Rešetka kristala niobija. Niobij. Svojstva niobija. Primjena niobija. Proizvodnja niobija u Rusiji

niobijum

niobijum -I; m. [Lat. Niobij] Kemijski element (Nb), tvrdi vatrostalni i kovani metal sivkasto-bijele boje (koristi se u proizvodnji kemijski otpornih i toplinski otpornih čelika).

◁ Niobiyny; niobij, th, th.

niobijum

(lat. Niobium), kemijski element grupe V periodičnog sustava. Ime je dobila po Niobe - kćeri mitološkog tantala (blizina svojstava Nb i Ta). Svijetlosivi vatrostalni metal, gustoća 8,57 g / cm 3, t pl 2477 ° C, temperatura prijelaza u supravodobno stanje je 9,28 K. Kemijski je vrlo otporna. Minerali: piroklora, kolumbit, loparit itd. Komponenta kemijski otpornih i toplinski otpornih čelika, od kojih se izrađuju dijelovi raketa, mlazni motori, te oprema za kemijsko i prerađivanje nafte. Niobij i njegove legure pokrivaju gorivne elemente (gorivne elemente) nuklearnih reaktora. Stannid Nb 3 Sn, germanid Nb 3 Ge, niobijeve legure sa Sn, Ti i Zr koriste se za proizvodnju superprevodnih solenoida (Nb 3 Ge je superprevodnik s temperaturom prijelaza u stanje supravodnjeg 23,2 K).

niobijum

NIOBIUM (lat.Niobium, u ime Niobe (cm. niobij)), Nb (čitaj „niobium“), kemijski element s atomskim brojem 41, atomska masa 92,9064. Prirodni niobij sastoji se od jednog stabilnog izotopa od 93 Nb. Konfiguracija dva vanjska elektronička sloja 4 a 2 p 6 d 4 5s 1 , Oksidacijsko stanje je +5, +4, +3, +2 i +1 (valencije V IV, III, II i I). Smješten u grupi VB, u 5. razdoblju periodičnog sustava elemenata.
Atomski radijus je 0,145 nm, polumjer iona Nb 5+ je od 0,062 nm (koordinacijski broj 4) do 0,088 nm (8), ion Nb 4+ je od 0,082 do 0,092 nm, ion Nb 3+ je 0,086 nm, ion Nb 2+ 0,085 nm. Uzastopne ionizacijske energije su 6,88, 14,32, 25,05, 38,3 i 50,6 eV. Radna funkcija elektrona 4.01 eV. Pauling Elektronegativnost (cm. Pauling Linus) 1,6.
Priča o otkriću
Otvoreno 1801. godine H. Hatchet (cm. HUTCHET Charles), Ispitujući crni mineral poslan iz Amerike, izolirao je oksid novog elementa, koji je nazvao kolumbija, a mineral koji ga sadrži - kolumbit. Godinu dana kasnije od istog minerala A. G. Ekeberg (cm. EKEBERG Anders Gustav) izolirao drugi oksid, koji je nazvao tantalom (cm. TANTAL (kemijski element)), Svojstva Kolumbije i Ta bila su vrlo bliska i dugo su se smatrala jednim elementom. 1844. G. Rose (cm. ROSE (njemačka braća, znanstvenici) dokazao da su to dva različita elementa. Zadržao je naziv tantalum, a drugi nazvao niobium. Tek 1950. godine IUPAC (Svjetska organizacija kemičara) konačno je dodijelila element 41 niobiju. Metal Nb prvi je primio 1866. K. Blomstrand (cm. BLOMSTRAND Christian Wilhelm).
Biti u prirodi
Sadržaj u zemljinoj kori je 2 · 10 -3 mas. U slobodnom obliku niobij nije pronađen, u prirodi ga prati tantal. Od ruda najvažniji je kolumbit tantalit (cm. Kolumbija) (Fe, Mn) (Nb, Ta) 2 O 6, piroklora (cm. pyrochlore) i loparitis (cm. Laponci).
recepcija
Oko 95% Nb dobiva se iz ruda piroklora, kolumbit-tantalita i loparita. Rude su obogaćene gravitacijskim metodama i flotacijom (cm. flotacija), Koncentrati s udjelom Nb2O5 do 60% prerađuju se u feroniobij (legura željeza i niobija), čisti Nb 2 O 5 ili NbCl5. Niobij se reducira iz njegovog oksida, fluorida ili klorida aluminijem ili karbotermijom. Posebno čisti niobij dobiva se visokom temperaturom reduciranja hlapljivog NbCl5 s vodikom.
Dobiveni niobijev prah se briketira, sinterira u vakuumu u peći na elektrolučne ili elektronske zrake.
Fizička i kemijska svojstva
Niobij je sjajni srebrno-sivi metal s kubnom rešetkom a-Fe u kubnom volumenu, i \u003d 0,3294 nm. Talište 2477 ° C, vrelište 4760 ° C, gustoća 8,57 kg / dm 3.
Kemijski je niobij prilično stabilan. Kad se kalcinira na zraku, oksidira u Nb205. Opisano je oko 10 kristalnih modifikacija ovog oksida. Pod normalnim tlakom b-oblik Nb205 je stabilan. Spajanjem Nb 2 O 5 s raznim oksidima dobivaju se niobati: Ti 2 Nb 10 O 29, FeNb 49 O 124. Niobati se mogu smatrati solima hipotetskih niobinskih kiselina. Podijeljeni su u MNbO 3 metanobate, M 3 NbO 4 orthioniobate, M 4 Nb 2 O 7 pironiobate ili M 2 O · polniobate nNb205 (M je kation jednostruko nabijen i n \u003d 2-12). Poznati su niobati dvostruko i trostruko nabijenih kationa. Niobati reagiraju s HF, talinama hidrofluorida alkalnih metala (KHF 2) i amonijem (cm. AMMONIJ (u kemiji), Neki se niobati s visokim omjerom M20 / Nb2O5 hidroliziraju:
6Na 3 NbO 4 + 5H20 \u003d Na 8 Nb 6 O 19 + 10NaOH
Niobij tvori NbO2, NbO i niz oksida koji su intermedijarni između NbO 2,42 i NbO 2,50 i strukturno su slični b-obliku Nb2O5.
S halogenima (cm. halogen) Nb tvori NbHal 5 pentahalide, NbHal 4 tetrahalide i 2,67 -NbHal 3 + x NbHal faze, u kojima postoje Nb3 ili Nb2 grupe. Niobijevi pentahalidi lako se hidroliziraju vodom. Tališta pentaklorida, pentabromida i niobijeva pentaiodida su 205, 267,5 i 310 ° C. Iznad 200-250 ° C ovi pentahalidi su isparljivi.
U prisutnosti vodenih i kisikovih para, NbCl 5 i NbBr 5 tvore oksihalide NbOCl 3 (NbOBr 3) - rastresive tvari poput pamuka.
U interakciji Nb i grafita nastaju karbidi Nb 2 C i NbC, čvrsti toplinski otporni spojevi. U sustavu Nb - N postoji nekoliko faza promjenjivog sastava i nitrida Nb 2 N i NbN. Nb se ponaša slično u sustavima s fosforom i arsenom. Međusobno djelovanje Nb i sumpora proizvedenih sumporom: NbS, NbS 2 i NbS3. Sintetizirani su dvostruki fluoridi Nb i K (Na) - K2.
primjena
50% proizvedenog niobija koristi se za mikrolegiranje čelika, 20-30% - za proizvodnju nehrđajućih i toplinski otpornih legura. Niobijevi intermetallidi (Nb 3 Sn i Nb 3 Ge) koriste se u proizvodnji solenoida superprevodnih uređaja. Niobijev nitrid NbN koristi se u proizvodnji ciljeva za prijenos televizijskih cijevi. Niobijevi oksidi sastojci su vatrostalnih materijala, kermeta, čaša s visokim indeksom loma. Dvostruki fluoridi - tijekom odvajanja niobija od prirodnih sirovina, u proizvodnji metala niobija. Niobati se koriste u akousto- i optoelektroniki, kao laserski materijali.
Fiziološki učinak
Niobijevi spojevi su otrovni. MPC niobija u vodi 0,01 mg / L.

