Ang paggamit ng niobium. Ang produksyon ng Niobium sa Russia. Mga katangian ng pisikal at kemikal ng tantalum at niobium
Kahulugan
Niobium - Ang apatnapu't unang elemento ng Panahon ng Talaan. Pagtatalaga - Nb mula sa Latin na "niobium". Matatagpuan sa ikalimang panahon, pangkat ng VBA. Tumutukoy sa mga metal. Ang pangunahing singil ay 41.
Sa crust ng lupa, ang niobium ay naglalaman ng 0.002% (masa.). Ang elementong ito ay halos kapareho sa vanadium. Sa isang libreng estado, ito ay isang refractory metal, solid, ngunit hindi malutong, mahusay na makina (Larawan 1 .. Ang density ng niobium ay 8.57 g / cm 3, ang natutunaw na punto ay 2500 o C.
Ang Niobium ay matatag sa maraming mga agresibong kapaligiran. Hindi ito apektado ng hydrochloric acid at aqua regia, dahil ang isang manipis, ngunit napakalakas at chemically resistant oxide film ay nabuo sa ibabaw ng metal na ito.
Fig. 1. Niobium. Hitsura
Atomic at molekular na masa ng niobium
Kahulugan
Ang kamag-anak na molekular na bigat ng sangkap (M r) ay isang bilang na nagpapakita kung gaano karaming beses ang masa ng isang naibigay na molekula ay higit sa 1/12 ng masa ng isang carbon atom, at kamag-anak na atomic mass ng isang elemento (A r) - kung gaano karaming beses ang average na masa ng mga atom ng isang elemento ng kemikal ay higit sa 1/12 ng masa ng isang carbon atom.
Dahil sa libreng estado niobium ay umiiral sa anyo ng mga monatomic Nb molecules, ang atomic at molekular na masa ay nag-tutugma. Ang mga ito ay pantay sa 92.9063.
Mga isotopes ng Niobium
Ito ay kilala na sa kalikasan niobium ay maaaring maging sa anyo ng isang solong matatag na isotope ng 93 Nb. Ang bilang ng masa ay 93, ang nucleus ng isang atom ay naglalaman ng apatnapu't isang proton at limampu't dalawang neutron.
May mga artipisyal na hindi matatag na zirconium isotopes na may mga bilang ng masa mula 81 hanggang 113, pati na rin dalawampu't limang isomeriko na estado ng nuclei, na kung saan ang 92 Nb isotopang may kalahating buhay na 34.7 milyong taon ay ang pinakahabang buhay.
Jonas Niobium
Sa panlabas na antas ng enerhiya ng niobium atom, mayroong limang elektron na valence:
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 3 5s 2.
Bilang isang resulta ng pakikipag-ugnay ng kemikal, ang niobium ay nagbigay ng mga valons electrons, i.e. ay ang kanilang donor, at nagiging positibong sisingilin na ion:
Nb 0 -1e → Nb +;
Nb 0 -2e → Nb 2+;
Nb 0 -3e → Nb 3+;
Nb 0 -4e → Nb 4+;
Nb 0-5e → Nb 5+.
Ang molekula at niobium atom
Sa libreng estado, ang niobium ay umiiral sa anyo ng mga monatomic Nb molecules. Narito ang ilang mga katangian na nagpapakita ng isang atom at isang molekula niobium:
Mga haluang metal na Niobium
Ang Niobium ay isa sa mga sangkap ng maraming mga heat-resistant at corrosion-resistant alloys. Ang partikular na kahalagahan ay ang mga heat-resistant alloy na niobium, na ginagamit sa paggawa ng mga gas turbines, jet engine, rockets.
Ang Niobium ay ipinakilala din sa mga stainless steels. Ito ay kapansin-pansing nagpapabuti ng kanilang mga mekanikal na katangian at paglaban sa kaagnasan. Ang mga steel na naglalaman ng 1 hanggang 4% niobium ay nailalarawan sa pamamagitan ng mataas na pagtutol ng init at ginagamit bilang isang materyal para sa paggawa ng mga high pressure boiler.
Mga halimbawa ng paglutas ng mga problema
HALIMBAWA 1
HALIMBAWA 2
| Gawain | Ipahiwatig ang katatagan at estado ng oksihenasyon ng niobium sa mga compound: Gd 2 Nb 2 O 7 at Pb (NbO 3) 2. |
| Ang sagot | Upang matukoy ang kahusayan ng niobium sa mga compound na naglalaman ng oxygen, ang sumusunod na pagkakasunod-sunod ng mga pagkilos ay dapat na mahigpit na sinusunod. Isaalang-alang ang halimbawa ng Gd 2 Nb 2 O 7. Natutukoy namin ang bilang ng mga atomo ng oxygen sa molekula. Katumbas ito ng 7. Kalkulahin ang kabuuang bilang ng mga yunit ng lakas para sa oxygen: Kalkulahin ang kabuuang bilang ng mga yunit ng lakas para sa gadolinium: Nalaman namin ang pagkakaiba-iba ng mga dami na ito: Natutukoy namin ang bilang ng mga atom ng niobium sa compound. Ito ay katumbas ng 2 m. Ang katas ng niobium ay katumbas ng IV (8/2 \u003d 4). Upang mahanap ang estado ng oksihenasyon ng niobium sa parehong tambalan, isinasaalang-alang namin ang halaga nito bilang x at isinasaalang-alang ang katotohanan na ang singil ng molekula ay 0: 2 × 3 + 2 × x + 7 × (-2) \u003d 0 Ang estado ng oksihenasyon ng niobium ay +4. Pareho naming tinutukoy na ang valency at oksihenasyon ng estado ng niobium sa Pb (NbO 3) 2 ay katumbas ng IV at +1, ayon sa pagkakabanggit. |
Niobium
Niobium ika; m [lat. Niobium] Chemical element (Nb), isang matigas na refractory at malleable metal ng isang kulay-abo-puti na kulay (na ginagamit sa paggawa ng chemically resistant at heat-resistant steels).
◁ Niobium; niobium, th, th.
niobium(lat. Niobium), isang kemikal na elemento ng pangkat V ng pana-panahong sistema. Pinangalanan ito para sa Niobe - ang anak na babae ng mitolohikal na Tantalum (ang kalapitan ng mga katangian ng Nb at Ta). Banayad na kulay-abo na refractory metal, density 8.57 g / cm 3, t pl 2477 ° C, ang temperatura ng paglipat sa estado ng superconducting ay 9.28 K. Labis ang lumalaban sa kemikal. Mga mineral: pyrochlore, columbite, loparite, atbp Isang bahagi ng mga chemically resistant at heat-resistant steels, mula sa kung aling mga bahagi ng mga rocket, jet engine, at mga kagamitan sa pagpino ng kemikal at langis ay ginawa. Sakop ng Niobium at ang mga haluang metal nito ang mga elemento ng gasolina (mga elemento ng gasolina) ng mga nukleyar na nukleyar Ang Stannide Nb 3 Sn, germanide Nb 3 Ge, mga haluang metal niobium na may Sn, Ti at Zr ay ginagamit para sa paggawa ng superconducting solenoids (Nb 3 Ge ay isang superconductor na may temperatura ng paglipat sa superconducting estado ng 23.2 K).
NiobiumNIOBIUM (lat.Niobium, sa ngalan ng Niobe (tingnan NIOBA)), Nb (basahin ang "niobium"), isang elemento ng kemikal na may bilang na 41, atomic mass 92.9064. Ang likas na niobium ay binubuo ng isang matatag na isotop ng 93 Nb. Pag-configure ng dalawang panlabas na elektronikong layer 4 s 2
p 6
d 4
5s 1
. Ang estado ng oksihenasyon ay +5, +4, +3, +2 at +1 (valencies V IV, III, II at I). Matatagpuan sa pangkat VB, sa ika-5 panahon ng pana-panahong sistema ng mga elemento.
Ang atomic radius ay 0.145 nm, ang radius ng Nb 5+ ion ay mula sa 0.062 nm (koordinasyon bilang 4) hanggang 0.088 nm (8), ang Nb 4+ ion ay mula sa 0.082 hanggang 0.092 nm, ang Nb 3+ ion ay 0.086 nm, ang Nb 2+ ion 0.085 nm. Ang sunud-sunod na ionization energies ay 6.88, 14.32, 25.05, 38.3 at 50.6 eV. Pag-andar ng trabaho ng mga electron 4.01 eV. Pauling Elektronegorya (tingnan Pauling Linus) 1,6.
Kwento ng Pagtuklas
Binuksan noong 1801 ni H. Hatchet (tingnan HUTCHET Charles). Sinusuri ang isang itim na mineral na ipinadala mula sa Amerika, isinama niya ang oxide ng isang bagong elemento, na tinawag niyang columbia, at ang mineral na naglalaman nito - columbite. Pagkalipas ng isang taon mula sa parehong mineral na A. G. Ekeberg (tingnan EKEBERG Anders Gustav) ihiwalay ang isa pang oxide, na tinawag niyang tantalum (tingnan TANTAL (elemento ng kemikal)). Ang mga pag-aari ng Colombia at Ta ay napakalapit, at isinaalang-alang sila sa isang mahabang panahon bilang isang elemento. Noong 1844, G. Rose (tingnan ROSE (mga siyentipikong Aleman, kapatid)) pinatunayan na ang mga ito ay dalawang magkakaibang elemento. Pinanatili niya ang pangalang tantalum, at ang iba pang tinawag na niobium. Hindi hanggang sa 1950 na ang IUPAC (World Organization of Chemists) sa wakas ay nagtalaga ng elemento 41 sa niobium. Naunang natanggap ang Metal Nb noong 1866 K. Blomstrand (tingnan BLOMSTRAND Christian Wilhelm).
Ang pagiging nasa kalikasan
Ang nilalaman sa crust ng lupa ay 2 · 10 -3% ng timbang. Sa libreng porma, ang niobium ay hindi natagpuan, sa likas na katangian ay sinamahan ito ng tantalum. Sa mga ores, ang pinakamahalagang columbite tantalite (tingnan COLUMBIT) (Fe, Mn) (Nb, Ta) 2 O 6, pyrochlore (tingnan PIROCHLOR) at loparitis (tingnan LOPARIT).
