Нио́бийбыл открыт в 1801 г. английским учёным Ч. Хатчетом в минерале (колумбите), найденном в бассейне р. Колумбии, и потому получил название «колумбий».
В 1844 г. немецкий химик Генрих Розе переименовал его в «ниобий» в честь дочери Тантала танталом. Однако в некоторых странах (США, Англии) долго сохранялось первоначальное название элемента — колумбий, и только в 1950 г. решением Международного союза чистой и прикладной химии (ИЮПАК, IUPAC) элементу окончательно было присвоено название ниобий.
Получение [ ]
Физические свойства [ ]
Ниобий — блестящий серебристо-серый металл с кубической объемно центрированной кристаллической решеткой типа α-Fe, а = 0,3294 нм.
Химические свойства [ ]
Химически ниобий довольно устойчив. При прокаливании на воздухе окисляется до Nb2О5. Для этого оксида описано около 10 кристаллических модификаций. При обычном давлении стабильна β-форма Nb2О5.
При сплавлении Nb2О5с различными оксидами получают ниобаты: Ti2Nb10О29, FeNb49О124. Ниобаты могут рассматриваться как соли гипотетических ниобиевых кислот. Они делятся на метаниобатыMNbO3, ортониобатыM3NbO4, пирониобатыM4Nb2O7или полиниобаты M2O·nNb2O5(M — однозарядный катион, n = 2-12). Известны ниобаты двух- и трехзарядных катионов.
Ниобий. Химические и физические свойства.
Ниобий образует NbО2, NbО, ряд оксидов, промежуточных между NbО2,42и NbО2,50и близких по структуре к β-форме Nb2О5.
С галогенами ниобий образует пентагалогениды NbHal5, тетрагалогениды NbHal4и фазы NbHal2,67- NbHal3+x, в которых имеются группировки Nb3или Nb2. Пентагалогениды ниобия легко гидролизуются водой.
В присутствии паров воды и кислорода NbCl5и NbBr5образуют оксигалогениды NbOCl3и NbOBr3— рыхлые графита образуются карбиды Nb2C и NbC, твердые жаропрочные соединения. В системе Nb — N существуют несколько фаз переменного состава и фосфором и мышьяком. При взаимодействии ниобия с серой получены сульфиды: NbS, NbS2и NbS3. Синтезированы двойные фториды Nb и калия (натрия) — K2[NbF7].
Из водных растворов выделить электрохимически ниобий пока не удалось. Возможно электрохимическое получение сплавов, содержащих ниобий. Электролизом безводных солевых расплавов может быть выделен металлический ниобий.
Физиологическое действие [ ]
Металлическая пыль ниобия огнеопасна и раздражает глаза и кожу. Некоторые соединения ниобия очень токсичны. ПДК ниобия в воде 0,01 мг/л.
Применение [ ]
Применение и производство ниобия быстро возрастают, что обусловлено сочетанием таких его свойств, как тугоплавкость, малое сечение захвата тепловых нейтронов, способность образовывать жаропрочные, сверхпроводящие и др. сплавы, коррозионная стойкость, геттерные свойства, низкая работа выхода электронов, хорошие обрабатываемость давлением на холоду и свариваемость. Основные области применения ниобия: ракетостроение, авиационная и космическая техника, радиотехника, электроника, химическое аппаратостроение, атомная энергетика.
Применение металлического ниобия [ ]
Станнид Nb3Snи сплавы ниобия с титаном и цирконием применяются для изготовления сверхпроводящих соленоидов.
Ниобий и сплавы с танталом во многих случаях заменяют тантал, что даёт большой экономический эффект (ниобий дешевле и почти вдвое легче, чем тантал).
Феррониобий вводят в нержавеющие хромоникелевые стали для предотвращения их межкристаллитной коррозии и разрушения и в стали др. типов для улучшения их свойств.
Применение соединений ниобия [ ]
- Nb2O5катализатор в химической промышленности;
- в производстве огнеупоров, керметов, спец. стёкол, нитрид, карбид, ниобаты.
- Карбид ниобия(т. пл. 3480 °C) в сплаве с карбидом циркония и карбидом урана-235, является важнейшим кострукционным материалом для ТВЭЛов твердофазных ядерных реактивных двигателей.