Enciklopedijski rječnik. 2009 .

sinonimi:

Pogledajte što je "niobium" u drugim rječnicima:

- (novi lat. niobium). Jedan od rijetkih metala koji se nalazi u tantalitu. Rječnik stranih riječi uključenih u ruski jezik. Chudinov AN, 1910. Metal niobij, pronađen u obliku oksida u rijetkim mineralima, nema praktičnu vrijednost ... Rječnik stranih riječi ruskog jezika

- (Niobium), Nb, kemijski element grupe V periodičnog sustava, atomski broj 41, atomska masa 92,9064; metal, mp 2477 bC Niobij se koristi za legiranje čelika, dobivanje toplinski otpornih, tvrdih i drugih legura. Niobium je otvoren na engleskom ... ... Moderna enciklopedija

niobijum - (Niobium), Nb, kemijski element grupe V periodičnog sustava, atomski broj 41, atomska masa 92,9064; metal, mp 2477 ° C. Niobij se koristi za legiranje čelika, dobivanje toplinski otpornih, tvrdih i drugih legura. Niobium je otvoren na engleskom ... ... Ilustrirani enciklopedijski rječnik

- (simbol Nb), sjajni sivo-bijeli prijelazni kemijski element, metal. Otkrivena je 1801. Nalazi se, u pravilu, u piroklorovim rudama. Budući da je mekan i kovan metal, niobij se koristi u proizvodnji specijalnih nehrđajućih čelika i legura ... ... Znanstveni i tehnički enciklopedijski rječnik

Nb (lat. Niobium; od imena Niobe, kći Tantalove u drugim grčkim mitologijama * a. Niobium; n. Niob, Niobium; f. Niobium; i. Niobio), kem. Elementi grupe V periodični Mendeleev sustavi, at. br. 41, na. M. 92,9064. Ima jedan prirodni izotop 93Nb ... ... Geološka enciklopedija

NIOBIUM, jedan od metala koji su kemičari otkrili. Objašnjeni rječnik Dahla. VI Dahl. 1863. 1866. ... Dahlov objašnjivi rječnik

niobijum - kem. element, simbol Nb (lat. Niobium), na. br. 41, na. m. 92,90; svijetlosivi metal, gustoća 8570 kg / m3, t \u003d 2500 ° C; ima visoku kemijsku. otpor. U prirodi se nalazi u mineralima zajedno s tantalom, čije razdvajanje uzrokuje ... ... Velika politehnička enciklopedija

- (latinski Niobium) Nb, kemijski element grupe V periodičnog sustava, atomski broj 41, atomska masa 92,9064. Nazvana u ime Niobe, kćeri mitološkog Tantala (blizina svojstava Nb i Ta). Svijetlosivi vatrostalni metal, gustoća 8,57 ... ... Veliki enciklopedijski rječnik

- (Niobij), Nb, kemijski ... Fizička enciklopedija

Postoje, broj sinonima: 2 metalni (86) element (159) Rječnik sinonima ASIS. VN Trishin. 2013 ... Rječnik sinonima

- (Niobium francuski i engleski; Niob njemački; \u200b\u200bkem.), Nb \u003d: 94. u V skupini periodnog sustava elemenata postoje dva rijetka metala, N. itantal, koji pripadaju vanadijumu sličnom molibdenu, a volfram do kroma; zadnja tri metalna člana ... Enciklopedija Brockhausa i Efrona

Proizvodnja niobija, zajedno s tantalom, kao i tantaloniobijeve legure, od velikog je gospodarskog značaja u smislu integrirane uporabe oba vrijedna metala.
U mnogim slučajevima se umjesto tantala s istim učinkom može upotrijebiti niobij koji mu je blizu u svojstvima ili legura tantala s niobijem, jer ti metali tvore kontinuirani niz čvrstih otopina čija su svojstva bliska svojstvima polaznih metala.
Legura tantala s niobijem može se dobiti miješanjem odvojeno dobivenih prahova tantala i niobija, nakon čega slijedi prešanje smjese i sinteriranje u vakuumu, kao i istodobnim zajedničkim smanjivanjem smjese spojeva tantala i niobija, na primjer, mješavine složenih fluorida K2TaF7 i K2NbF7, mješavine klorida i smjese oksida . br.
Obično, metodom razdvajanja fluorovodične kiseline tantala i niobija, potonji se odvaja u obliku K2NbOF5 * H20 fluoroksiobata.
Ova sol nije pogodna za smanjenje natrija iz dva razloga:
a) voda kristalizacije, koja je dio navedene soli, reagira s natrijom, može dovesti do eksplozije,
b) kisik, koji je dio soli i vezan je za niobij, ne smanjuje se natrijom i ostaje u obliku oksidne nečistoće u redukcijskom proizvodu.
Stoga se kalijev fluoroksiobat mora rekristalizirati kroz otopinu fluorovodične kiseline s koncentracijom HF iznad 10%, što rezultira stvaranjem soli K2NbF7 pogodne za smanjenje natrija.
Niobij se također može dobiti elektrolizom u uvjetima sličnim onima opisanim za proizvodnju tantala. Uočena je manja strujna učinkovitost nego kod elektrolitičke proizvodnje tantala, kao i poteškoće povezane s vidljivom topljivošću niobijevih spojeva različitih valencija u elektrolitu.
Moguća je i elektroliza iz miješane kupke koja sadrži Ta2O5 + Nb2O5 kao komponentu koja se raspada i K2TaF7 kao otapalo. U tom slučaju dobiva se legura niobija sa tantalom.
Da bi se dobio niobij, predložena je metoda smanjenja ugljika niobijevog pentoksida u vakuumu.

Smanjenje ugljika niobijevog pentoksida

Za dobivanje niobija, K. Bolke je razvio metodu za redukciju niobijevog pentoksida niobijevim karbidom u vakuumu reakcijom:

U osnovi, ovaj se proces svodi na smanjenje niobijevog pentoksida ugljikom.
Zbog velike kemijske čvrstoće niobijevog pentoksida, atmosferski tlak zahtijeva visoku temperaturu (oko 1800-1900 ° C) da se smanji ugljikom, što se može dobiti u peći s grafitnom cijevi. Niobij ima visok afinitet prema ugljiku (slobodna energija za stvaranje niobijevog karbida je ΔF ° \u003d 38,2 kcal ), stoga, u prisutnosti ugljičnih plinova u peći i pri visokoj brzini difuzije u čvrstoj fazi koja se razvija pri tako visokoj temperaturi, niobij je kontaminiran niobijevim karbidom, čak i ako se izračunava naboj e na reakciju

U vakuumu, reakcija smanjenja ugljika odvija se na nižoj temperaturi (1600-1700 °),
Briketi se pripremaju od mješavine niobijevog pentoksida i čađe, uzeto u stehiometrijskim omjerima na temelju reakcije