Pagkuha
Halos 95% ng Nb ay nakuha mula sa pyrochlore, columbite-tantalite at loparite ores. Ang mga ores ay pinayaman ng mga pamamaraan ng gravity at flotation (tingnan FLOTATION). Ang mga konsentrasyon na may nilalaman na Nb 2 O 5 hanggang 60% ay pinoproseso sa ferroniobium (isang haluang metal na bakal at niobium), purong Nb 2 O 5 o NbCl 5. Ang Niobium ay nabawasan mula sa oxide, fluoride o chloride ng aluminyo o carbothermy. Lalo na dalisay na niobium ay nakuha sa pamamagitan ng mataas na temperatura ng pagbawas ng pabagu-bago ng NbCl 5 na may hydrogen.
Ang nakuha na niobium powder ay briquetted, sintered sa vacuo sa electric arc o electron beam furnaces.
Mga katangian ng pisikal at kemikal
Ang Niobium ay isang makintab na pilak-kulay-abo na metal na may isang kubiko na dami ng nakasentro ng isang-Fe crystal na sala-sala, ngunit \u003d 0.3294 nm. Tumutunaw 2477 ° C, punto ng kumukulo 4760 ° C, density 8.57 kg / dm 3.
Chemical, niobium ay medyo matatag. Kapag kinakalkula sa hangin, ito ay na-oxidized sa Nb 2 O 5. Tungkol sa 10 mga pagbabago sa crystalline ay inilarawan para sa oxide na ito. Sa ilalim ng normal na presyon, matatag ang b-form ng Nb 2 O 5. Sa pamamagitan ng pagsasama sa Nb 2 O 5 sa iba't ibang mga oxides, ang mga niobates ay nakuha: Ti 2 Nb 10 O 29, FeNb 49 O 124. Ang mga Niobates ay maaaring isaalang-alang bilang mga asing-gamot ng hypothetical niobic acid. Nahahati sila sa MNbO 3 methaniobates, M 3 NbO 4 orthioniobates, M 4 Nb 2 O 7 pyroniobates, o M 2 O · polyniobates nNb 2 O 5 (M ay isang singsing na sisingilin, at n \u003d 2-12). Ang mga Niobates ng doble at triply na sisingilin na mga cations ay kilala. Ang Niobates ay gumanti sa HF, natutunaw ng alkali na hydrofluorides ng metal (KHF 2) at ammonium (tingnan AMMONIUM (sa kimika)). Ang ilang mga niobates na may mataas na ratio ng M 2 O / Nb 2 O 5 ay hydrolyzed:
6Na 3 NbO 4 + 5H 2 O \u003d Na 8 Nb 6 O 19 + 10NaOH
Ang Niobium ay bumubuo sa NbO 2, NbO at isang serye ng mga oxides na intermediate sa pagitan ng NbO 2.42 at NbO 2.50 at istruktura na katulad ng b-form Nb 2 O 5.
Sa mga halogens (tingnan HALOGENS) Nb form NbHal 5 pentahalides, NbHal 4 tetrahalides, at 2.67 -NbHal 3 + x NbHal phase, kung saan mayroong mga pangkat na Nb 3 o Nb 2. Ang Niobium pentahalides ay madaling hydrolyzed ng tubig. Ang natutunaw na mga punto ng pentachloride, pentabromide at niobium pentaiodide ay 205, 267.5 at 310 ° C. Sa itaas ng 200-250 ° C ang mga pentahalides ay pabagu-bago ng isip.
Sa pagkakaroon ng mga singaw ng tubig at oxygen, ang NbCl 5 at NbBr 5 ay bumubuo ng oxygenhalides NbOCl 3 (NbOBr 3) - mga maluwag na sangkap na tulad ng cotton.
Sa pakikipag-ugnay ng Nb at grapayt, nabuo ang mga karbida na Nb 2 C at NbC, na solidong lumalaban sa init. Sa sistema ng Nb - N, maraming mga phase ng variable na komposisyon at nitrides Nb 2 N at NbN. Ang Nb ay kumikilos nang katulad sa mga system na may posporus at arsenic. Ang pakikipag-ugnayan ng Nb na may asupre na ginawa ng mga sulfide: NbS, NbS 2 at NbS 3. Ang mga dobleng fluorida na Nb at K (Na) - K 2 ay synthesized.
Application
Ang 50% ng ginawa niobium ay ginagamit para sa mga microalloying steels, 20-30% - para sa paggawa ng mga hindi kinakalawang at heat-resistant alloys. Ang Niobium intermetallides (Nb 3 Sn at Nb 3 Ge) ay ginagamit sa paggawa ng mga solenoid ng mga aparato ng superconducting. Ang Niobium nitride NbN ay ginagamit sa paggawa ng mga target para sa pagpapadala ng mga tubo sa telebisyon. Ang Niobium oxides ay mga sangkap ng mga materyal na refractory, cermets, baso na may mataas na refractive indeks. Double fluorides - sa panahon ng paghihiwalay ng niobium mula sa likas na hilaw na materyales, sa paggawa ng niobium metal. Ang mga Niobates ay ginagamit sa acousto-at optoelectronics, bilang mga materyales sa laser.
Epekologis na epekto
Ang mga compound ng Niobium ay nakakalason. MPC niobium sa tubig 0.01 mg / L.
Diksiyonaryo ng Encyclopedic. 2009 .
Magkasingkahulugan:Tingnan kung ano ang "niobium" sa iba pang mga diksyonaryo:
- (bagong lat. niobium). Ang isa sa mga bihirang metal na natagpuan sa tantalite. Diksiyonaryo ng mga salitang banyaga na kasama sa wikang Ruso. Chudinov AN, 1910. Niobium metal, na natagpuan sa anyo ng mga oxides sa mga bihirang mineral, ay walang praktikal na halaga ... Diksyon ng mga wikang banyaga ng wikang Ruso
- (Niobium), Nb, isang elemento ng kemikal ng pangkat V ng pana-panahong sistema, atomic number 41, atomic mass 92.9064; metal, mp 2477 bC Ang Niobium ay ginagamit para sa mga alloying steels, nakakakuha ng heat-resistant, hard at iba pang mga haluang metal. Bukas ang Niobium sa English ... ... Makabagong Encyclopedia
Niobium - (Niobium), Nb, isang elemento ng kemikal ng pangkat V ng pana-panahong sistema, atomic number 41, atomic mass 92.9064; metal, mp 2477 ° C Ang Niobium ay ginagamit para sa mga alloying steels, nakakakuha ng heat-resistant, hard at iba pang mga haluang metal. Bukas ang Niobium sa English ... ... Isinalarawan Diksyon ng Encyclopedic
- (simbolo Nb), makintab na kulay-abo-puting transitional kemikal na elemento, metal. Natuklasan ito noong 1801. Natagpuan ito, bilang panuntunan, sa mga ores ng pyrochlore. Ang pagiging isang malambot at malalambot na metal, ang niobium ay ginagamit sa paggawa ng mga espesyal na hindi kinakalawang na steel at alloy ... ... Pang-agham at teknikal na diksyonaryo encyclopedia
Nb (lat. Niobium; mula sa pangalan ni Niobe na anak na babae ni Tantalus sa iba pang mitolohiya ng Greek * a. Niobium; n. Niob, Niobium; f. Niobium; at. Niobio), chem. Panaka-nakang elemento ng grupo V Mga sistemang Mendeleev, sa. n 41, sa. M. 92.9064. Mayroon itong isang likas na isotope 93Nb. ... ... Geological Encyclopedia
Ang NIOBIUM, isa sa mga metal na natuklasan ng mga chemists. Paliwanag ng Diksyunaryo ng Dahl. V.I. Dahl. 1863 1866 ... Paliwanag ng Paliwanag ng Dahl
Niobium - chem. elemento, simbolo ng Nb (lat. Niobium), sa. n 41, sa. m. 92.90; light grey metal, density 8570 kg / m3, t \u003d 2500 ° C; ay may mataas na kemikal. paglaban. Ito ay matatagpuan sa likas na katangian sa mga mineral kasama ang tantalum, ang paghihiwalay ng mga sanhi ... ... Malaking Polytechnical Encyclopedia
- (Latin Niobium) Nb, isang kemikal na elemento ng pangkat V ng pana-panahong sistema, atomic number 41, atomic mass 92.9064. Pinangalanan sa ngalan ni Niobe na anak na babae ng mitolohiyang Tantalum (kalapitan ng mga pag-aari ng Nb at Ta). Banayad na kulay-abo na refractory metal, density 8.57 ... ... Malaking Encyclopedic Dictionary
- (Niobium), Nb, kemikal ... Physical Encyclopedia
Ang Niobium (Latin Niobium, na sinasagisag ng simbolo Nb) ay isang elemento na may numero ng atomic 41 at atomic mass 92.9064. Ang Niobium ay isang elemento ng isang side subgroup ng ikalimang pangkat, ang ikalimang panahon ng pana-panahong sistema ng mga elemento ng kemikal ng Dmitry Ivanovich Mendeleev. Kasama ang tantalum, ang niobium ay isang miyembro ng vanadium subgroup. Ang pagkakaroon ng dalawa o isang elektron sa panlabas na layer ng elektron ng isang atom, ang mga elementong ito ay naiiba sa mga elemento ng pangunahing subgroup sa pamamagitan ng namamayani ng mga metal na katangian at ang kawalan ng mga hydrogen compound. Sa libreng estado, ang vanadium, niobium at tantalum ay masyadong lumalaban sa mga impluwensya ng kemikal at may mataas na mga puntos ng pagkatunaw. Ang mga metal na ito, kasama ang chromium, molibdenum, tungsten, rhenium, pati na rin ang ruthenium, rhodium, osmium at iridium, ay mga refractory metal. Ang apatnapu't unang elemento sa libreng estado ay isang metal na kulay kulay abo-asero, solid (ngunit hindi marupok), refractory (natutunaw na 2500 ° C) at mataas na punto ng kumukulo (4927 ° C), mahusay na makina at napaka-lumalaban sa maraming mga agresibo na kapaligiran. Ang density ng niobium ay 8.57 g / cm3. Ang likas na niobium ay binubuo lamang ng isang matatag na isotope 93Nb.
