Generelt
Niob (etter Niobe, datter av tantal) er et grunnstoff med element symbol Nb og atomnummer 41. Det er en av overgangen metaller, i den periodiske tabellen er det i perioden 5. og 5. undergruppe (gruppe 5) eller vanadium gruppe.,
I den Anglo-Saksiske språk området er fortsatt i dag mange metallurgists, materialleverandører og i private bruke lang foreldet betegnelse columbium og forkortelsen Cb brukt.
sjelden forekommende tungmetaller er grå i fargen og lett formbar. Niob kan være hentet fra min columbite, coltan (columbite-tantalite) og loparite. Det er i hovedsak brukt i metallurgi å gjøre spesielle stål og bedre mulighet for.
Niob ble oppdaget av Charles Hatchett i 1801., Han fant det i columbite malm (først finne i et elveleie i Colombia), som hadde blitt sendt til England av John Winthrop rundt 1700. Hatchett navngitt element columbium. Før midten av det 19. århundre ble det antatt at columbium og tantal, oppdaget i 1802, var de samme element, siden de nesten alltid forekommer sammen i mineraler (paragenesis).
Det var ikke før 1844 at Berlin professor Heinrich Rose viste at niob og tantalic syre er forskjellige stoffer., Å ikke vite noe om Hatchett»s arbeid og sitt navn, han heter det oppdagede elementet på grunn av sin likhet til tantal etter Niobe, datter av Tantalus.
Det var ikke før etter 100 år med debatt som International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) legger fram i 1950 niob som det offisielle navnet på elementet.
I 1864 Christian Wilhelm Blomstrand lyktes i å produsere metallic niob ved å redusere niob klorid med hydrogen i varmen. I 1866, Charles Marignac bekreftet tantal som et separat element.,
I 1907 Werner von Bolton produsert svært ren niob ved å redusere en heptafluoroniobate med natrium.
forekomsten
Niob er et sjeldent element med en andel på 1,8 · 10 på jorden»s crust−3 %. Det doesn»t vises verdig. På grunn av lignende ioniske radier, niob og tantal er alltid søsken. De viktigste mineralene er columbite (Fe, Mn) (Nb, Ta)2O6, som også er kjent som niobite eller tantalite avhengig av innholdet av niob eller tantal, samt pyrochlore (NaCaNb2O6F).,
Annen det meste av sjeldne mineraler er:
- Euxenite .
- Olmsteadit (KFe2(Nb, Ta) 2 · H2O) og
- Samarskit ((Y, Han)43)
Niob innskudd i carbonatites, hvor pyrochlore har akkumulert i værbitt jord, er av økonomisk interesse. Den årlige produksjonen i 2006 var nesten 60.000 t, 90% av de som ble utvunnet i Brasil. I de senere år er produksjonen økt betydelig. Brasil og Canada er de viktigste produsentene av niob-inneholder mineral kraftfôr., Store ore deposits ligger også i Nigeria, den Demokratiske Republikken Kongo, og Russland.
Utvinning og presentasjon
Siden niob og tantal alltid opptrer sammen, niob og tantal malm er første fordøyd sammen og deretter adskilt med brøk krystallisering eller annen løselighet i organiske løsemidler. Den første industrielle separasjonen ble utviklet av Galissard de Marignac i 1866.,
Første, malmer som er eksponert for en blanding av konsentrert svovelsyre og fluorsyre på 50-80 ° C. Den komplekse fluorides 2− og 2−som er lett løselig.
Den dipotassium salter av disse fluorides kan være dannet ved å konvertere dem til en vandig fase og å legge til kalium fluor. Bare tantal fluor er lite løselig i vann og utfellinger. Lett løselig niob fluor kan dermed skilles fra tantal. I dag, derimot, separasjon ved ekstraksjon med methyl isobutyl keton er vanlig., En tredje mulighet for separasjon er av brøk destillasjon av klorider NbCl5 og TaCl5. Disse kan være produsert ved å reagere malm, koks og klor ved høye temperaturer.
Niob pentoxide er først produsert fra atskilt niob fluor ved å reagere med oksygen. Dette er enten første konvertert til niob carbide med karbon og deretter reduseres til metall med ytterligere niob pentoxide på 2000 ° C i et vakuum eller innhentet direkte av aluminothermically., De fleste av niob for stål industrien er produsert på denne måten, med jernoksid blir lagt til for å få en jern-niob legering (60% niob). Hvis halides er brukt som starter materiale for reduksjon, dette er gjort med natrium som reduksjonsmiddel.
Egenskaper
Niob er en smidig heavy metal med en grå glans. Oksidasjon stater -3, -1, 0, +1, +2, +3, +4, +5 er kjent. Som med vanadium, som er over niob i den periodiske tabell, +5 nivå er de mest stabile., Den kjemiske oppførsel av niob er nesten identisk med tantal, som er rett nedenfor niob i den periodiske tabell.