Valjanje se provodi pri 1800-1900 ° u peći s grafitnim cijevima u zaštitnoj atmosferi (vodik, argon) ili u vakuumu pri temperaturi od 1600 ° dok se emisija CO ne zaustavi. Dobiveni proizvod su lagano sinterirani briketi koji se sastoje od čestica sivog karbida u prahu. Karbid je mljeven u prah u mlinici za kuglice i pomiješan je s pentoksidom u proporcijama koji odgovaraju reakciji (1). Briketi smjese Nb2O5 + NbC ponovo su kalcinirani u vakuumu na temperaturi od oko 1600 ° C.
Da bi se osiguralo uklanjanje ugljika iz znoja u obliku CO, potrebno je unijeti mali višak niobijevog pentoksida u sastav naboja Nb2O5 + NbC. U daljnjem postupku sinteriranja (zavarivanja) visokih temperatura zrnca prešanih niobijem u prahu, uklanja se višak niobijevog pentoksida jer se niobijevi oksidi (poput tantala) ispuštaju u vakuumu na temperaturi ispod tališta metala
Zbog neizbježnog vremena provedenog u stvaranju vakuuma i hlađenju proizvoda u njemu, produktivnost vakuumske peći u proizvodnji početnog niobijevog karbida znatno je niža od produktivnosti peći s grafitnim cijevima koja djeluje na atmosferskom tlaku, u kojoj je moguće izvesti kontinuirani proces pomicanjem uložaka s briketima mješavine Nb2O5 + C. Stoga se dobiva više kontinuirano u peći s grafitnom cijevi pri atmosferskom tlaku, iako na temperaturama 1800-1900 °.
Bilo bi moguće dobiti metalni niobij u vakuumskoj peći izravno reakcijom pentoksida i čađe reakcijom (2) s malim viškom Nb2O5 u naboju. Međutim, pri umetanju smjese Nb2O5 + 5NbC u vakuumsku pećnicu, njegova produktivnost značajno se povećava u odnosu na punjenje smjese Nb2O5 + 5S, jer smjesa Nb2O5 + SNbC sadrži niobij (82,4%) 1,5 puta više od smjese Nb2O5 + 5S ( 57,2%) Uz to, prva mješavina ima specifičnu težinu aditiva 1,7 puta veću od druge smjese (6,25 g / cm3 i 3,7 g / cm3, respektivno).
Nadalje, treba imati na umu da je niobijev karbid, koji čini pretežni dio smjese Nb2O5 + 5NbC, grubiji od dispergiranog praha Nb2O5 i čađe, što služi kao dodatni razlog za veću masu smjese Nb2O5 + 5NbC u odnosu na smjesu Nb2O5 + 5S.
Kao rezultat svega toga, jedinica uloška može smjestiti 2,5-3 puta više materijala (računato na sadržaj niobija) u obliku briketa smjese Nb2O5 + 5NbC u odnosu na brikete smjese Nb2O5 + 5C.
U radu Bolkea nema dovoljno čvrstih dokaza o potrebi strogog pridržavanja preporučenog sastava Nb2O5 + 5NbC koji se stavlja u vakuumsku peć.
Kalciniranjem smjese Nb2O5 + 5C u peći na ugljenu cijev pri atmosferskom tlaku može se dobiti proizvod visoke produktivnosti (u neprekidnom procesu) koji je po sastavu blizu metala niobija sa malom primjesom ugljika. Zatim se ovaj prah bogat niobijem s visokom specifičnom i skupno gustoćom može pomiješati s odgovarajućom količinom Nb2O5 (s malim viškom Nb2O5 u odnosu na ekvivalentni udio ugljika u niobijumu) i briketirana smjesa je kalcinirana u vakuumskoj peći da se ukloni ugljik u obliku CO.
S ovom opcijom, kapacitet i, posljedično, produktivnost vakuumske peći bit će najveći. Mali preostali višak Nb2O5 isparit će se tijekom daljnjeg sinteriranja niobija pri visokim temperaturama, a potonji će se pretvoriti u kompaktan kovan metal
Kada koristite niobij s niskim udjelom ugljika umjesto niobijevog karbida za interakciju s pentoksidom, mogu se pojaviti neke tehnološke komplikacije. Činjenica je da je pri proizvodnji niobija sa niskim udjelom ugljika pri atmosferskom tlaku u reakcijskom prostoru peći s grafitnom cijevi uvijek prisutna nečistoća dušika iz zraka koji može ući u peć. Niobij, koji ima visoki afinitet prema dušiku, aktivno ga apsorbira. Kada se dobije niobijev karbid, mogućnost kontaminacije proizvoda dušikom mnogo je manja zbog većeg afiniteta niobija za ugljikom nego za dušik.
Stoga je proizvodnja metala niobija pri korištenju niobija sa niskim udjelom ugljika kao polaznog materijala komplicirana potrebom stvaranja uvjeta koji isključuju mogućnost da dušik uđe u reakcijski prostor, što je teško postići u peći s grafitnom cijevi koja je slobodno povezana s atmosferom. Za uklanjanje dušika iz peći potrebno je temeljito napuniti peć čistim vodikom ili argonom, održavati nepropusnost kućišta, izbjeći usisavanje zraka u reakcijsku cijev pri umetanju patrona smjesom Nb2O5 + 5C i prilikom istovara niobija, itd.
Stoga se pitanje prednosti mogućnosti preliminarnog dobivanja niobijevog karbida ili niobija sa niskim udjelom ugljika pri atmosferskom tlaku (praćeno kalciniranjem tih proizvoda u smjesi s Nb2O5 u vakuumu) može riješiti praktičnim mogućnostima u svakom pojedinačnom slučaju.
Prednosti postupka redukcije ugljika niobija prema jednoj od opisanih opcija su: upotreba jeftinog reducirajućeg sredstva u obliku čađe i visoka direktna ekstrakcija niobija u gotovom metalu
Blizina svojstava tantalovih i niobijevih oksida omogućuje upotrebu opisane metode za dobivanje koćnog tantala.

15.08.2019

Ojačanje - metalna konstrukcija, čiji profil može biti glatka (klasa A1) ili periodična. Pribor se koristi za jačanje i povećanje čvrstoće ...

15.08.2019

Metoda rezanja plazmom otkrivena je relativno nedavno, ali u industriji se koristi vrlo aktivno, jer je dobro proučena….

15.08.2019

Razvoj tehnologije omogućava nam poboljšanje pneumatskih alata. Za njihovu prehranu koristi se komprimirani zrak. Takav se alat aktivno koristi u industriji, na ...

15.08.2019

Početak školske godine ozbiljan je test za bebu, jer se njegov uobičajeni način života krši. Roditelji bi mu trebali pomoći da preživi ovu promjenu. Vrlo važno ...

14.08.2019

Ojačanje - kompleks elemenata koji daju dodatnu čvrstoću u različitim armiranobetonskim konstrukcijama. Obično se koristi s betonom. Unutar materijala ona ...

14.08.2019

Svi se vozači mogu susresti s nepredviđenim situacijama tijekom putovanja. Možete doći u prometnu nesreću, sustavi i dijelovi automobila mogu iznenada ...

14.08.2019

Profilirani lim - metalni valoviti čvrsti lim s premazom cinka ili polimera. Ova je inačica krovnog materijala vrlo česta i potražena ....

Godinu dana kasnije, švedski kemičar Ekeberg izolirao je još jedan novi element zvan tantal iz kolumbit oksida. Sličnost spojeva Kolumbije i tantala bila je toliko velika da je 40 godina većina kemičara vjerovala: tantal i kolombija su jedan te isti element.

1844. njemački kemičar Heinrich Rose proučavao je uzorke kolumbita pronađene u Bavarskoj. Opet je otkrio okside dvaju metala. Jedan od njih bio je oksid već poznatog tantala. Oksidi su bili slični i, naglašavajući sličnost, Rosa je element imenovala drugim oksidom, niobijem po imenu Niobe, kćerkom mitološkog mučenika Tantala.

Međutim, Rosa, poput Hatcheta, nije uspjela ovaj element dobiti u slobodnom stanju.

Metal niobija prvi je put dobijen tek 1866. godine, Blomstrand, švedski znanstvenik u smanjenju niobijevog klorida s vodikom. Krajem XIX stoljeća. Oni su bili; pronašla još dva načina za dobivanje ovog elementa. Prvo ga je Moissan primio u električnoj peći, obnavljajući niobijev oksid s ugljikom, a zatim je Goldschmidt isti element mogao obnoviti aluminijom.