Ang kasaysayan ng pagtuklas ng apatnapu't unang elemento ay malapit na konektado sa kasaysayan ng isa pang nauugnay na metal, na kasama sa parehong subgroup tulad ng niobium - tantalum. Hanggang sa kalagitnaan ng ikalabimpitong siglo, isang mabigat na itim na mineral na may gintong mga guhit ng mika ay natuklasan sa Timog Amerika (sa palanggana ng Columbia). Dinala siya sa Inglatera, kung saan gumugol siya ng higit sa isang siglo sa isa sa mga bintana ng British Museum sa ilalim ng pangalan ng "bakal na bakal" at lamang noong 1801 ang chemist ng Ingles na si Charles Hatchet ay naging interesado sa isang hindi pangkaraniwang mineral. Inihiwalay niya ang oxide ng isang hindi kilalang elemento, na tinawag niyang "columbia," at mineral, "columbite." Pagkalipas ng isang taon, ang Sweden chemist na Ekeberg ay naghiwalay ng isa pang bagong elemento na tinatawag na tantalum mula sa parehong mineral. Para sa kadahilanang ito, sa loob ng maraming taon naniniwala na ang colombium at tantalum ay magkapareho na mga metal, dahil nasa parehong mineral ang mga ito. Noong 1844 lamang, ang kemikal na Aleman na si Heinrich Rose, na nag-aaral ng columbite, ay natuklasan ang mga oxide ng dalawang metal sa loob nito, na katulad sa mga katangian, ngunit pagiging independiyenteng mga elemento. Ang isa sa mga ito ay kilala na tantalum, at ang iba pang tinawag na Rose niobium (sa pamamagitan ng pangalan ni Niobe, anak na babae ng mitolohiyang martir na si Tantalus).
Ang Niobium ay isa sa mga pangunahing sangkap ng maraming mga heat-resistant at corrosion-resistant alloys. Ang partikular na kahalagahan ay ang mga heat-resistant alloy na niobium, na ginagamit sa paggawa ng mga gas turbines, jet engine, rockets. Ang apatnapu't unang elemento ay ipinakilala din sa ilang mga marka ng hindi kinakalawang steels - kapansin-pansing pinapabuti nito ang kanilang mga mekanikal na katangian at paglaban ng kaagnasan. Kaya ang mga steel na naglalaman ng mula sa isa hanggang apat na porsyento niobium ay mataas na lumalaban sa init at ginagamit bilang isang materyal para sa paggawa ng mga high pressure boiler. Bilang karagdagan, ang bakal na may pagdaragdag ng niobium ay isang mahusay na materyal para sa electric welding ng mga istruktura ng bakal: ang application nito ay nagbibigay ng pambihirang lakas ng mga welds. Ang Niobium karbida ay labis na matigas at madalas na ginagamit sa industriya ng metal para sa paggawa ng mga tool sa paggupit.
Ang Niobium ay isang microelement na nilalaman sa katawan ng tao (sa mga matatanda sa milligram dosis). Ang mga pangunahing depot ng konsentrasyon ng metal na ito ay mga buto, atay, kalamnan, dugo. Ang biological na papel nito ay hindi pa ganap na pinag-aralan, gayunpaman, dahil sa ang katunayan na ang niobium ay hypoallergenic (hindi nagiging sanhi ng pagtanggi sa biological), malawak itong ginagamit ng gamot. Kasabay nito, ang dust ng metal na niobium ay nagdudulot ng pangangati sa mga mata at balat, at ang ilang mga compound ng metal na ito ay medyo nakakalason.
Mga katangian ng biolohikal
Ang Niobium ay isang mahalagang elemento ng bakas ng katawan ng tao. Ang apatnapu't unang elemento ay matatagpuan sa dugo, buto, kalamnan at atay ng isang tao. Tinatayang na, sa average, hanggang sa 1.5 mg ng niobium ay nilalaman sa katawan ng isang may sapat na gulang na may timbang na 70 kilograms.
Sa kasamaang palad, ang biological na papel ng elementong ito ay napag-aralan nang hindi maganda. Gayunpaman, kilala na ang niobium ay hypoallergenic, iyon ay, maaari itong ligtas na magamit para sa pagpapakilala sa katawan, dahil hindi ito magiging sanhi ng pagtanggi ng biological. Ginagamit ng gamot ang mahalagang pag-aari na ito - ang mga filament ng niobium ay hindi nagiging sanhi ng pangangati ng nabubuhay na tisyu at pagsamahin nang mabuti dito. Matagumpay na ginagamit ng reconstruktibo na operasyon ang mga thread na ito upang mapanis ang mga punit na tendon, mga daluyan ng dugo, at kahit na mga ugat. Hindi tulad ng iba pang mga medical alloy steels at implant alloys, ang niobium ay isang purong elemento ng kemikal na hindi nahahati sa magkahiwalay na sangkap. Iyon ay, kapag nakikipag-ugnay sa mga tisyu, hindi nito mai-sikreto ang mga indibidwal na sangkap at samakatuwid ay hindi isang allergen.
Hindi lamang gamot ang gumagamit ng ganitong kalidad ng niobium - kamakailan lamang, ang niobium ay napakahusay na hiniling bilang isang materyal para sa pagtusok sa katawan ng subcutaneous. Bilang karagdagan, ang niobium ay isang reaktibo na metal at maaaring anodized sa panahon ng electrolysis ng kemikal. Sa kasong ito, ang isang manipis na layer ng oxide ay lilitaw sa ibabaw ng metal, na nagiging sanhi ng mga kulay ng pagkagambala na lilitaw at dahil sa mga kakaiba ng pagtagos ng ilaw, ang pagmuni-muni at repleksyon ay nagbibigay ng impresyon ng paglipat ng mga nagbabago na kulay (ang isang katulad na epekto ay maaaring sundin sa isang pelikula ng isang langis o gasolina na lugar sa basa na aspalto). Para sa mga tagahanga ng butas, ang isang katulad na laro ng kulay ay popular, bilang karagdagan, ang anodized layer ay ganap na katugma sa mga tisyu ng katawan, dahil ito ay niobium oxide. Naturally, ang lahat ng nasa itaas ay nalalapat lamang sa purong niobium - alahas para sa pagtusok mula sa mga haluang metal ng niobium (o metal na may mga impurities) ay maaaring makapinsala sa katawan ng tao.
Sa kabila ng lahat ng mga positibong aspeto ng biological na epekto ng apatnapu't unang elemento sa katawan, ang ilang mga compound ng niobium ay nakakalason. Ang pagkalason ng niobium ng trabaho ay hindi naitala. Gayunpaman, ang medyo mataas na saklaw ng mga impeksyon sa itaas na respiratory tract sa mga manggagawa na gumagamit ng niobium complex compound ay malamang na nauugnay sa pagkakalantad sa excreted HF at fluoroniobates. Ang mga pangunahing eksperimento sa pagtaguyod ng antas ng toxicity ng mga compound ng apatnapu't unang elemento na isinasagawa sa mga hayop ay nagpakita na ang K2NbF7 at NbCl5 ay mahigpit na inisin ang balat at mauhog lamad ng mata ng kuneho. Ipinakilala sa tiyan niobatcal potassium KNbO3 ay nagdudulot ng talamak na pagkalason na may nakamamatay na kinalabasan sa puting mga daga sa isang dosis na 725-1140 mg / kg; potasa pentafluorooxoniobate K2NbOF5 - sa isang dosis na 130 mg / kg; niobium (V) klorido NbCl5 - 829.6 mg / kg. Para sa mga daga sa laboratoryo, ang mga dosis na ito ay bahagyang mataas. Ang ipinakilala na mga compound na humantong sa butil at vacuole dystrophy sa mga tubule ng mga bato, nekrosis ng atay at epithelium ng esophagus, mga nabagong pagbabago sa gastric mucosa. Ang malalang pagkalason ay sanhi ng pagpapakilala ng NbCl5 sa isang dosis ng 100 mg / kg sa tiyan ng mga eksperimentong hayop sa loob ng apat na buwan, na humantong sa isang pagbabago sa komposisyon ng dugo at isang madepektong paggawa sa pag-andar ng atay, at hindi gaanong kahalagahan ng mga pagbabago sa kahabaan ng digestive tract. Ang pagpapakilala ng alikabok ng Nb2O5 sa isang dosis na 50 mg sa loob ng 6-6 na buwan ay naging sanhi ng pagpilit ng interalveolar septum at pulmonary emphysema sa mga daga sa laboratoryo. Sa parehong mga hayop sa laboratoryo, araw-araw na alikabok na may niobium nitride NbN sa isang dosis ng 40 mg / m3 sa loob ng tatlong buwan na humantong sa pag-unlad ng pneumosclerosis at pangalawang emphysema. Ang pangangasiwa ng 50 mg ng NbN sa rat trachea ay humantong sa parehong resulta.
Ang maximum na pinapayagan na konsentrasyon ng niobium sa tubig ay 0.01 mg / l, para sa niobium nitride sa hangin ng working zone 10 mg / m3. Para sa fluoroniobates, inirerekomenda ang MAC bilang para sa HF asing-gamot.
Ang pagtawag sa bagong elementong niobium, si Heinrich Rose ay ginagabayan ng pagkakahawig nito sa tantalum. Pagkatapos ng lahat, ang alamat ng hari na si Tantalus, na pinarusahan ng mga diyos ng Olimpiko dahil sa kahalayan, ay ang ama ni Niobe, kung saan pinarangalan ang apatnapu't unang elemento ay pinangalanan. Gayunpaman, marahil ay hindi maaaring isipin ni Rose na ang sangkap na pinangalanan niya ay magiging katulad ng karakteristikong mitolohiya hindi lamang sa pamamagitan ng pagkamag-anak na may tantalum. Bago ipaliwanag kung ano pa ang totoong metal niobium at ang mitolohikong prinsesa na si Nioba, magkakaroon kami ng maikling sabi sa kanya.
