valamint II.típusú anyagok-szupravezetők: ezen ötvözetek átmeneti hőmérséklete 18,05 K (niobium ón, Nb3Sn) és 23,2 K (niobium germanium, Nb3Ge) között van. A niobiumból készült szupravezető üregrezonátorokat részecskegyorsítókban használják (beleértve az XFEL-t és a hamburgi DESY-t). 20 Tesla körüli magas mágneses mezők létrehozásához niobium-ón és niobium-titán huzalokkal ellátott szupravezető mágneseket használnak., Például 600 tonna nióbium-ón és 250 tonna nióbium-titán kerül felhasználásra a kísérleti ITER fúziós reaktorhoz. Az LHC szupravezető mágnesei nióbiumötvözetekből is készülnek.
biztonsági utasítások
bár a niobiumot nem toxikusnak tekintik, a fémes niobiumpor irritálja a szemet és a bőrt. A Niobium por nagyon gyúlékony.
a niobium élettani hatásmechanizmusa ismeretlen.,>
| izotóp | 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 | |||||