I nastavili su nazivati \u200b\u200belement 41 na različite načine: u Engleskoj i SAD-u - kolombiji, u drugim zemljama - niobiju. Međunarodna unija teorijske i primijenjene kemije (IUPAC) ukinula je disonancu 1950. godine. Odlučeno je da se univerzalno legitimira naziv elementa "niobij", a naziv "kolumbit" fiksiran je na glavni mineral niobij. Njegova formula (Fe, Mn) (Nb,

stihijski niobijum- izuzetno vatrostalni (2468 ° C) i visoko vreli (4927 ° C) metal, vrlo otporan u mnogim agresivnim okruženjima. Sve kiseline, osim fluorovodične kiseline, na njega ne djeluju. Oksidirajuće kiseline „pasiviraju“ niobij, pokrivajući ga zaštitnim oksidnim filmom (Nb 2 O 5). Ali pri visokim temperaturama povećava se kemijska aktivnost niobija. Ako se na površini od 150-200 ° C oksidira samo mali površinski sloj metala, tada se na 900-1200 ° C debljina oksidnog filma značajno povećava.

Niobij aktivno reagira s mnogim ne-metalima. Halogeni, dušik, vodik, ugljik i sumpor zajedno s njim tvore spojeve. U tom slučaju niobij može pokazati različite valencije - od dvije do pet. Ali glavna valencija ovog elementa je 5+. Pentavalentni niobij može biti dio soli i kao kation i kao jedan od elemenata aniona, što ukazuje na amfoternu prirodu elementa br. 41.

Soli niobinske kiseline nazivaju se niobati. Dobivaju se kao rezultat metaboličkih reakcija nakon fuzije niobijevog pentoksida sa sodom:

Nb 2 O 5 + 3Na 2 CO 3 → 2Na 3 NbO 4 + 3CO 2.

Soli nekoliko niobinskih kiselina, prije svega metaniobij HNbO 3, kao i diniobati i pentaniobati (K 4 Nb 2 O 7, K 7 Nb 5 O 16 -rnH 2 O), prilično su dobro proučeni. A soli, u kojima element br. 41 djeluje kao kation, obično se dobivaju izravnom interakcijom jednostavnih tvari, na primjer 2Nb + 5Cl2 → 2NbCl5.

Jarki obojeni kristali niobijevih pentahalida (NbCl 5 - žuti, NbBr 5 - purpurno crveni) lako se otapaju u organskim otapalima - kloroformu, eteru, alkoholu. Ali, otopljeni u vodi, ovi spojevi se potpuno razgrađuju, hidroliziraju uz stvaranje niobata:

NbCl5 + 4H20 → 5HCl + H3NbO4.

Hidroliza se može spriječiti dodavanjem bilo koje jake kiseline u vodenu otopinu. U takvim se otopinama niobijevi pentahalidi otapaju bez hidrolize.

Niobij tvori dvostruke soli i složene spojeve, najlakše fluoride. Fluoro niobati su tako nazvani ove dvostruke soli. Dobivaju se ako se u otopinu niobinske i fluorovodične kiseline doda fluorid bilo kojeg metala.

Sastav složenog spoja ovisi o omjeru komponenata koje reagiraju u otopini. Rendgenska analiza jednog od ovih spojeva pokazala je strukturu koja odgovara formuli K 2 NbF7. Niobijevi okso spojevi mogu se također stvoriti, na primjer, kalijev oksofluorotiobiobat K2 NbOF 5 * H20.

Kemijska karakteristika elementa nije ograničena, naravno, na ove podatke. Danas su najvažniji spojevi elementa br. 41 njegovi spojevi s drugim metalima.

Niobij i supravodljivost

Nevjerojatan fenomen superprevodljivosti, kada električni otpor naglo nestane u njemu, prvi je opazio nizozemski fizičar G. Kamerling-Onnes 1911. Pokazalo se da je prvi superprovodnik, ali ne on, ali neki niobij i neki intermetalni spojevi tehnički su prvi važni superprevodni materijali.

Dvije karakteristike supravodiča su praktički važne: kritična temperatura pri kojoj dolazi do prijelaza u stanje supravodljivosti i kritično magnetsko polje (čak je i Camerling-Onnes uočio gubitak supravodljivosti od strane superprevodnika kad se na njega primijeni dovoljno jako magnetsko polje).

Sada je već poznato više od 2000 supravodljivih metala, materijala i spojeva, ali velika većina njih nije došla i vjerojatno nikada neće doći u tehnologiju, bilo zbog ekstremno niskih vrijednosti gore spomenutih parametara, bilo zbog neprihvatljivih tehnoloških karakteristika. Među supravodičima praktičnog značaja, niobijev-titanove slitine posebno su popularne. Većina superprevodnih magneta koji danas djeluju načinjena je od njih. Oni su plastični, od kojih se mogu napraviti tehnički uređaji i vodiči složenih oblika.

Legura niobija sa kositrom Nb 3 Sn, niobijevim stannidom, otkrivena 1954. godine, vrijedna je kao materijal za tračne supravodiče, a superprovodni element koji provodi struju - sabirnica sa 150 000 jezgara - izrađen je od niobijevog stannida u našoj zemlji. Takvi višeprovodni vodiči namjeravaju se upotrijebiti u novim termonuklearnim postrojenjima Tokomak-15.

Od interesa za praksu je još jedan intermetalni spoj niobija - Nb 3 Ge. Tanki film ovog sastava ima rekordno visoku kritičnu temperaturu od 24,3 K. Istina, lijevani Nb 3 Ge ima kritičnu temperaturu od samo 6 K, a tehnologija pripreme supravodljivih elemenata iz ovog materijala prilično je komplicirana.

Ternarne legure imaju poprilično visoke kritične temperature: niobij - germanij - aluminij, kao i neki intermetalni spojevi vanadija. Unatoč tome, upravo s niobijem i njegovim spojevima vežu se velike nade stručnjaka za superprovodnike.

Niobij metal

Metal niobija može se dobiti smanjenjem njegovih spojeva, na primjer, niobijevog klorida ili kalijevog fluorobiobata, pri visokoj temperaturi:

K 2 NbF 7 + 5Na → Nb + 2KF + 5NaF.

No prije nego što dostigne ovaj, u biti posljednji stadij proizvodnje, ruda niobija prolazi kroz mnoge faze prerade. Prvi od njih je obrada rude, proizvodnja koncentrata. Koncentrat se stapa s različitim tekućinama: natrijevim hidroksidom ili sodom. Dobivena legura se ispire. Ali ne potpuno se rastvara. Netopljivi talog je niobij. Istina, još uvijek je u sastavu hidroksida, nije podijeljen sa svojim analogom u podskupini - tantal - i nije pročišćen od nekih nečistoća.

Do 1866. godine nije bila poznata nijedna metoda odvajanja tantala i niobija pogodna za industrijske uvjete. Prvu metodu za odvajanje ovih vrlo sličnih elemenata predložio je Jean Charles Galissard de Marignac. Metoda se temelji na različitim topljivosti složenih spojeva ovih metala i naziva se fluorid. Fluor tantal-kompleksa netopljiv je u vodi, a sličan niobijev spoj je topiv.

Metoda fluorida je složena i ne razdvaja u potpunosti niobij i tantal. Stoga se ovih dana gotovo nikada ne koristi. Zamijenjen je metodama selektivne ekstrakcije, izmjene iona, ispravljanja halogenida itd. Ove metode proizvode oksid i pentavalentni niobijev klorid.