Niobe (Niobe) - ang pangunahing tauhang babae ng mga sinaunang mitolohiya ng Greek, ang anak na babae ng haring Phrygian na si Tantalus, ang asawa ng Theban king Amphion. Ang pagkakaroon ng isang malaking supling (pitong anak na lalaki at pitong anak na babae), si Niobe ay naging mapagmataas at nang-insulto sa Tag-init (Latona) sa kanyang pagmamalaki - ang ina ng diyos na si Apollo at ang diyosa na si Artemis. Para sa gayong pagkabigo, pinatay nina Apollo at Artemis ang lahat ng mga anak ni Niobe gamit ang mga arrow mula sa kanilang mga busog. Si Niobe mismo, na-petrolyo ng kalungkutan, ay inilipat sa tuktok ng Mount Sipil, kung saan siya, sa walang hanggang pag-iisa sa anyo ng isang bato, ay naghuhulog ng luha sa mga pinatay na bata.
At narito ang niobium? Ang katotohanan ay ang metal na ito ay may isang natural na isotop lamang - 93Nb. Ito ay lumiliko na ang metal ay kasing-iisa ng Theban Queen Niobe.
Ito ay kilala na ang niobium ay may mataas na pagtutol ng kaagnasan, na humahantong sa paggamit nito sa kemikal na engineering. Ang isang kagiliw-giliw na katotohanan ay sa paggawa ng shut-off apparatus at pipelines para sa produksyon ng hydrochloric acid, ang niobium ay hindi lamang nagsisilbing isang istrukturang materyal, ngunit gumaganap din ng papel ng isang katalista, na ginagawang posible upang makakuha ng isang mas puro acid.
Hanggang sa 1866, hindi isang solong proseso na angkop para sa paghihiwalay ng tantalum at niobium ay kilala!
Dahil sa talamak na kakulangan ng pilak, ang mga financier ng Amerikano ay nagmumungkahi na gumamit ng niobium sa halip na ito para sa paggawa ng metal na salapi, dahil ang gastos ng niobium ay halos katumbas ng halaga ng pilak. Mula noong 2003, ang niobium ay opisyal na ginagamit para sa pag-mintis ng mga nakolektang barya. Ang payunir sa paggamit ng metal na ito ay ang Austrian Mint Münze Österreich. Ang isa sa mga tampok ng niobium ay na may isang tiyak na paggamot sa metal posible upang makakuha ng iba't ibang mga kulay sa ibabaw. Bilang resulta, ang Austria ay gumagawa ng mga bimetallic na barya na may iba't ibang kulay; pitong libong ng mga barya na ito ay nai-minted. Ang halimbawa ng Austria ay nakakahawa - noong 2005, isang bimetallic na barya ang inisyu sa Sierra Leone, gamit ang ginto at lilang niobium. Ang isyu ay nakatuon kay Pope John Paul II. Bilang karagdagan sa mga bansang ito, ang mga bimetallic na barya gamit ang niobium ay inisyu: Mongolia - 500 tugriks, isang pilak na oval at isang insert mula sa grey niobium (2003), Latvia - 1 lat, pilak, isang insert mula sa berdeng niobium (2010) at isang bilang ng iba pang mga bansa.
Ang kumpanya ng Brazil na CBMM ay ang pinakamalaking tagagawa ng niobium sa buong mundo, sa kasalukuyan ay nagbibigay ito ng 80% ng kabuuang pandaigdigang pangangailangan para sa niobium. Ito ay ang mga aksyon ng kumpanya na higit na natutukoy kung ang merkado sa mundo ay makakaranas ng kakulangan ng niobium.
Kamakailan lamang (sa mga bansa sa Kanluran) niobium ay ginamit sa alahas bilang isang materyal para sa paggawa ng alahas, ito ay dahil sa ang katunayan na ang niobium ay hindi isang alerdyi.
Alam na hanggang sa 1950, sa ilang mga bansa (ang USA at Great Britain) ang orihinal na pangalan ng apatnapu't unang elemento - Columbia - ay matagal nang napanatili, hanggang sa napagpasyahan ng International Union of Pure and Applied Chemistry (UPAC) na tawagin ang elementong niobium sa buong mundo. Sa una, hiniling ng mga chemists ng Amerikano at Ingles ang pag-annul ng desisyon na ito, na tila hindi patas sa kanila, ngunit ang pangungusap na "UPC" ay pangwakas at hindi maaaring apila. Kailangang makamit ng mga Columbist ang katotohanang ito, at isang bagong simbolo na "Nb" ang lumitaw sa kemikal na panitikan ng USA at England.
Ang artipisyal (sapilitan) radioactivity ng niobium ay maliit, samakatuwid, ang mga lalagyan para sa pag-iimbak ng radioactive basura o pag-install para sa kanilang paggamit ay maaaring gawin ng niobium.
Sa sikat na Malaki Hadron Collider sa ilalim ng Geneva, ang mga liko ng superconducting magnet ay gawa sa isang tambalan ng niobium at titanium.
Ang kwento
Hindi lahat ng elemento ng kemikal ay maaaring magyabang sa muling pagtuklas nito, ngunit ang "kaligayahan" na ito ay naipasa sa bahagi ng apatnapu't unang elemento ng sistemang pana-panahon.
Sa pananakop ng Amerika, hanggang ngayon hindi pa nagagawang kayamanan, kakaibang kababalaghan, mga bagay na nangangailangan ng maingat na pag-aaral at paliwanag ay nagsimulang mahulog sa Europa. Dahil ang mga mananakop ng bagong kontinente ay interesado lamang sa pagnanakaw at kita, maraming mga bagong bagay ang hindi pinansin, itinuturing na hindi kinakailangan, kung hindi nila mahahanap ang kanilang aplikasyon. Kaya, ang platinum ay tinawag na "masamang pilak", isinasaalang-alang ang metal ng mga pekeng, at daan-daang toneladang nalunod sa mga ilog at dagat. At ang mga halimbawa ng isang hindi pangkaraniwang mineral ng itim na kulay na may ginintuang pagpapabinhi ay kinuha bilang mga souvenir, naibigay sa pribadong mga koleksyon at museo sa ilalim ng iba't ibang mga pangalan. Ang isa sa mga halimbawang ito ay nakalatag sa isang maalikabok na bintana ng British Museum sa London sa loob ng isang siglo at kalahati sa ilalim ng isang plato na nagsabing mayroon kang isang halimbawa ng "bakal na bakal".
Nakakagulat, mayroong isang tao na naging interesado sa isang maalikabok na eksibit at nagpasya na malaman ang totoong kakanyahan ng bato. Ito ang chemist ng Ingles na si Charles Hatchet, na noong 1801 ay sinisiyasat ang isang sample ng isang hindi pangkaraniwang mineral, na ihiwalay ang oksido mula sa isang elemento na hindi pa nakilala at binigyan ito ng pangalang "Columbia", sa gayon binibigyang diin ang transatlantic na pinagmulan ng bagong elemento (bilang paggalang kay Christopher Columbus at ang sinaunang pangalan ng Amerika) . Tinawag ng chemist ang hindi pangkaraniwang mabibigat na itim na mineral na mismo "columbite". Sa ganitong paraan na ang apatnapu't unang elemento ng pana-panahong talahanayan ay unang natuklasan, na natanggap ang unang pangalan nito. At kung sa una, nag-alinlangan si Hatchet na hindi pa niya napag-aralan ang anumang bagay at nakilala ang columbite na may Siberian chromium ore, pagkatapos ay natuklasan ng siyentipiko na ang acid (oxide) na nabuo mula sa isang alkalina na mineral na haluang metal ay may ganap na magkakaibang mga pag-aari kaysa sa chromic acid. Gayunpaman, nabigo ang Hatchet na makakuha ng metal mula sa oxide.
Pagkalipas ng isang taon, ang kemikal na Suweko na si Anders Gustav Ekeberg, na ginalugad ang kolumbite ore na natagpuan sa isa sa mga mina ng Finnish, natuklasan ang isang bagong metal na tinawag siyang Tantalum. Ang oksiheno ng metal na ito ay naging matatag na matatag at hindi nalulumbay kahit na sa labis na acid (ito ay parang hindi mapunan ng asido, tulad ng mitolohiyang Tantalum, pinarusahan ni Zeus, tumayo hanggang sa lalamunan sa tubig at pinahirapan ng uhaw, hindi masisiyahan). Ang mineral kung saan natagpuan ang bagong metal ay tinawag na tantalite. Mula sa sandaling ito ay nagsimula ang pagkalito at pagkalito - ang pagkakapareho ng mga compound ng Colombia at Tantalum ay napakahusay na sa loob ng apatnapung taon, naisip ng karamihan sa mga chemist: Si Tantalum at Colombia ay isa at magkatulad na elemento. Ang "langis sa apoy" ay idinagdag ng may-akdang siyentipiko sa Ingles na si William Hyde Wollaston, na siyang unang nakatanggap ng purong platinum at natuklasan ang palyete. Noong 1809, napatunayan niya na ang Columbia ng Hatchet at ang Ekeberg tantalum ay isa at magkatulad na metal, dahil ang kanilang mga oxides ay napakalapit sa tiyak na grabidad.
Ang punto sa kwentong ito ay inilagay ng chemist ng Aleman na si Heinrich Rose noong 1844. Sa kanyang pagtatapon ay mga halimbawa ng mga columbite at tantalite na matatagpuan sa Bavaria. Matapos ang isang masusing pag-aaral ng mga sample, natuklasan ng siyentipiko na sa isang bilang ng mga sample mayroong mga oxides ng dalawang metal. Iniwan ang naunang pangalan para sa tantalum, binigyan niya ang pangalawang elemento, na katulad ng tantalum, isang bagong pangalan - niobium (Niobium) bilang karangalan sa gawa-gawa na Niobe, anak na babae ni Tantalum. Ang pangalan ng mineral na ibinigay ni Hatchet ay hindi rin nasaksihan, dahil ang columbite, na pinag-aralan niya, ay isang halo ng tantalum at niobium. Gayunpaman, tulad ni Hatchet, ay hindi nakakuha ng niobium sa isang malayang estado. Nangyari lamang ito noong 1866, nang ang natanggap ng Sweden scientist na si Christian Wilhelm Blomstrand ay tumanggap ng niobium metal sa panahon ng pagbawas ng niobium chloride na may hydrogen. Sa hinaharap, ang mga siyentipiko ay binuo ng dalawang higit pang mga paraan upang makakuha ng metal sa dalisay na anyo nito: una, natanggap ito ni Moissan sa isang electric furnace, binabawasan ang niobium oxide na may carbon, at pagkatapos ay nagawang ibalik ng Goldschmidt ang parehong elemento na may aluminyo.