Som et resultat av dannelsen av en passiv layer (beskyttende lag), niob er veldig motstandsdyktig mot luft. De fleste syrer derfor ikke angripe den ved romtemperatur. Bare fluorsyre, spesielt når blandet med salpetersyre og varm, konsentrert svovelsyre, føre til rust metallic niob raskt. Niob er også ustabilt i varm lut, som løser de seg passiv lag., Ved temperaturer over 200 ° C det begynner å oksidere i nærvær av oksygen. Sveising behandling av niob må ta plass i en beskyttende atmosfære gass på grunn av sin ustabilitet i luften.
tillegg av wolfram og molybden å niob øker sin varme motstand og aluminium øker sin styrke.
høy overgang temperatur-av niob av 9,25 K, nedenfor der det er superledende, og dens evne til å absorbere gasser er bemerkelsesverdig., Ett gram av niob kan absorbere 100 cm3 av hydrogen ved romtemperatur, som tidligere ble brukt i vakuum rør-teknologi.
Bruk
Niob er brukt som en legering additiv for rustfritt stål, spesielle rustfritt stål (f.eks. rør for saltsyre produksjon) og ikke-jernholdige legeringer, som niob-legerte materialer er preget av økt mekanisk styrke., Selv i konsentrasjoner fra 0,01 til 0,1 masse prosent, niob i kombinasjon med termomekaniske rullende kan i betydelig grad øke styrke og seighet av stål. Første forsøk på å bruke niob som en legert element (utskifting av wolfram) fant sted i USA i 1925. Stål raffinert på denne måten er ofte brukt i konstruksjon av rørledninger. Som en sterk carbide tidligere, niob er også lagt til welding produktprogram for å binde karbon.,
Andre bruksområder inkluderer:
- Program i kjernefysisk teknologi på grunn av den lave fange tverrsnitt for termiske nøytroner.
- Produksjon av niob-stabilisert sveising elektroder som sveising fyllstoffer for rustfritt stål, spesielle rustfritt stål og nikkel-baserte legeringer
- på Grunn av sin blålig farge, det er brukt for piercing smykker og smykker å gjøre.
- I tilfelle av mynter med niob (bimetal mynter), farge-av niob core kan variere mye på grunn av fysiske prosesser (f.eks., 25 euro mynter fra Østerrike).
- Betydelige mengder er brukt som ferroniobium og nikkel niob i metallurgisk industri for produksjon av superalloys (nikkel, kobolt og jern-baserte legeringer). Statisk deler for stasjonære og flyr gassturbiner, rakett deler og varmebestandig komponenter for ovn konstruksjon er produsert fra dette.
- Niob er brukt som anode materiale i niob elektrolytiske kondensatorer. En nox-av niob, niob (V) oksid, har en høy dielektrisk styrke., Det påføres overflaten av niob anode i en såkalt skapende prosessen, og fungerer som et dielektrisk i denne kondensatoren. Niob elektrolytiske kondensatorer konkurrere med de mer populære elektrolytiske kondensatorer tantal.
- Er glass lyspærer av halogenpærer utenfor med z. B. niob, en del av termisk stråling av tungsten filament er reflektert tilbake til innsiden. Som et resultat, en høyere temperatur og dermed større lyseffekt kan oppnås med lavere energiforbruk.
- Som en katalysator (f.eks., i saltsyre produksjon og produksjon av alkohol fra butadien),
- Som kalium niobate (kjemisk sammensetning av kalium, niob og oksygen), som er brukt som en enkelt krystall i laser-teknologi og for ikke-lineære optiske systemer
- Bruk som elektrodemateriale for høyt trykk natrium damp lamper
- Superleder: Ved temperaturer under 9,5 K, ren niob er en type II superleder., Niob-legeringer (med N, O, Sn, AlGe, Ge) hører til de tre rene elementer niob, vanadium og technetium så vel som type II-stoffer -Superledere er: overgangen temperaturer på disse legeringer mellom 18,05 K (niob tinn, Nb3Sn) og 23,2 K (niob germanium, Nb3Ge). Superledende hulrom resonatorer laget av niob er brukt i partikkel-aktiviteter (inkludert XFEL og FLASH-ved DESY i Hamburg). For å generere høy magnetisk felt av opp til rundt 20 Tesla, superledende magneter med ledninger som er laget av niob-tin og niob-titanium er brukt., For eksempel, 600 tonn av niob-tin og 250 tonn niob-titanium er brukt for eksperimentell ITER fusjon reaktoren. Den superledende magneter av LHC er også laget av niob-legeringer.
sikkerhetsanvisningene
Selv om niob er ansett for å være ikke-giftig, metallic niob støv irriterer øynene og huden. Niob støv er meget brannfarlig.
En fysiologisk modusen for handling av niob er ukjent.,>
| isotop | 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 | |||||