Сверхпроводящие материалы первого поколения [ ]
Один из активно применяемых сверхпроводников (температура сверхпроводящего перехода 9,25 К).
Ниобий используется также в магнитных сплавах.
Применяется как легирующая добавка.
Нитрид ниобия используется для производства сверхпроводящих болометров.
Исключительная стойкость ниобия и его сплавов с танталом в перегретом паре цезия-133 — делает его одним из наиболее предпочтительных и дешевых конструкционных материалов для термоэмиссионных генераторов большой мощности.
Цены и спрос на ниобий [ ]
В связи с строительством термоядерных реакторов(начало стройки ИТЕР в 2007 году) и расширением термоядерной энергетики в ближайшие 8—12 лет потребуются очень большие количества ниобия и в ближайшие 3—4 года цены и спрос на ниобий вырастут в 5—9 раз [источник?] .
Ссылки [ ]
- Ниобий на Webelements
- Ниобий в Популярной библиотеке химических элементов
| H | He | ||||||||||||||||
| Li | Be | B | C | N | O | F | Ne | ||||||||||
| Na | Mg | Al | Si | P | S | Cl | Ar | ||||||||||
| K | Ca | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Ni | Cu | Zn | Ga | Ge | As | Se | Br | Kr |
| Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | Cd | In | Sn | Sb | Te | I | Xe |
| Cs | Ba | * | Hf | Ta | W | Re | Os | Ir | Pt | Au | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | At | Rn |
| Fr | Ra | ** | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Uub | Uut | Uuq | Uup | Uuh | Uus | Uuo |
| * | La | Ce | Pr | Nd | Pm | Sm | Eu | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Lu | ||
| ** | Ac | Th | Pa | U | Np | Pu | Am | Cm | Bk | Cf | Es | Fm | Md | No | Lr |
Выделить Ниобийи найти в:
- Вокруг светаадрес
- Академикадрес
- Астронетадрес
- Элементыадрес
- Научная Россияадрес
- Кругосветадрес
- Научная Сеть
- Традиция— адрес
- Циклопедия— адрес
- Викизнание— адрес
- Bing
- Yahoo
- Яндекс
- Mail.ru
- Рамблер
- Нигма.РФ
- Спутник
- Google Scholar
- Апорт
- Онлайн-переводчик
- Архив Интернета
- Научно-популярные фильмы на Яндексе
- Документальные фильмы
- Список ru-вики
- Вики-сайты на русском языке
- Список крупных русскоязычных википроектов
- Каталог wiki-сайтов
- Русскоязычные wiki-проекты
- Викизнание:Каталог wiki-сайтов
- Научно-популярные сайты в Интернете
- Лучшие научные сайты на нашем портале
- Лучшие научно-популярные сайты
- Каталог научно-познавательных сайтов
- НАУКА В РУНЕТЕ: каталог научных и научно-популярных сайтов
- Страница 0- краткая статья
- Страница 1 — энциклопедическая статья
- Разное — на страницах : 2 , 3 , 4 , 5
- Прошу вносить вашу информацию в « Ниобий 1 », чтобы сохранить ее
Комментарии читателей:[ ]
Источник: science.fandom.com
НИОБИЙ — мифы и реальность
Названия металлов ниобия и тантала связаны со времен их открытия. Не зря их имена отнесены к одному мифологическому семейству — Танталу и его дочери Ниобы.
История
История ниобия связана с его вечным спутником — танталом.
Кристаллы ниобия
Новый элемент обнаружил Ч. Хетчет, исследуя минерал из Колумбии. Поэтому и найденный элемент назвали колумбием. Через год был открыт тантал, но его ошибочно посчитали «колумбием». Ошибку нашли и исправили через 40 лет. Колумбий назвали ниобием, а его спутника танталом.
Свойства
Элемент относится к тугоплавким металлам, в таблице Менделеева имеет № 41. Латинское название Niobium, в химических формулах обозначается символом Nb.
Некоторые характеристики:
- цвет серебристо-серый;
- кристаллическая структура решетки объемноцентрированая, кубическая;
- состоит из стабильного изотопа Nb93;
- отличается высокой хладоустойчивостью.
- обладает парамагнитностью.