Nakon odvajanja niobija i tantala provodi se glavna operacija - oporavak. Niobij pentoksid Nb 2 O 5 reducira se s aluminijem, natrijom, čađom ili niobijevim karbidom dobivenim reakcijom Nb 2 O 5 s ugljikom; niobijev pentaklorid reduciran je natrijevim metalom ili natrijevim amalgamom. To daje niobi u prahu, koji se zatim mora pretvoriti u monolit, izrađen od plastike, kompaktan, pogodan za obradu. Kao i drugi vatrostalni metali, niobijev monolit dobiva se metalurškim praškastim metodama čija je suština sljedeća.

Iz dobivenog metalnog praha pod visokim tlakom (1 t / cm 2) prešaju se takozvani kvadratni ili kvadratni regali. U vakuumu na 2300 ° C ove šipke su sinterirane, povezane s šipkama koje se tope u vakuumskim lučnim pećima, a šipke u tim pećima djeluju kao elektroda. Taj se postupak naziva topljenje potrošnih elektroda.

Monokristalni plastični niobij dobiva se metodom taljenja elektronskog snopa bez kruta. Njegova je suština da se snažni elektronski snop šalje u niobi u prahu (operacije prešanja i sinteriranja su isključene!), Koji topi prah. Kapi metala slijevaju se u ingob niobija, koji postupno raste i uklanja se iz radne komore.

Kao što vidite, put niobija od rude do metala u svakom je slučaju prilično dug, a metode proizvodnje su komplicirane.

Priča o upotrebi niobija najlogičnije je započeti s metalurgijom, jer je upravo u metalurgiji našao najšire korištenje. I u obojenoj metalurgiji, i u željeznoj.

Čelik legiran niobijem ima dobru otpornost na koroziju. "Pa što? - reći će još jedan sofisticirani čitatelj. "Krom također povećava otpornost čelika na koroziju i to je mnogo jeftinije od niobija." Ovaj je čitatelj istodobno istinit i kriv. Pogrešno jer sam zaboravio na jednu stvar.

U krom-nikal čeliku, kao i u bilo kojem drugom, uvijek postoji ugljik. No, ugljik se kombinira s kromom i stvara karbid, koji čelik čini krhkijim. Niobij ima veći afinitet prema ugljiku od kroma. Stoga, kad se niobij dodaje čeliku, niobijev karbid se nužno formira. Čelik legiran s niobijem stječe visoka antikorozijska svojstva i ne gubi duktilnost. Željeni učinak postiže se ako se samo 200 g metala niobija doda u tonu čelika. Niobijev krom-mangan čelik daje visoku otpornost na habanje.

Niobij je također legiran s mnogo obojenih metala. Dakle, aluminij, lako topiv u alkalijama, ne reagira s njima ako mu se doda samo 0,05% niobija. I bakar, poznat po svojoj mekoći, i mnogim legurama niobij kao da otvrdne. Povećava čvrstoću metala poput titana, molibdena, cirkonija i istodobno povećava njihovu toplinsku i toplinsku otpornost.

Sada se svojstva i sposobnosti niobija uvažavaju u zrakoplovstvu, strojarstvu, radiotehnici, kemijskoj industriji i nuklearnoj energiji. Svi su oni postali potrošači niobija.

Jedinstveno svojstvo je odsutnost uočljive interakcije niobija i urana na temperaturama do 1100 ° C, a osim toga dobra toplinska provodljivost i mali učinkovit presjek apsorpcije toplinskih neutrona, učinili su niobij ozbiljnim konkurentom metala prepoznatih u nuklearnoj industriji - aluminija, berilija i cirkonija. Pored toga, umjetna (inducirana) radioaktivnost niobija je mala. Stoga se mogu koristiti za izradu kontejnera za skladištenje radioaktivnog otpada ili postrojenja za njihovu uporabu.

Kemijska industrija troši relativno malo niobija, ali to je samo zbog njegove oskudice. Od legura koje sadrže niobij, a rjeđe, i lio niobija, uređaji se ponekad izrađuju za proizvodnju visoko čistih kiselina. Sposobnost niobija da utječe na brzinu određenih kemijskih reakcija koristi se, na primjer, u sintezi alkohola iz butadiena.

Raketa i svemirska tehnologija također su postali potrošači elementa br. 41. Nije tajna da se neke količine ovog elementa već okreću u zemaljskim orbitama. Neki detalji raketa i brodske opreme umjetnih satelita Zemlje izrađeni su od legura koje sadrže niobij i čistog niobija.

MINERALI NIOBIJ. Kolumbit (Fe, Mn) (Nb, Ta) 2 O 6 bio je prvi mineral niobija koji je poznat čovječanstvu. I isti je mineral najbogatiji element br. 41. Niobijum i tantal oksidi čine do 80% mase kolumbita. Mnogo manje niobija u piroklori (Ca, Na) 2 (Nb, Ta, Ti) 2 O 6 (O, OH, F) i donirajte (Na, Ce, Ca) 2 (Nb, Ti) 2 O 6. Ukupno je poznato više od 100 minerala koji uključuju niobij. Značajna ležišta takvih minerala postoje u različitim zemljama: SAD, Kanada, Norveška, Finska, ali afrička država Nigerija postala je najveći opskrbljivač niobijevim koncentratima na svjetsko tržište. U Rusiji postoje velike rezerve loparita, nalaze se na poluotoku Kola.

PINK CARBIDE. Monokarbid niobij NbC je plastična tvar s karakterističnim ružičastim sjajem. Ovaj važan spoj vrlo je lako nastao interakcijom metala niobija i ugljikovodika. Kombinacija dobre duktilnosti i visoke otpornosti na toplinu s ugodnim "vanjskim podacima" učinila je niobijev monokarbid vrijednim materijalom za proizvodnju premaza. Slojevi ove tvari debljine samo 0,5 mm pouzdano štite od korozije na visokim temperaturama, od mnogih materijala, posebno od grafita koji su ostali nezaštićeni od ostalih premaza. NbC se koristi i kao strukturni materijal u raketnoj znanosti i proizvodnji turbina.

NERVIJE STIJENE NIOBIJOM. Visoka otpornost na koroziju niobija omogućila je njegovu upotrebu u medicini. Niobijeve niti ne izazivaju iritaciju živog tkiva i dobro se spajaju s njim. Rekonstruktivna kirurgija uspješno koristi ove šavove za šivanje rastrgane tetive, krvnih žila ili čak živaca.

VANJSKO SE ODLUČUJE. Niobium ne samo da ima skup svojstava potrebnih za tehniku, već i izgleda prilično lijepo. Nakit je pokušao upotrijebiti ovaj bijeli sjajni metal za izradu torbica za satove. Legure niobija sa volframom ili renijom ponekad zamjenjuju plemenite metale: zlato, platinu, iridij. Potonje je posebno važno jer legura niobija sa renijom nije samo izvana slična metalnom iridijumu, već je gotovo jednako otporna na habanje. To je omogućilo nekim zemljama da oslobode skupog iridija u proizvodnji olovaka za naljepnice.

NIOBIJ I ZAVARIVANJE. Krajem 20-ih godina našeg stoljeća električno i plinsko zavarivanje počeli su zamjenjivati \u200b\u200bzakovice i druge metode povezivanja čvorova i dijelova. Zavarivanje je poboljšalo kvalitetu proizvoda, ubrzalo i smanjilo troškove procesa njihovog sastavljanja. Zavarivanje se činilo posebno obećavajućim prilikom postavljanja velikih postrojenja koja djeluju u korozivnim okruženjima ili pod visokim pritiskom. No, ispostavilo se da zavarivanje nehrđajućeg čelika ima zavarivanje znatno niže čvrstoće od samog čelika. Da bi se poboljšala svojstva šava, počeli su se uvoditi razni aditivi u "nehrđajući čelik". Najbolji od njih bio je niobium.