Sa Russia, ang interes sa niobium ay katamtaman: tanging analyst ng kemikal na T. T. Lovia ang naging interesado sa Columbia Hatchet, na nagsimulang magsaliksik ng isang bagong metal, ngunit hindi pinamamahalaan upang tapusin ito sa pamamagitan ng paglathala lamang ng isang tala tungkol dito (1806). Tulad ng tungkol sa pangalan, sa panitikang Ruso noong simula ng ika-19 na siglo, ang Colombia ng Hatchet ay tinawag na Columbus (Scherer, 1808), Colombia (Lovits), Tantalum at Niobium (Hess). Sa Inglatera at Estados Unidos, ang metal ay patuloy na tinawag na Colombia, habang sa ibang mga bansa ay sumunod sila sa bagong bersyon at tinawag ang apatnapu't unang elemento niobium. Ang panghuling desisyon sa bagay na ito ay ginawa ng International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) lamang noong 1950! Sa isang pagpupulong ng unyon, napagpasyahan na gawing lehitimo ang pangkalahatang pangalan ng elementong "niobium", at ang orihinal na pangalan na "columbite" ay itinalaga sa pangunahing mineral na niobium.
Ang pagiging nasa kalikasan
Ang Niobium ay itinuturing na isang bihirang elemento (nilalaman sa crust ng lupa 2.4 10-3% ng timbang), ito ay talagang bihirang sa maliit na dami at palaging nasa anyo ng mga mineral (sa katutubong estado, ang niobium ay hindi umiiral). Nagtataka ito na sa iba't ibang mga sanggunian na libro, ang clark (nilalaman sa crust ng lupa) ng niobium ay iba. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang higit pa at higit pang mga bagong mayaman na mga deposito ng mga ores na naglalaman ng niobium ay matatagpuan sa Africa. Samakatuwid, malamang, ang data ay patuloy na magbabago. Ang isang paraan o iba pa, ngunit tinatayang tinatayang aabot sa 18 milyong tonelada ng niobium metal ang maaaring mai-smel mula sa mga mineral ng mga kilalang deposito.
Ang Niobium ay isang elemento ng lithophilic na nauugnay sa granite, nifelinsyenite, ultrabasic alkaline rock at carbonatites. Tanging sa mga bato na may butil ng alkalina - nifelin syenites at iba pa, ang nilalaman ng apatnapu't unang elemento ay nadagdagan sa 10-2-10-1%. Sa mga batong ito at mga nauugnay na pegmatite, carbonatites, pati na rin sa mga granite pegmatites, 23 niobium mineral at halos 130 iba pang mineral na naglalaman ng nadagdagan na halaga ng elementong ito. Para sa karamihan, ang mga ito ay kumplikado at simpleng mga oxide. Sa mga mineral, ang apatnapu't unang elemento ay nauugnay sa mga bihirang elemento ng lupa at may tantalum, titanium, calcium, sodium, thorium, iron, barium (tantalum niobates, titanates, at iba pa). Ang katotohanan ay ang pagbuo ng bato na analogue ng niobium (pati na rin ang tantalum) ay titanium. Sa isang mataas na konsentrasyon ng Ti4 +, ang Nb5 + ay nakakalat ng mga mineral na titan.
Sa biosmos, ang geochemistry ng niobium ay hindi maganda pag-aralan. Ito ay mapagkakatiwalaang naitatag na sa mga lugar ng mga batong alkalina na yaman ng niobium, lumilipat ito sa anyo ng mga compound na may mga organikong at iba pang mga kumplikado. Ang mga mineral ng apatnapu't unang elemento ay nabuo sa panahon ng pag-init ng mga bato ng alkalina (murmanite, gerasimovskite). Ang nilalaman ng niobium sa tubig ng dagat ay humigit-kumulang sa 1 10-9% ng timbang.
Ang anyo ng niobium sa likas na katangian ay maaaring magkakaiba: magkakalat (sa pagbubuo ng bato at mga accessory na mineral ng mga malalaking bato) at mineral. Sa kabuuan, higit sa isang daang mineral na naglalaman ng niobium ay kilala. Sa mga ito, ilan lamang ang may kahalagahan sa pang-industriya: columbite-tantalite (Fe, Mn) (Nb, Ta) 2O6, na naglalaman ng 50-76% Nb2O5; pyrochlore (Na, Ca) 2 (Nb, Ta, Ti) 2O6 (OH, F), kung saan ang halaga ng Nb2O5 ay nag-iiba mula 40 hanggang 70% nang wala pa. Kapansin-pansin, ang tantalum ay hindi natagpuan sa columbite mula sa Greenland, ang mineral na ito ay isang halo ng iron oxide salt (FeO \u003d 17.33%) at niobic acid (Nb2O5 \u003d 77.97%), na naglalaman din ng manganese oxide (MnO \u003d 3.28%) at pa MgO, PbO, ZrO2, SnO2 at WO3. Ang Loparite (Na, Ca, Ce) (Ti, Nb, Ta) O3 ay may mas mababang pang-industriya na halaga (ang nilalaman ng kumplikado (Nb, Ta) 2O5 ay 8 - 10%), kung minsan ang euxenite Y (Nb, Ta, Ti) 2O6 ay ginagamit (21 -34% Nb2O5), torolite, ilmenorutil, pati na rin ang mga mineral na naglalaman ng niobium sa anyo ng mga impurities (ilmenite, cassiterite, tungsten). Ang mga mineral ng niobium ay mahina paramagnetic at radioactive dahil sa mga impurities ng U at Th. Ang pinakamababang nilalaman kung saan mabisa ang gastos upang makabuo ng mga katutubong niobium ores ay ayon sa pagkakasunud-sunod ng 0.15-0.2% Nb2O5. Ang average na nilalaman ng Nb2O5 sa karamihan ng mga deposito ng niobium ores sa mundo ay 0.2-0.6%; ang mga mayaman na deposito ay naglalaman ng 1% o higit pa (hanggang sa 4%) Nb2O5. Ang pinakamababang nilalaman sa kung saan ang mga columbite placers at mga naka-weather crust deposit ay binuo ay 0.1-0.15 kg / m3.
Ang mga makabuluhang deposito ng mga mineral sa itaas ay nasa iba't ibang mga bansa: Malaysia, Mozambique, Zaire, Brazil, USA, Canada (alkaline rock), Norway, Finland. Gayunpaman, ang pinakamalaking tagapagtustos ng niobium ay nakatuon sa merkado ng mundo ay ang estado ng Africa ng Nigeria (mayaman na mga deposito ng alluvial). Sa Russia mayroong maraming mga reserbang ng loparite, matatagpuan ang mga ito sa Kola Peninsula.
Application
Dahil sa pagsasama-sama ng mga mahalagang katangian tulad ng refractoriness, maliit na thermal neutron capture cross section, ang kakayahang bumubuo ng heat-resistant, superconducting at iba pang mga haluang metal, kaagnasan na pagtutol, mga katangian ng getter, mababang pag-andar sa trabaho ng elektron, mahusay na malamig na kakayahang magtrabaho at weldability, ang paggawa at paggamit ng niobium ay patuloy na tumataas. Humigit-kumulang 50% ng ginawa niobium ay ginagamit para sa microalloying steels (niobium na konsentrasyon na 0.05-0.10% sa timbang). Sa mga ito, 20-30% ang ginagamit upang makagawa ng mga hindi kinakalawang at steel at heat-steels (nilalaman niobium 0.2-1.2%), 20-25% ay ginagamit upang makabuo ng mga haluang metal na lumalaban batay sa nikel o iron (1-5% niobium), 1- Ang 3% ay ginugol sa anyo ng metal at haluang metal batay sa niobium.
Ang bakal na pinaghalong may niobium ay nakakakuha ng mataas na mga katangian ng anticorrosion at hindi mawawala ang pag-agos nito. Kaya, halimbawa, ang carbon ay palaging naroroon sa chromium-nikel na bakal, na pinagsasama sa kromo upang mabuo ang karbida, na ginagawang mas malutong. Ang pagdaragdag ng niobium, na kung saan ay may mas higit na pagkakaugnay para sa carbon kaysa sa kromium, ay nagbubuklod ng carbon sa ligtas na niobium carbide. Ang isang positibong epekto ay nakamit kapag lamang ng dalawang daang gramo ng apatnapu't unang elemento ay ipinakilala sa isang toneladang bakal. Ang pagdaragdag ng niobium sa chrome manganese steel ay nagbibigay ito ng mataas na pagtutol sa pagsusuot.
Ang apatnapu't unang elemento ay pinagsama ng maraming di-ferrous na mga metal. Kaya, ang aluminyo, madaling matunaw sa alkalis, ay hindi reaksyon sa kanila kung ang 0.05% niobium lamang ang idinagdag dito. At tanso, na kilala sa lambot nito, at marami sa mga haluang metal niobium na parang tumigas. Pinatataas nito ang lakas ng mga metal tulad ng titanium, molibdenum, zirconium, at sa parehong oras ay nagdaragdag ng kanilang paglaban sa init at paglaban sa init. Kahit na ang uranium ay pinagsama ng niobium. Ang haluang metal na haluang metal na Niobium ay malawakang ginagamit sa agham ng rocket, aviation at teknolohiyang espasyo (mga bahagi ng sasakyang panghimpapawid), engineering ng radyo, elektronika, kagamitan sa kemikal (lalagyan at mga tubo para sa likidong metal), at enerhiya ng nuklear. Ang isa pang natatanging pag-aari ng niobium na ginamit sa enerhiya ng nuklear ay ang kawalan ng kapansin-pansin na pakikipag-ugnay sa uranium sa temperatura hanggang sa 1,100 ° C.
Bilang karagdagan, ang mahusay na thermal conductivity, isang maliit na epektibong seksyon ng pagsipsip ng cross ng mga thermal neutron na ginawa niobium na isang seryosong kakumpitensya ng mga metal na kinikilala sa industriya ng nuklear - aluminyo, beryllium at zirconium. Bilang karagdagan, ang artipisyal (sapilitan) na radioactivity ng niobium ay maliit. Para sa kadahilanang ito, ang mga lalagyan para sa pag-iimbak ng radioactive basura o mga kagamitan para sa kanilang paggamit ay maaaring gawin mula sa niobium. Ang isang maliit na porsyento ng pagkonsumo ng niobium ng industriya ng kemikal ay dahil lamang sa isang kakulangan ng elementong ito.