Химические свойства:
- С большинством кислот не реагирует (кроме плавиковой и ее смеси с азотной).
- Устойчив в расплавах многих металлов.
- Реагирует с концентрированными едкими щелочами.
- С повышением температуры окисляемость металла быстро возрастает.
- При 9°К становится сверхпроводником.
Рекомендуем: РУТЕНИЙ — загадочный, как русская душа
Познавательно: ниобий и тантал — братья-близнецы. Они всегда рядом в рудах, и разделить их непросто. Проще всего отличить одинаковые кусочки металла по весу — плотность ниобия почти в 2 раза меньше, чем у тантала. К тому же тантал гораздо дороже нашего героя.
Плюсы и минусы
| Достоинства | Недостатки |
| Устойчив к коррозии в агрессивных средах | Высокая цена |
| Завидные механические свойства (прочность, пластичность) | Руды металла редко встречаются |
| Высокая температура плавления | Малый модуль упругости |
Где искать
Нахождение в природе ниобия почти всегда сопутствует минералам, содержащим тантал.
Месторождения рудных запасов имеют:
- Австралия;
- Бразилия;
- Россия;
- США;
- Канада.
Гордимся: Россия обладает четвертью мировых запасов руды.
Известно около 100 ниобийсодержащих минералов; в их состав почти всегда входит и тантал.
Производство ниобия
Промышленные способы получения чистого металла:
- алюмотермия;
- карботермия;
- натрийтермия.
Производство включает предварительную концентрацию руды и несколько стадий процессов:
- Концентрат сплавляют с едким натром или содой; сплав выщелачивают.
- В нерастворимый осадок выпадают Nb и Ta, которые разделяют.
- Раздельно восстанавливают оксиды редких металлов.
Порошковый металл получают электроннолучевой, дуговой или вакуумной плавкой.
Сплавы
В сплавах применяют в качестве лигатуры:
Для повышения жаропрочности в соединения ниобия вводят вольфрам, цирконий, молибден.
Познавательно: детали из нержавейки в средах сильных кислот работают 2-3 месяца; детали из ниобия и его сплавов в этих средах трудятся 2-3 года.
Что делают из ниобия
Продукцию из ниобия и его сплавов потребляют:
- электронная промышленность;
- авиация;
- ядерная физика;
- металлургия.
Применение свойства сверхпроводимости в томографии, исследованиях на аппаратах МРТ в медицине помогают медикам в раннем обнаружении болезней.
Охлаждение квантовых компьютеров, кабели для Большого адронного коллайдера, огнеупоры, ТВЭЛы для ядерных устройств — везде работает наш герой и его сплавы.
Рекомендуем: СЕРЕБРО — лунный металл от любой нечисти
Возможно применение металла в ювелирной промышленности. Его оксидные пленки, полученные с помощью электролиза, имеют множество ярких цветов; все зависит от электролита и температуры.
Интересно: несколько стран выпускают коллекционные монеты с сердцевиной, анодированной разноцветными сплавами ниобия.
Легирующие свойства металла придают сплавам тугоплавкость, прочность, устойчивость к коррозии.
Физикам-экспериментаторам не обойтись без соединений ниобия (химические формулы NbN, Nb3Sn, Nb3Ge, NbTi) — они обладают сверхпроводимостью.
Купить металл
Цена ниобиевого порошка на 20.09.2020 составляла 17000 руб/кг.
Похожие публикации
Мне 42 года и я специалист в области минералогии. Здесь на сайте я делюсь информацией про камни и их свойства — задавайте вопросы и пишите комментарии!