NISKE DIGITICE. Nije slučajno što se niobij smatra rijetkim elementom: stvarno se ne pojavljuje često i u malim količinama, uvijek u obliku minerala i nikada u rodnom stanju. Zanimljiv detalj: u različitim referentnim publikacijama klark (sadržaj u zemljinoj kori) niobija je različit. To je uglavnom zbog činjenice da su posljednjih godina u afričkim zemljama pronađena nova ležišta minerala koja sadrže niobij. U "Priručniku kemičara", vol. I (M., "Kemija", 1963.) dane su brojke: 3,2-10 -5%, 1 * 10 -3% i 2,4 * 10 -3%. Ali najnovije brojke su podcijenjene: afrička nalazišta otkrivena posljednjih godina nisu ovdje uključena. Ipak, procjenjuje se da se otprilike 1,5 milijuna tona metala niobija može rastopiti iz minerala već poznatih ležišta.

U stvari, niobij je, kao i svi drugi metali, sive boje. Međutim, koristeći pasivizirajući oksidni slojstvaramo svoj metalni sjaj prekrasno cvijeće, Ali niobij nije samo metal, ugodan za oko. Poput tantala, stabilan je u mnogim kemikalijama i lako se može oblikovati čak i pri niskim temperaturama.

Niobij je u tome različit visoka razina otpornosti na koroziju u kombinaciji s mala težina, Ovaj materijal koristimo za izradu umetaka u kovanicama bilo koje boje, šalicama za isparavanje otpornim na koroziju za uporabu u tehnologiji prevlačenja i loncima otpornim na oblik za uzgoj dijamanata. Zbog visoke razine biokompatibilnosti, niobij se koristi i kao materijal za implantate. Visoka temperatura prijelaza također čini niobij idealnim materijalima za provođenje kablova i magneta.

Zajamčena čistoća

Možete biti sigurni u kvalitetu naših proizvoda. Kao izvorni materijal koristimo samo čisti niobij. Tako vam izuzetno garantiramo visoka čistoća materijala.

Kovanice i dijamanti. Obim niobija.

Polja primjene našeg niobija različita su kao i svojstva samog materijala. U nastavku ćemo vam ukratko predstaviti dva od njih:

Vrijedna i boja

U najpovoljnijem svjetlu naš niobij se pojavljuje u proizvodnji kovanica. Kao rezultat anodiziranja, na površini niobija nastaje tanak oksidni sloj. Zbog loma svjetlosti, ovaj sloj svijetli u različitim bojama. Na ove boje možemo utjecati mijenjanjem debljine sloja. Od crvene do plave: moguće su bilo koje boje.

Izvrsna mogućnost oblikovanja i trajnosti

Visoka korozijska otpornost i izvrsna obradivost čine niobij idealnim materijalom za lončiće koji se koriste za proizvodnju umjetnih polikristalnih dijamanata (PCD). Naši niobijevi lonci koriste se za sintezu na visokim temperaturama pri visokom tlaku.

Čisti niobij dobiven topljenjem

Naš topljeni niobij isporučujemo u obliku listova, vrpci ili šipki. Od njega možemo proizvesti i proizvode složene geometrije. Naš čisti niobij ima sljedeća svojstva:

visoka talište od 2468 ° C
visoka duktilnost na sobnoj temperaturi
rekristalizacija na temperaturama od 850 do 1300 ° C
(ovisno o stupnju deformacije i čistoći)
visoka otpornost u vodenim otopinama i talinama
visoka sposobnost otapanja ugljika, kisika, dušika i vodika (rizik od povećane krhkosti)
superprovodljivost
visoka razina biokompatibilnosti

Dobre u svakom pogledu: karakteristike niobija.

Niobij spada u skupinu vatrostalnih metala. Vatrostalni metali su metali čija talište prelazi talište platine (1772 ° C). U vatrostalnim metalima energija koja veže pojedine atome izuzetno je velika. Vatrostalni metali se razlikuju visoka talište u vezi sa nizak tlak pare, visok modul elastičnosti i visoka toplinska stabilnost, Osim toga, vatrostalni metali imaju nizak koeficijent toplinske ekspanzije, U usporedbi s drugim vatrostalnim metalima, niobij ima relativno nisku gustoću - samo 8,57 g / cm3.

U periodnom sustavu kemijskih elemenata niobij je u istom razdoblju kao i molibden. U tom pogledu, njegova gustoća i talište su usporedive sa gustoćom i talištem molibdena. Poput tantala, i niobij je osjetljiv na hidrogensko smanjenje. Iz tog razloga se termička obrada niobija provodi u visokom vakuumu, a ne u vodikovom mediju. I niobij i tantal također imaju visoku otpornost na koroziju u svim kiselinama i dobru formuliranost.

Niobij ima najviša temperatura prijelaza među svim elementima i ona to čini -263,95 ° C, Na temperaturama ispod ovog niobija je superprovodljiv. Štoviše, niobij ima niz izuzetno specifičnih svojstava:

Svojstva
Atomski broj		41
Atomska masa		92,91
Talište		2468 ° C / 2741 ° K
Točka ključanja		4744 ° C / 5017 ° K
Atomski volumen		1,80 · 10 -29 [m 3]
Tlak pare	na 1800 ° C na 2200 ° C	5 · 10 -6 [Pa] 4 · 10 -3 [Pa]
Gustoća na 20 ° C (293 ° K)		8,57 [g / cm 3]
Kristalna struktura		kubik usredotočen na tijelo
Kristalna konstanta rešetke		329 [pm]
Tvrdoća na 20 ° C (293 ° K)	nakazan prekristalizirana	110–180 60–110
Modul elastičnosti na 20 ° C (293 ° K)		104 [GPa]
Poissonov omjer		0,35
Koeficijent linearne toplinske ekspanzije na 20 ° C (293 ° K)		7,1 · 10 –6 [m / (m · K)]
Toplinska provodljivost pri 20 ° C (293 ° K)		53,7 [Š / (m K)]
Specifična toplina na 20 ° C (293 ° K)		0,27 [J / (g · K)]
Električna vodljivost na 29 ° C		7,1 · 10 6
Električna otpornost na 29 ° C		0,141 [(Ohm · mm 2) / m]
Brzina zvuka pri 20 ° C (293 ° K)	Uzdužni val Poprečni val	4920 [m / s] 2100 [m / s]
Funkcija rada elektrona		4,3 [eV]
Presjek toplotnog neutrovanja		1,15 · 10 -28 [m 2]
Temperatura rekristalizacije (vrijeme žarenja: 1 sat)		850–1300 ° C
Superprovodljivost (temperatura prijelaza)		< -263,95 °C / < 9,2 °K

Termofizička svojstva

Kao i svi vatrostalni metali, i niobij ima visoku talište i relativno visoku gustoću. Toplinska vodljivost niobija usporediva je s toplinskom vodljivošću tantala, ali nižom od one volframova. Koeficijent toplinske ekspanzije niobija veći je od volframova, ali je ipak znatno niži od željeza ili aluminija.

Termofizička svojstva niobija mijenjaju se s temperaturom:

Koeficijent linearne toplinske ekspanzije niobija i tantala

Specifična toplina niobija i tantala

Toplinska vodljivost niobija i tantala

Mehanička svojstva

Mehanička svojstva niobija ovise prije svega o njegovim čistoća a posebno, sadržaj kisika, dušika, vodika i ugljika. Čak i niske koncentracije ovih elemenata mogu imati značajan učinak. Ostali čimbenici koji utječu na svojstva niobija uključuju: proizvodna tehnologija, stupanj deformacije i toplinska obrada.

Kao i gotovo svi vatrostalni metali, niobij ima kubična kristalna rešetka usmjerena na tijelo, Temperatura krhkog-viskoznog prijelaza niobija niža je od sobne temperature. Iz tog razloga, niobij izuzetno lako oblikovati.

Na sobnoj temperaturi produljenje pri prekidu iznosi više od 20%. S porastom stupnja hladne obrade metala povećava se njegova čvrstoća i tvrdoća, ali istodobno se produžetak pri prekidu smanjuje. Iako materijal gubi duktilnost, ne postaje krhki.