Mula sa mga haluang metal na naglalaman ng apatnapu't unang elemento, mas madalas mula sa sheet niobium ay gumawa ng kagamitan para sa paggawa ng mga high-kadalisayan na mga acid. Ang kakayahan ng niobium (katalista) upang maimpluwensyahan ang rate ng ilang mga reaksyon sa kemikal ay ginagamit, halimbawa, sa synthesis ng alkohol mula sa butadiene. Ang mga haluang metal ng Niobium ay ginagamit sa paggawa ng mga bahagi ng rocket at kagamitan sa board na mga artipisyal na satellite satellite. Ang Niobium ay ginagamit sa mga detalye ng mga electric capacitor; ginagamit ito upang gumawa ng "mainit" na mga fittings para sa electronic (para sa pag-install ng radar) at mga makapangyarihang mga lampara ng generator (anod, cathode, grids, at iba pa). Ang Niobium ay ginagamit sa cryotrons - superconducting element ng mga computer, at stannide Nb3Sn at alloys niobium na may titanium at zirconium - para sa paggawa ng superconducting solenoids.
Ang Niobium nitride NbN ay ginagamit para sa paggawa ng superconducting bolometer, mga target ng pagpapadala ng mga tubo sa telebisyon. Niobium karbida NbC - isang plastik na sangkap na may katangian na pinkish sheen, pinagsasama ang mahusay na pag-agos at mataas na pagtutol ng init na may kaaya-ayang "panlabas na data" na ginawa NbC isang mahalagang materyal para sa paggawa ng mga coatings. Ang layer ng sangkap na ito na may kapal na lamang ng 0.5 mm maaasahan na pinoprotektahan ang maraming mga materyales mula sa kaagnasan sa mataas na temperatura, sa partikular na grapayt, na hindi protektado ng iba pang mga coatings.
Ang Niobium carbide ay ginagamit din bilang isang istruktura na materyal sa rocket science at turbine production. Ang NbC0.25N0.75 carbonitride ay ginagamit sa paggawa ng superconducting quantum interference aparato, high-frequency resonator na may mataas na Q factor; Ang NbC0.25N0.75 ay nangangako para magamit sa mga magnetic system ng fusion reaktor.
Ang metallides Nb3Sn at Nb3Ge ay ginagamit sa paggawa ng solenoids ng mga superconducting na aparato; Nangangako ang Nb3Ge para magamit sa mga magnet ng mga generator ng MHD at iba pang mga de-koryenteng aparato. Ang Ferroniobium ay ipinakilala sa mga hindi kinakalawang na chromium-nikel steels upang maiwasan ang kanilang intergranular corrosion at pagkawasak, at sa iba pang mga uri ng bakal upang mapabuti ang kanilang mga katangian.
Ang Niobium oxides ay mga sangkap ng mga materyal na refractory, cermets, baso na may mataas na refractive indeks. Ang Niobium ay ipinakilala sa mga hindi kinakalawang na steel upang mapabuti ang mga katangian ng weld.
Produksyon
Ang mga niobium ores ay karaniwang kumplikado at mahirap sa metal, bagaman dapat itong tandaan na ang kanilang mga reserba ay lumampas sa mga tantalum ores. Kaya, halimbawa, ang mga concentrate ng columbite-tantalite ay naglalaman lamang ng 8% Ta2O5, at higit sa 60% Nb2O5. Karamihan (humigit-kumulang na 95%) ng niobium ay nakuha mula sa pyrochlore, columbite-tantalite at loparite ores. Ang mga pangunahing pamamaraan para sa dressing ng ore ay ang pamamaraan ng gravity at flotation, o electromagnetic o radiometric separation. Ang ore concentrates na nakuha pagkatapos ng pagpayaman ay naglalaman ng niobium pentoxide sa isang halaga: columbite - 30-60%, pyrochlore - hindi mas mababa sa 37%, loparite - 7% o higit pa. Susunod, ang karamihan sa mga concentrate ay pinoproseso ng aluminyo o silicothermic na pagbawas sa ferroniobium (isang haluang metal na bakal na may niobium, na may nilalaman na Nb na 40-60%) at ferrotanthaloniobium, technically purong Nb2O5, mas madalas sa apatnapu't-unang elemento ng halides - NbCl5 at K2NbF7.
Sa katunayan, ang ferroniobium at ferrotanthaloniobium ay ang pangwakas na mga produkto sa pagproseso ng mga concentrates, dahil ang mga ito ay naglalaan ng mga elemento na ipinakilala sa iba't ibang mga marka ng bakal upang mapabuti ang kanilang mga katangian. Sa paggawa ng ferroniobium, isang halo ng pyrochlore concentrates na may hematite Fe2O3, may pulbos na aluminyo at flux additives ay na-load sa mga vertical na bakal na pinalamig o pinalamig ng tubig at, gamit ang isang espesyal na piyus, magsimula ng mga reaksyon na exothermic. Matapos kung saan ang slag ay pinatuyo, pinalamig at ang bunga ng haluang metal ay lupa. Ang output ng niobium sa ingot na may pag-load ng masa ng hanggang sa 18 tonelada ay umabot sa 98%!
Ang Teknikal na Nb2O5, na kung saan ay isang katalista sa industriya ng kemikal, ay nakuha sa pamamagitan ng leaching niobium at tanatal mula sa mga concentrates at tin smelting slag sa pamamagitan ng pagkilos ng hydrofluoric acid, na sinusundan ng paglilinis at paghihiwalay ng niobium at tantalum. Ang paghihiwalay ay isinasagawa sa pamamagitan ng pagkuha ng 100% tributyl phosphate, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone (kung minsan ang iba pang mga compound), niobium reextraction sa pagkilos ng isang may tubig na solusyon ng NH4F, pag-ulan ng niobium hydroxide mula sa reextract, pagpapatayo at pag-calcining.
Ayon sa paraan ng sulpate, ang mga concentrate ay ginagamot ng sulfuric acid H2SO4 o ang timpla nito na may (NH4) 2SO4 sa 150-300 ° С, ang natutunaw na mga sulfate ay pinalabas ng tubig, niobium at tantalum ay pinaghiwalay mula sa titanium, niobium at tantalum ay pinaghiwalay at nilinis ng pamamagitan ng pagkuha mula sa fluoride o oxofluoride complexes, pagkatapos Nb2O5.
Ang pamamaraan ng chloride ay nagsasangkot ng paghahalo ng concentrate sa coke, briquetting at chlorinating ang mga briquette sa isang shaft furnace sa 700-800 ° C o chlorinating nang direkta ang pulbos na tumutok at coke sa isang salt chloride matunaw batay sa NaCl at KCl. Pagkatapos ay ang pabagu-bago ng mga klorido ng niobium at tantalum ay pinaghiwalay, ang kanilang paghihiwalay at paglilinis sa pamamagitan ng pagwawasto at hiwalay na hydrolysis na may tubig na may pagsasaayos ng pag-umit ng niobium hydroxide. Minsan ang ferroniobium o metal basura ay chlorinated.
Inilalarawan ang mga pamamaraan para sa pagproseso ng niobium na gumagamit ng likido at malagkit na fluorinating reagents.
Ang metalikong niobium ay nakuha mula sa mga concentrates ng mineral sa pamamagitan ng isang kumplikadong teknolohiya sa maraming yugto: pagbubukas ng konsentrasyon, paghihiwalay ng niobium at tantalum at pagkuha ng kanilang purong kemikal na compound, pagbawi at pagpino ng metalikong niobium at mga haluang metal. Ang mga proseso ng pagpapayaman at pagbubukas ng mga concentrates, pati na rin ang mga paraan ng paghihiwalay ng niobium na may tantalum, ay inilarawan sa itaas. Samakatuwid, isinasaalang-alang lamang ang mga pamamaraan para sa paggawa ng niobium sa pamamagitan ng pagbabawas ng mga compound nito, halimbawa, niobium chloride NbCl5 o potassium fluoride niobate K2NbF7, sa mataas na temperatura:
K2NbF7 + 5Na → Nb + 2KF + 5NaF
Ginagamit din ang electrolytic pagbawas ng Nb2O5 o K2NbF7 sa pagkatunaw ng K2NbF7 at alkali metal chlorides. Lalo na dalisay na metal o niobium coatings sa iba't ibang mga ibabaw ng metal ay nakuha sa pamamagitan ng pagbabawas ng NbCl5 na may hydrogen sa temperatura na higit sa 1,000 ° C.
Mula sa niobium pentoxide, ang paghahanda kung saan sa pamamagitan ng iba't ibang mga pamamaraan na sinuri namin nang mas maaga, ang metal ay nakuha sa pamamagitan ng aluminyo- o pagbawas ng carbothermic o sa pamamagitan ng pag-init ng isang halo ng Nb2O5 at NbC sa 1,800-1,900 ° C sa vacuum. Ang produkto ng naturang mga reaksyon ay isang niobium metal na pulbos, na dapat pagkatapos ay maging isang monolith, gawa sa plastik, compact, na angkop para sa pagproseso. Tulad ng iba pang mga refractory metal, ang niobium monolith ay nakuha ng mga metallurgy na pamamaraan: ang pulbos ay briquetted, pressurized sa square o square beam sa ilalim ng mataas na presyon (1 t / cm2), sila ay sintered sa vacuum (sa 2,300 ° C), pagkatapos ay pinagsama sa mga tungkod. na natutunaw sa mga vacuum arc furnace, at ang mga rod sa mga furnace ay kumikilos bilang isang elektrod. Ang prosesong ito ay tinatawag na natutunaw na electrode natutunaw. Ang mataas na kadalisayan niobium solong ba ay kristal ay nakuha ng paraan ng pagtunaw ng electron beam zone na walang katuturan. Ang kakanyahan nito ay ang isang malakas na sinag ng mga electron ay ipinadala sa pulbos niobium (ang pagpindot at pagpapatakbo ng pagsisisi ay ibinukod), na natutunaw ang pulbos. Ang mga patak na daloy ng metal papunta sa isang niobium ingot, na unti-unting lumalaki at tinanggal mula sa nagtatrabaho silid.