Оценка статьи:
(голосов: 4, средняя оценка: 5,00из 5)
Поделиться с друзьями:
Поделиться
Поделиться
Похожие публикации
Добавить комментарий
Комментарии
Аноним | 11.03.2021 11:06
Павел | 28.01.2022 11:44
Сковорода бы стоила из таких сплавов от 30 до 50 тыс.руб
Юра | 19.06.2021 13:29
Мне очень хочется что все россияне готовили себе и своим детям на безопасных сковородках выплавленных из : сплава- титана, циркония, тантала только тогда нация будет здоровой но к сожалению никто такую посуду не производит в путинской России руководство проводит антинародную политику, я прошу дорого господина чемезова самого достойного россиянина создать в Ростехе предприятие производящее для всех россиян — сковородки , кастрюли, ножи, ложки, вилки , терки, мясорубки, чайники, из обсолютно безопасного на планете единственного сплава без железа , без ядовитого хрома и никеля , без тефлонового ядовитейшего покрытия пластмассового которое травит всех россиян и их детей и из этой отравы все граждане покупают сковородки . А нужно делать только из — сплава : титана 30%+ цирконий 50%+ тантал 20% , такая посуда и сковородка ничего вредного в еду совсем не выделяет , не ржавеет никогда и можно давать гарантию — 500 — 1000 лет. Юрий тимашов 29 лет Кубань .
Источник: themineral.ru
Ниобий
Нио́бий(лат. Niobium), Nb, химический элемент V группы короткой формы (5-й группы длинной формы) периодической системы ; атомный номер 41; атомная масса 92,90638 а. е. м. В природе один стабильный изотоп 93 Nb; искусственно получены радиоизотопы с массовыми числами 81–113.
Историческая справка
Открыт в 1801 г. английским химиком Ч. Хатчеттом и назван «колумбием» (по происхождению минерала, из которого был выделен в виде оксида). В течение нескольких десятилетий колумбий и близкий ему по свойствам тантал считали одним и тем же элементом. Индивидуальность колумбия была доказана в 1844 г., когда он был вторично «открыт» немецким химиком Г. Розе и назван «ниобий» (по имени Ниобы – дочери Тантала в древнегреческой мифологии; название подчёркивает сходство свойств ниобия и тантала). В 1845 г. Розе установил, что ниобий идентичен колумбию. В ряде стран (США, Англия) более 100 лет использовалось название «колумбий» (Columbium, Cb). Название «ниобий» утверждено ИЮПАК в 1950 г.
Распространённость в природе
Ниобий относится к редким элементам. Содержание ниобия в земной коре 2·10 –3 % по массе, чаще всего встречается совместно с Та и Ti. Важнейшие минералы: колумбит — танталит (Fe,Mn)(Nb,Ta)2O6, пирохлор (Na,Ca)2(Nb,Ti)2(OH,F)O6, лопарит (Na,Ce,Ca)(Nb,Ti)O3. Ниобий содержат также оловянные руды .
Свойства
Конфигурация внешних электронных оболочек атома ниобия 4d 4 5s 1 ; в соединениях обычно проявляет степень окисления +5, реже от +1 до +4; энергии ионизации при переходе от Nb 0 к Nb 5+ соответственно равны 6,9, 14,3, 25,1, 38,3, 50,6, 103,0 и 124,6 эВ; электроотрицательность по Полингу 1,6; атомный радиус 145 пм, радиус ионов (координационное число 6) Nb 3+ 86 пм, Nb 4+ 82 пм, Nb 5+ 78 пм.
В свободном виде ниобий – блестящий серебристо-серый металл ; кристаллическая решётка кубическая объёмноцентрированная; плотность 8570 кг/м 3 (при 20 °C), tпл2477 °C, tкипоколо 4760 °C; теплопроводность 52,3 Вт/(м·К) при 20 °C; удельное электрическое сопротивление 1,522·10 –9 Ом·м при 0 °C; парамагнитен , удельная магнитная восприимчивость 2,76·10 –8 м 3 /кг; температура перехода в сверхпроводящее состояние 9,25 К.
В чистом виде Nb пластичен, ковок, легко поддаётся обработке давлением на холоду. Примеси H, N, C и О сильно снижают пластичность и повышают хрупкость Nb.
При нормальных условиях ниобий химически стоек. Компактный металл начинает окисляться на воздухе при температуре 200–300 °C, быстро окисляется при нагревании выше 500 °C (c образованием оксидов). Способен поглощать газы – Н2, N2и O2.
Интенсивно поглощает Н2при температуре около 360 °C и образует твёрдый раствор внедрения и очень хрупкий гидрид NbH, который разлагается в вакууме при температуре выше 600 °C. В особых условиях выделен NbH2. При температуре выше 400 °C ниобий поглощает N2, при более высоких температурах образует тугоплавкие нитриды Nb2N, NbN (tпл2300 °C).