Pri 104 GPa i na sobnoj temperaturi, niobij elastični modul je manji od volframova, molibdena ili tantala. Modul elastičnosti opada s porastom temperature. Pri temperaturi od oko 1800 ° C, ta vrijednost je 50 GPa.

Modul elastičnosti niobija u usporedbi s volframom, molibdenom i tantalom

Zbog visoke duktilnosti, niobij je idealan za postupci oblikovanjakao što su savijanje, utiskivanje, prešanje ili duboko crtanje. Da biste spriječili hladno zavarivanje, preporučuje se alat od čelika ili tvrdih metala. Niobij je teško rezanje, Čips se ne odvaja dobro. S tim u vezi, preporučujemo uporabu alata s koracima čipova. Niobij je drugačiji izvrsna zavarivost u usporedbi s volframom i molibdenom.

Imate li pitanja o obradi vatrostalnih metala? Rado ćemo vam pomoći koristeći naše dugogodišnje iskustvo.

Kemijska svojstva

Niobij je prirodno obložen gustim slojem oksida. Oksidni sloj štiti materijal i pruža visoku otpornost na koroziju. Na sobnoj temperaturi niobij nije stabilan u samo nekoliko anorganskih tvari: koncentrirana je sumporna kiselina, fluor, fluorovodik, fluorovodična kiselina i oksalna kiselina. Niobij je stabilan u vodenim otopinama amonijaka.

Alkalne otopine, tekući natrijev hidroksid i kalijev hidroksid također imaju kemijski učinak na niobij. Elementi koji tvore čvrste međuprostorne otopine, posebno vodik, također mogu učiniti niobij krhkim. Otpornost na koroziju niobija smanjuje se s porastom temperature i u kontaktu s otopinama koje se sastoje od nekoliko kemikalija. Na sobnoj temperaturi niobij je potpuno stabilan u okolini bilo kakvih nemetalnih tvari, s izuzetkom fluora. Međutim, na temperaturama iznad oko 150 ° C, niobij reagira s klorom, bromom, jodom, sumporom i fosforom.

Otpornost na koroziju u vodi, vodenim otopinama i nekovinama
voda	Topla voda< 150 °C	stabilan
Neorganske kiseline	Klorovodična kiselina< 30 % до 110 °C Sumporna kiselina< 98 % до 100 °C Dušična kiselina< 65 % до 190 °C Fluorovodična kiselina< 60 % Fosforna kiselina< 85 % до 90 °C	stabilan stabilan stabilan nestabilan stabilan
Organske kiseline	Octena kiselina< 100 % до 100 °C Oksalna kiselina< 10 % Mliječna kiselina< 85 % до 150 °C Vinska kiselina< 20 % до 150 °C	stabilan nestabilan stabilan stabilan
Alkalne otopine	Natrijev hidroksid< 5 % Kalijev hidroksid< 5 % Otopine amonijaka< 17 % до 20 °C Natrijev karbonat< 20 % до 20 °C	nestabilan nestabilan stabilan stabilan
Fiziološke otopine	Amonijev klorid< 150 °C Kalcijev klorid< 150 °C Željezni klorid< 150 °C Kalijev klorat< 150 °C Tjelesne tekućine< 150 °C Magnezijev sulfat< 150 °C Natrijev nitrat< 150 °C Tin klorid< 150 °C	stabilan stabilan stabilan stabilan stabilan stabilan stabilan stabilan
Nemetala	Fluor-klor< 100 °C brom< 100 °C jod< 100 °C sumpor< 100 °C fosfor< 100 °C bor< 800 °C	nije uporan stabilan stabilan stabilan stabilan stabilan stabilan

Niobij je stabilan u nekim talinama metala, kao što su Ag, Bi, Cd, Cs, Cu, Ga, Hg, ° K, Li, Mg, Na i Pb, pod uvjetom da ove taline sadrže malu količinu kisika. Al, Fe, Be, Ni, Co, kao i Zn i Sn, imaju kemijski učinak na niobij.

Otpornost na koroziju u metalnim talinama
aluminijum	nestabilan	litij	otporan na temperaturu< 1000 °C
berilijum	nestabilan	magnezij	otporan na temperaturu< 950 °C
olovo	otporan na temperaturu< 850 °C	natrij	otporan na temperaturu< 1000 °C
kadmium	otporan na temperaturu< 400 °C	nikl	nestabilan
cezij	otporan na temperaturu< 670 °C	živa	otporan na temperaturu< 600°C
željezo	nestabilan	srebro	otporan na temperaturu< 1100 °C
galijum	otporan na temperaturu< 400 °C	bizmut	otporan na temperaturu< 550°C
kalij	otporan na temperaturu< 1000 °C	cink	nestabilan
bakar	otporan na temperaturu< 1200 °C	lim	nestabilan
kobalt	nestabilan

Niobij ne reagira s inertnim plinovima. Iz tog razloga se čisti inertni plinovi mogu koristiti kao zaštitni plinovi. Međutim, s povećanjem temperature, niobij aktivno reagira s kisikom, dušikom i vodikom koji se nalaze u zraku. Kisik i dušik mogu se eliminirati žarenjem materijala u visokom vakuumu pri temperaturama iznad 1700 ° C. Vodik se eliminira već pri 800 ° C. Takav postupak dovodi do gubitka materijala uslijed stvaranja isparljivih oksida i prekristalizacije strukture.

Želite li koristiti niobij u svojoj industrijskoj peći? Imajte na umu da niobij može reagirati sa strukturnim dijelovima izrađenim od vatrostalnih oksida ili grafita. Čak i vrlo stabilni oksidi, kao što su glinica, magnezij ili cirkonijev oksid, mogu se podvrgnuti smanjenju pri visokoj temperaturi ako dođu u kontakt s niobijem. Nakon kontakta s grafitom, mogu se formirati karbidi, što dovodi do povećanja krhkosti niobija. Iako se niobij obično može lako kombinirati s molibdenom ili volframom, može reagirati sa šesterokutnim bor nitritom i silicijevim nitridom. Granice temperature prikazane u tablici vrijede za vakuum. Kada koristite zaštitni plin, te temperature su za oko 100–200 ° C niže.

Niobij, koji je nakon dodira s vodikom postao lomljiv, može se regenerirati žarenjem u visokom vakuumu pri temperaturi od 800 ° C.

Prevalencija u prirodi i pripremi

1801. engleski kemičar Charles Hatchett ispitao je težak crni kamen doveden iz Amerike. Otkrio je da kamen sadrži element nepoznat u to vrijeme, koji je nazvao columbium po svojoj zemlji podrijetla. Ime po kojem je danas poznat - niobium - dao mu je 1844. godine njegov drugi otkrivač Heinrich Rose. Heinrich Rose bila je prva osoba koja je uspjela odvojiti niobij od tantala. Prije toga bilo je nemoguće razlikovati ta dva materijala. Rose je dobila ime po metalu niobijum imenovan za kćer kralja Tantaluma Niobia. Time je želio naglasiti bliski odnos dvaju metala. Metal niobij prvi je dobiven redukcijom 1864. godine C. V. Blomstranda. Niobium je službeno ime dobio tek nakon otprilike 100 godina nakon mnogo rasprava. Međunarodno udruženje za teorijsku i primijenjenu kemiju prepoznalo je niobij kao službeno ime metala.

Niobij se u prirodi najčešće nalazi u obliku kolumbita, poznatog i kao niobit, čija je kemijska formula (Fe, Mn) [(Nb, Ta) O3] 2. Drugi važan izvor niobija je piroklora, složena kalcijeva struktura niobata. Depoziti ove rude nalaze se u Australiji, Brazilu i nekim afričkim zemljama.