Mga katangiang pang-pisikal
Ang metal niobium ay unang nakuha lamang sa ikalawang kalahati ng ika-19 na siglo, samakatuwid, ang sangkatauhan ay pamilyar sa mga katangian ng makintab na metal na kulay-abo na kulay na ito hindi pa matagal na. Ano ang mga pisikal na katangian ng elementong ito? Ang apatnapu't unang elemento ng panaka-nakang sistema ay may isang body-center na cubic crystal na sala-sala na may parameter na isang \u003d 3.294 Å. Ito ay tiyak na mas magaan kaysa sa kasamang tantalum nito (density 16.6 g / cm3), ngunit ang niobium ay nananatiling isang mabibigat na metal, dahil ang density nito sa temperatura ng silid (20 ° C) ay 8.57 g / cm3. Oo, mas mababa ito kaysa sa tingga (11.34 g / cm3) o mercury (13.5457 g / cm3) sa parehong temperatura, ngunit ang halagang ito ay mas mataas kaysa sa bakal (7.87 g / cm3) o chromium (7. 19 g / cm3), halimbawa.
Ang Niobium ay isang mataas na lakas at matigas na metal, ang makitid na lakas nito sa 20 at 800 ° C ay 342 at 312 Mn / m2, ayon sa pagkakabanggit, pareho sa kgf / mm2 ay 34.2 at 31.2; pagpahaba sa 20 at 800 ° C, ayon sa pagkakabanggit, 19.2 at 20.7%. Ang tigas ng purong niobium ayon kay Brinell 450, teknikal na 750-1800 Mn / m2. Bilang karagdagan, ang apatnapu't unang elemento ay pinagsasama ang mahusay na mga katangian ng plastik: pino ang niobium na pinahiram ang sarili mismo sa pagproseso ng makina - madali itong naproseso ng malamig na presyon at pinapanatili ang kasiya-siyang mekanikal na mga katangian sa mataas na temperatura. Ang dalisay na metal ay napaka-ductile na maaari itong igulong sa isang manipis na sheet (sa isang kapal ng 0.01 mm) sa malamig na estado nang walang intermediate na pagdadagdag. Totoo, ang lahat ng ito ay nalalapat sa pino na metal, niobium na naglalaman ng mga impurities ng ilang mga elemento (lalo na ang mapanganib na hydrogen, nitrogen, carbon at oxygen) ay lubos na nagpapalala sa pag-agaw nito. Gayunpaman, ang pagkakaroon ng mga impurities ay nagdaragdag ng tigas ng niobium at ang fragility nito. Ang Niobium ay pumapasok sa isang marupok na estado sa temperatura mula -100 hanggang -200 ° C.
Ang Niobium ay isa sa isang serye ng mga refractory metal, ang natutunaw na point (tmelt) ay 2,500 ° С, at ang kumukulong punto (tmelt) ay 4,927 ° С. Ang mas mataas na mga punto ng pagtunaw ay para sa molibdenum (2,620 ° C), tantalum (3,000 ° C), rhenium (mga 3,190 ° C) at tungsten (mga 3,400 ° C). Gayunpaman, ang niobium ay may isang mas mababang pag-andar ng trabaho ng elektron (4.01 eV) kumpara sa iba pang mga refractory metal - tungsten at molibdenum. Ang tampok na ito ay nagpapakilala sa kakayahang mag-emisyon ng elektron (paglabas ng elektron), na ginagamit para sa paggamit ng niobium sa teknolohiyang vacuum ng kuryente. Ang Niobium ay mayroon ding mataas na temperatura ng paglipat sa estado ng superconductivity. Ito ay isang kamangha-manghang kababalaghan kapag, kapag ang temperatura ng konduktor ay bumababa, isang biglang paglaho ng paglaban sa elektrisidad ang naganap sa loob nito, ang pisikong Dutch na si G. Kamerling-Onnes ay unang na-obserbahan ito noong 1911. Ang prototype, na naging unang superconductor, ay mercury. Gayunpaman, hindi siya, ngunit ang niobium at ilan sa mga intermetallic compound na ito ay nakalaan upang maging ang unang teknolohikal na mahahalagang superconducting na materyales. Ang temperatura ng paglipat ng niobium sa estado ng superconducting ay 9.17 ° K, habang ang karamihan sa mga kilalang superconductors ay nagiging superconductors lamang sa temperatura ng helium helium. Ang intermetallic compound ng niobium at germanium na may komposisyon Nb3Ge ay may kritikal na temperatura na 23.2 ° K - ito ay nasa itaas ng kumukulong punto ng hydrogen! Ang kakayahang lumipat sa estado ng superconductivity ay katangian din ng stapnide ng niobium Nb3Sn, mga haluang metal niobium na may aluminyo at germanium, o may titanium at zirconium.
Ang thermal conductivity ng apatnapu't unang elemento sa W / (m K) sa 0 ° C at 600 ° C ay 51.4 at 56.2, ayon sa pagkakabanggit, pareho sa cal / (cm sec ° C) 0.125 at 0.156. Tukoy na lakas ng tunog ng resistensya ng niobium sa 0 ° С 15.22 10-8 ohm m (15.22 10-6 ohm cm). Ang Niobium ay paramagnetic; ang tiyak na magnetikong pagkamaramdamin ay + 2.28 ∙ 10-6 (sa 18 ° C). Ang kapasidad ng init (sa 25 ° C) 24.6 J / (mol ∙ K); thermal conductivity (sa 0 ° C) 51.4 W / (m ∙ K).
Mga katangian ng kemikal
Sa kemikal, ang niobium ay sa halip mabibigat. Bagaman hindi tulad ng tantalum, sa sipon at may kaunting pag-init, ang apatnapu't unang elemento ay lubos na lumalaban sa maraming agresibong media, ngunit sa mataas na temperatura ang pagtaas ng kemikal ng niobium. Ang mga compact niobium ay kapansin-pansin na na-oxidized sa hangin lamang sa mga temperatura sa itaas ng 200 ° C (kung maliit lamang na layer ng ibabaw ng metal ang na-oxidized sa 150 ... 200 ° C, pagkatapos ay sa 900 ... 1 200 ° C ang kapal ng film ng oxide ay nagdaragdag nang malaki), na bumubuo ng Nb2О5 ( puting oxide, ay may acidic character at natutunaw na point \u003d 1512 ° C), at humigit-kumulang sampung mga pagbabago sa crystalline ay inilarawan para sa oxide na ito. Sa ilalim ng normal na presyon, ang β-form ng Nb2O5 ay matatag. Bilang karagdagan, ang apatnapu't unang elemento ay bumubuo sa NbO2 (isang semiconductor na may natutunaw na point 2080 ° C, itim), NbO, isang serye ng mga non-stoichiometric oxides na namamagitan sa pagitan ng NbO2.42 at NbO 2.50 at malapit sa istruktura sa β-form Nb2O5.
Ang kawili-wili, ang niobium oxide NbO, na pinagsama sa isang ingot, ay may metal na luster at isang metal na uri ng kondaktibiti na de koryente, ito ay sumingaw sa 1700 ° С, masinsinan sa 2,300-2,350 ° С, na ginagamit para sa vacuum paglilinis ng niobium mula sa oxygen. Sa pamamagitan ng pag-aayos ng niobium pentoxide na may iba't ibang mga oxides, nakuha ang niobates: Ti2Nb10О29, FeNb49О124 - na maaaring isaalang-alang bilang mga asing-gamot ng mga hypothetical niobium acid (niobium acid ay hindi nakahiwalay sa anyo ng ilang mga kemikal na compound). Ang Niobates ay nahahati sa MNbO3 methaniobates, M3NbO4 orthoniobates, M4Nb2O7 pyroniobates o M2O nNb2O5 polyniobates (kung saan ang M ay isang singsing na sisingilin na cation, at n \u003d 2-12). Ang mga Niobates ng doble at triply na sisingilin na mga cations ay kilala. Ang Niobates ay nakuha rin bilang isang resulta ng mga reaksyon ng palitan pagkatapos ng pagsasanib ng niobium pentoxide na may soda:
Nb2O5 + 3Na2CO4 → 2Na3NbО4 + 3CO2
Ang mga asing-gamot ng maraming mga niobic acid, lalo na ang methaniobium HNbO3, pati na rin ang mga diniobates at pentaniobates (K4Nb2O7, K7Nb5O16 ∙ mH2O), ay mahusay na pinag-aralan. Ang mga Niobates ay gumanti sa HF, natutunaw ng alkali na hydrofluorides (KHF2) at ammonium. Ang ilang mga niobates na may mataas na ratio ng M2O / Nb2O5 ay hydrolyzed:
6Na3NbO4 + 5H2O → Na8Nb6O19 + 10NaOH
Ang apatnapu't unang elemento ay nailalarawan sa pamamagitan ng pag-aari ng pagsipsip ng mga gas - hydrogen, nitrogen at oxygen. Bukod dito, kahit na ang maliit na mga impurities ng mga elementong ito ay nakakaapekto sa makina at de-koryenteng mga katangian ng metal. Sa isang mababang temperatura, ang hydrogen ay hinihigop ng dahan-dahan, ngunit kahit na sa temperatura na halos 360 ° C, ang hydrogen ay nasisipsip sa maximum na bilis, at hindi lamang adsorption ang nangyayari, ngunit ang isang hydride ng variable na komposisyon mula sa NbH0.7 hanggang NbH ay nabuo din. Ginagawa ng naka-abusong hydrogen ang metal na malutong, gayunpaman ang prosesong ito ay mababalik - kapag pinainit sa isang vacuum sa itaas ng 600 ° C, halos lahat ng hydrogen ay pinakawalan at ang dating mga mekanikal na katangian ay naibalik. Ang Niobium ay nagsisimulang sumipsip ng nitrogen kahit na sa 600 ° C; sa isang mas mataas na temperatura, ang mas mataas na ilaw na kulay abo na NbN nitride ay nabuo na may madilaw-dilaw na tint, na natutunaw sa 2,300 ° C Sa sistema ng Nb - N, maraming mga yugto ng variable na komposisyon at Nb2N at NbN nitrides.