Взаимодействует с галогенами , образуя летучие пентагалогениды, а также ряд низших галогенидов. Выделены многочисленные оксигалогениды ниобия. С углеводородами , СО и С при температуре 1200–1500 °C образует твёрдые растворы С и тугоплавкие карбиды Nb2C (tпл2990 °C) и NbC (tплоколо 3400 °C) или оксикарбиды. В присутствии О2, N2и С образует оксикарбонитриды.
C Si и В образует тугоплавкие силициды и борид NbB2(tпл2900 °C). Получены станнид Nb3Sn (tпл2130 °C) и германид Nb3Ge (tпл1970 °C), которые используются как сверхпроводники, фосфиды NbP и NbP2, арсениды NbAs и NbAs2, антимониды Nb3Sb, Nb5Sb4и NbSb2, NbS3, сульфиды NbS2и NbS.
Ниобий устойчив к действию HCl, H2SO4, HNO3, H3PO4, HClO4любых концентраций, царской водки и органических кислот , водного раствора NH3, расплавленных Li, Na, K, Sn, Pb, Bi и Hg. Растворяется во фтороводородной кислоте, её смесях с HNO3, в расплаве гидродифторида аммония NH4HF2, щелочей.
При взаимодействии пентаоксида Nb2O5и ниобатов с H2SO4при высоких температурах образуются оксисульфаты Nb, с растворами HF и HCl – фторониобаты, оксифторониобаты, хлорониобаты и оксихлорониобаты щелочных и щёлочноземельных металлов. Из пентахлорида NbCl5получают ниобийорганические соединения , например производные [Nb(CO)6] – и [NbClxCp5–x], где Ср – циклопентадиенил.
Получение
Основными видами ниобиевой продукции являются феррониобий (85–90 %), пентаоксид Nb2O5, металлический Nb и сплавы. Для производства феррониобия (обычно содержит 65 % Nb) обогащённые механическими методами концентраты пирохлора подвергают металлотермическому восстановлению в смеси с Fe2O3и порошкообразным Al. Технический пентаоксид получают выщелачиванием из концентратов и шлаков оловянной плавки действием фтороводородной кислоты с последующим отделением от Ta и очисткой методом жидкостной экстракции , осаждением гидроксида, сушкой и прокаливанием. Карбид NbC получают взаимодействием Nb2O5с техническим углеродом в атмосфере Н2при температуре 1800 °C и используют для изготовления керамических нагревателей.
Получение чистого металлического ниобия ведут натриетермическим восстановлением K2NbF7, электролитическим восстановлением K2NbF7и Nb2O5во фторидном расплаве с последующей переплавкой в электродуговых и электроннолучевых печах. Порошкообразный ниобий производят гидрированием металла, механическим измельчением и разложением в вакууме гидрида.
Объём мирового производства около 97 тыс. т/год (2019).
Применение
Феррониобий применяют в чёрной металлургии для производства микролегированных и нержавеющих сталей, а также суперсплавов. Чистый ниобий используют для получения жаропрочных и коррозионностойких сплавов c Zr для атомной (оболочки тепловыделяющих элементов АЭС содержат около 7 % по массе Nb) и авиакосмической промышленности (лопатки газовых турбин, детали других конструкций), получения прецизионных сплавов для сверхпроводников (магнитные катушки). Применяют сплавы ниобия с Та, Ti, Мо и др. В виде проката и проволок ниобий используют в электронной промышленности («горячая арматура», аноды , сетки, другие детали), в виде дисперсного порошка – в высокоёмких электролитических конденсаторах, как катализатор органических реакций.
Раков Эдуард Григорьевич . Первая публикация: Большая российская энциклопедия, 2013.
в 15:08 (GMT+3) Обратная связь
Информация
Области знаний: Общие вопросы химии Символ: Nb Атомный номер: 41 Группа элементов: Переходные металлы Относительная атомная масса: 92,90638 а. е. м. Радиус атома: 146 пм Электроотрицательность: 1,6 ед. по шкале Полинга Агрегатное состояние: Твёрдое Плотность: 8,57 г/см³ (при 20 °C) Температура плавления: 2477 °C Температура кипения: 4760 °C
Источник: bigenc.ru