Ekstrahirane rude prerađuju se u nekoliko različitih faza da se dobiju koncentrati do 70% (Ta, Nb) 205. Tada se otapaju u fluorovodičnoj i sumpornoj kiselini. Nakon toga spojevi tantala i niobij fluorida razdvajaju se postupkom ekstrakcije. Niobijev fluorid oksidira kisikom da tvori niobijev pentoksid, a zatim se reducira ugljikom na 2000 ° C, čime se dobiva metal niobija. Nakon toga dobiva se ultračisti niobij primjenom dodatnog postupka taloženja elektronskih zraka.

Opis i svojstva niobija

niobijum - element koji pripada petoj grupi periodičnog atomskog broja - 41. Elektronska formula niobija - Nb 4d45sl. Grafička formula niobija - Nb - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 4d 4 5s 1. Otvoren je 1801. - u originalu nazvan "Columbia", imenom rijeke u kojoj je otkriven. Nakon toga preimenovana.

Niobij - metal nijansa od bijelog čelika, ima plastičnost - lako se valja u listove. Elektronska struktura niobija daje mu određene karakteristike. Primjećuje se navođenje velikog temperaturnog režima tijekom taljenja i vrelišta metala. Zbog toga se, kao svojstva, bilježi ishod elektrona kod elektrona. Superprevodljivost se pojavljuje samo na visokim temperaturama. Za oksidaciju, metalu je potrebna minimalna temperatura od oko 300 ° C i više. U ovom slučaju specifičan niobijev oksid Nb2O5.

Svojstva niobija koji aktivno komuniciraju s određenim plinovima. To je vodik, kisik i dušik, pod njihovim utjecajem mogu promijeniti određene karakteristike. Što je viša temperatura, intenzivnije se apsorbira vodik, što čini niobij krhkijim, kada se postigne kontrolna oznaka od 600 ° C, počinje se odvijati obrnuto otpuštanje, a metal vraća izgubljene vrijednosti. Nakon toga započinje stvaranje NbN nitrida za čije je taljenje potrebno 2300 ° C.

Ugljik i plinovi koji ga sadrže započinju svoju interakciju s niobijem pri potrebnoj temperaturi iznad 1200 ° C, što rezultira formiranjem talilnog karbida NbC - t - 3500 ° S. Kao rezultat interakcije silicija i bora s metalom niobija nastaje NbB2 - t taljeni borid - 2900 ° C.

Element niobija otporan na gotovo sve poznate kiseline, osim fluorovodične kiseline, a posebno na njezinu smjesu s dušičnom kiselinom. Metal je izložen alkalijama, posebno vrućim. Kada se u njima otopi, dolazi do procesa oksidacije i nastaje niobinska kiselina.

Iskopavanje i podrijetlo Niobija

Sadržaj metala u toni posuđene stijene relativno je mali - samo 18 g po toni. Sadržaj se povećava u kiselijim stijenama. Najčešće se nalaze u jednom ležištu niobija i tantala, zbog svojih bliskih kemijskih svojstava koja im omogućuju da budu u istom mineralu i sudjeluju u zajedničkim procesima. Često se u nekim mineralima koji sadrže titan pojavljuje zamjenski fenomen - "Niobij je titan."

Poznato je oko stotinu različitih minerala koji sadrže niobij. Ali u industriji se koriste jedinice. To su piroklora, loparit, torolit itd. U ultrabaznim i alkalnim stijenama niobij nalazi se u perovskitima i eudialiytu.

Depoziti niobija Dostupno u Brazilu, Australiji, Kanadi, Kongu, Nigeriji i Ruandi.

Proizvodnja niobija prilično složen proces, koji ima tri glavne faze. Za početak se otvori koncentrat, a zatim se niobij također podijeli u čiste spojeve. Posljednja faza su procesi oporavka i rafiniranja metala. Od najčešćih metoda mogu se primijetiti karbotermičke, aluminotermičke i natrijeve termalne metode.

Na primjer, miješanjem niobijevog oksida i čađe na visokim temperaturama u vodikovom mediju dobiva se karbid, zatim miješanjem karbida i niobijevog oksida pri istim temperaturama, ali u potpunom vakuumu, dobiva se metal iz kojeg se dobivaju razne niobijeve legure, Moguće je da se legure niobija mogu dobiti prašnom metalurškom metodom pomoću vakuumskih i elektronskih snopa topljenjem luka.

Primjena niobija

Zbog svojih jedinstvenih svojstava niobij se koristi u mnogim industrijama. Niobijeve legure posjeduju vatrostalnost, otpornost na toplinu, supravodljivost, gipka i antikorozivna svojstva. Osim toga, obrada i zavarivanje prilično je jednostavno. Široko se koristi u svemirskim i zrakoplovnim tehnologijama, radio i elektrotehnici, kemijskoj industriji i nuklearnoj energiji. U generatorskim svjetiljkama s njegovom primjenom izrađeni su mnogi grijaći elementi. Također u ove svrhe koristi se njegova legura s tantalom.

Električni ispravljači i elektrolitički kondenzatori također sadrže određenu količinu ovog metala. Njegova upotreba u ovim uređajima je zbog karakterističnih svojstava prijenosa i oksidacije. Kondenzatori koji uključuju ovaj metal s relativno malom veličinom imaju veliki otpor. Svi elementi kondenzatora izrađeni su od posebne folije. Prešana je iz praha niobija.

Otpornost na razne kiseline, visoka toplinska vodljivost i duktilnost građevine određuju njegovu popularnost u kemiji i metalurgiji, istodobno stvarajući razne uređaje i strukture. Kombinacija pozitivnih svojstava ovog važnog metala potražnja je i u nuklearnoj energiji.

Zbog slabog učinka niobija sa industrijskim uranom, pri relativno niskim temperaturama (900 ° C) metal je pogodan za stvaranje zaštitnog sloja u nuklearnim reaktorima. S takvom školjkom postaje moguće koristiti natrijeve rashladne tekućine, s kojima također gotovo ne djeluje. Niobij značajno produljuje život elemenata urana, stvarajući na njihovoj površini zaštitni oksid od štetnog djelovanja vodene pare.

Da bi se poboljšala otpornost na toplinu nekih, moguće je legiranjem niobijem. Također, legure niobija pokazale su se prilično dobro. Na primjer, ovo je legura niobij - cirkonijkarakterizirana izuzetnim svojstvima. Od takvih legura za svemirske i zrakoplove proizvode se i razne legure, kao i njihovo kućište. Radna temperatura takve legure može doseći i do 1200 ° C.

Neke legure za obradu čelika uključuju niobijev karbid, koji povećava svojstva legure. Relativno mali porast niobija u nehrđajućem čeliku pojačava njegova antikorozijska svojstva i poboljšava kvalitetu dobivenih zavara. Mnogi čelici alata imaju i dodatak niobija. Različiti spojevi kao kataliza sudjeluju u procesima umjetne organske sinteze.

Cijena niobija

Glavni oblik prodaje na globalnom tržištu je niobijska poluga, ali drugi su oblici pohrane sasvim mogući. Oduvijek je postojala potražnja cijena niobija koja je do početka 2000. ostala na stabilnoj razini. Uvjereni rast potražnje povezan s razvojem gospodarstva mnogih zemalja i porast proizvodnje u području inovativnih tehnologija, metalurške i kemijske industrije pridonijeli su naglom rastu cijena do 2007. godine s 12 na 32 dolara za kilogram metala.

U sljedećim godinama, zbog globalne krize u gospodarskom sektoru, do 2012. došlo je do laganog pada. Tempo trgovine smanjio se u skladu s tim. No do 2012. godine cijene su opet puzale, pa i tada kupiti niobij bilo je to moguće samo s 60 dolara po kilogramu, a rast još nije stao. Dugo se postavljalo pitanje o ekvivalentnim, ali pristupačnijim zamjenama. I jesu, ali po svojstvima su očito inferiorni od niobija. Stoga je još uvijek u cijeni.