Ang carbon at carbon-naglalaman ng mga gas (СН4, СО) sa mataas na temperatura (1 200-1 400 ° С) ay nakikipag-ugnay sa niobium sa pagbuo ng matigas at pinabalik na karbohidrat NbC (natutunaw sa 3,500 ° С). Sa mga temperatura ng 1800-2000 ° C, ang niobium ay bumubuo ng tatlong phase na may carbon: ang phase ng α - isang solidong solusyon ng pagsasama ng carbon sa niobium, ang β phase - Nb2C, at ang δ phase - NbC.
Ang Niobium ay immune sa karamihan ng mga acid at solusyon sa asin. Ang imperyal na vodka, hydrochloric at sulfuric acid sa 20 ° C, nitric, phosphoric, perchloric acid, may tubig na solusyon ng ammonia at mga organikong acid ng anumang konsentrasyon sa sipon at sa 100-150 ° C ay hindi nakikipag-ugnay dito. Ang metal ay natutunaw sa hydrofluoric acid at lalo na masinsinang sa isang halo ng hydrofluoric at nitric acid. Ang apatnapu't unang elemento sa alkalis ay hindi gaanong matatag. Ang mga maiinit na solusyon ng caustic alkalis ay kapansin-pansin ang pag-corrode ng metal; sa tinunaw na alkalis at soda, mabilis itong nag-oxidize sa pagbuo ng sodium salt ng niobic acid.
Sa mga halogens, ang mga niobium ay bumubuo ng NbHal5 pentahalides, NbHal4 tetrahalides, at NbHal2.67 - Mga phase ng NbHal3 + x, kung saan mayroong mga pangkat na Nb3 o Nb2. Ang Niobium pentahalides ay madaling hydrolyzed ng tubig. Sa mga ito, ang NbF5 pentafluoride, NbCl5 pentachloride, NbOCl3 oxytrichloride, potassium fluoroniobate K2NbF7 at potassium oxyfluoroniobate K2NbOF7 H2O ay pinakamahalaga.
Ang Niobium ay bumubuo ng mga phosphides NbP at NbP2 na may posporus, NbAs at NbAs2 arsenides na may arsenic, Nb3Sb, Nb5Sb4, NbSb2 antimonides, at NbS3, NbS2 at NbS sulfides na may asupre. Ang stannide Nb3Sn (natutunaw na punto ~ 2130 ° С) at ang germanide Nb3Ge (natutunaw na ~ 1 970 ° С) ay mga superconductor na may temperatura ng paglipat sa estado ng superconducting, ayon sa pagkakabanggit, 18.05 ° K at 23.2 ° K; makuha ang mga ito mula sa mga simpleng sangkap. Ang likido Na, K at ang kanilang mga haluang metal Li, Bi, Pb, Hg, Sn, na ginagamit bilang mga likidong metal na coolant sa mga atomic reaktor, ay hindi kumikilos sa niobium.
0.145 nm, (ang numero ng koordinasyon ay ipinahiwatig sa mga panaklong) Nb 2+ 0.085 nm (6), Nb 3+ 0.086 nm (6), Nb 4+ 0.082 nm (6), 0.092 nm (8), Nb 5 + 0.062 nm ( 4), 0.078 nm (6), 0.083 nm (7), 0.088 nm (8).
Nilalaman sa crust ng lupa 2. 10 -3% ng timbang. Nagaganap ito sa likas na katangian, karaniwang kasama ng Ta. Naib. mahalaga ay ang columbite tantalite, at loparitis. Ang Columbal tantalite (Fe, Mn) (Nb, Ta) 2 O 6 ay naglalaman ng 82-86% Nb at Ta. Kapag ang nilalaman ng niobium ay mas mataas kaysa sa Ta, tinawag. columbite, na may isang kabaligtaran ratio - tantalite. (Na, Ca, Ce) 2 (Nb, Ti) 2 (OH, F) O 6 ay karaniwang naglalaman ng 37.5-65.6% Nb 2 O 5; loparite (Na, Ce, Ca, SrXNb, Ti) O 3 -8-10% Nb 2 O 5. Ang niobium ay mahina paramagnetic at radioactive dahil sa mga impurities ng U at Th.
Ang Columbite ay matatagpuan sa mga nakagagalit na mga pegmatite, biotites at alkaline granites, kung minsan sa mga deposito ng placer (Nigeria), madalas itong minasa bilang isang produkto ng pagpayaman ng mga concentrate ng lata. na natagpuan sa carbonatites, alkalina (Canada), nepheline-syenite pegmatites, sa mga produktong eluvial ng mga syenite-carbonatites (Brazil). Ang mga malalaking deposito ng loparite ay magagamit sa USSR.
Ang kabuuang reserbang mundo ng niobium (nang walang USSR) ay tinantya (1980) sa 18 milyong tonelada, sa industriya. mga tinatayang deposito 3.4 milyong tonelada (kung saan 3.2 milyong tonelada sa Brazil).
Mga KatangianAng Niobium ay isang napakatalino na kulay-abo na kulay-abo; cree-stallic. volumetric center grid. cubic type a-Fe, a \u003d 0.3294 nm, z \u003d 2, puwang. pangkat Im3m; t. pl. 2477 ° C, bp tinatayang 4760 ° C; masikip 8.57 g / cm 3; C 0 p 24.44 J / (. K); DH 0 pl 31.0 kJ / (2477 ° C), DH 0 sub 720kJ / (0 K), DH 0 gumamit ng 662 kJ / (4760 ° C); S 0 298 36.27 JDmol K); antas ng pag-asa ng temperatura sa likido niobium: lgр (Pa) \u003d 13.877-40169 / T (2304<= Т<= 2596
К); температурный коэф. линейного расширения 7,1 . 10 -6 К -1
(0-100 °С); 52,3 Вт/(м. К) при 20 °С и 65,2
Вт/(м. К) при 600 °С; r 1,522 . 10 -9 Ом. м
при 0°С, температурный коэф. r 3,95 х х 10 -3 К -1 (0-100°С).
Ниобий парамагнитен, уд. магн. восприимчивость + 2,28 . 10 -6
(18 °С). Т-ра перехода в сверхпрово-дящее состояние 9,28 К.
Ang purong niobium ay madaling maproseso sa sipon; lumalaban sa init; s rast 342 MPa (20 ° C) at 312 MPa (800 ° C); nauugnay. pagpahaba ng 19.2% (20 ° C) at 20.7% (800 ° C); ayon kay Brinell 450 MPa para sa puro at 750-1800 MPa para sa teknikal. Ang mga impurities H, N, C, at O \u200b\u200bbawasan ang niobium at dagdagan ito. Ang Niobium ay pumapasok sa isang marupok na estado sa temperatura mula -100 hanggang -200 ° C.
Chemical, niobium ay medyo matatag. Sa isang compact form, nagsisimula itong mag-oxidize sa taas ng 200 ° C, pagbibigay, pakikipag-ugnay. na may Cl 2 sa itaas ng 200 ° C, na may F 2 at H 2 sa itaas ng 250 ° C (masinsinan sa H 2 sa 360 ° C), na may N 2 sa itaas 400 ° C, na may C at hydrocarbons sa 1200-1600 ° C. Sa lamig, hindi sol. c, hydrochloric at sulfuric acid, ay hindi reaksyon sa HNO 3, H 3 PO 4, HclO 4, may tubig na solusyon ng NH 3. Lumalaban upang matunaw. Li, Na, K, Sn, Pb, Bi, at pati na rin Hg. Mortar sa hydrofluoric sa-mga, ang mga mixtures na may HNO 3, sa natutunaw. NH 4 HF 2 at NaOH. Taliwas na sumisipsip ng H 2, na bumubuo ng isang solidong interstitial solution (hanggang sa 10 sa.% H) at isang komposisyon ng NbH x (x \u003d 0.7-1.0) na may rhombic. mala-kristal. mga bar; para sa NbH 0.761 DH 0 arr - 74.0 kJ /; Ang r-nimbiness sa niobium ay nag-iiba mula sa 104 cm 3 / g sa 20 ° С hanggang 4.0 cm 3 / g sa 900 ° С, sa itaas ng 1000 ° С Н 2 halos hindi sol. sa niobium. nabuo din sa mga unang yugto ng niobium sa hydrofluoricang K-te, ang mga mixtures nito kasama ang HNO 3 at NH 4 HF 2, pati na rin ang K-t mula sa niobium (NbH 2.00 ay nakuha sa ganitong paraan). niobium at may init. ginamit upang makakuha ng makinis na hinati.
Sa pakikipag-ugnay ng niobium sa C, isa sa tatlong mga anyo ng phase: isang solidong solusyon Cb, Nb 2 C o NbC. Ang solidong solusyon ay naglalaman ng 2 sa. % C sa 2000 ° C; ang r-rity ng C sa niobium ay bumaba nang masakit sa pagbaba ng t-ry. Ang Carbide Nb 2 C ay bumubuo ng tatlong mga pagbabago sa polymorphic: ang rhombic ay matatag hanggang sa 1230 ° C. a-phase (space group Pbcn), sa 1230 ° C ito ay na-convert. sa hex. ang b-phase (space group P6 3 22), gilid sa 2450 ° C, ay pumasa sa iba pang heksagon. -g phase (puwang ng P6 3 / mmc); t. pl. tinatayang 2990 ° С (incongruent, na may paglabas ng solid Nbb x). Para sa a-Nb 2 C: C 0 p 63.51 J / (. K); DH 0 arr - 188 kJ /; S 0 298 64.10 JD mol. K) ang paglipat sa estado ng superconducting ay 9.2 K. NbC crystals o kulay abo-kayumanggi, ang rehiyon ng homogeneity ay mula sa NbC 0.70 hanggang NbC 1.0; sa 377 ° C, isang polymorphic transition, isang mataas na temperatura na kubiko, ay sinusunod. phase (a \u003d 0.4458 nm, space group Pt3t, density 7.81 g / cm 3) incongruently natutunaw approx. 3390 ° C; DH 0 arr - 135 kJ /; S 0 298 35.4 JDmol K); ang temperatura ng paglipat sa estado ng superconducting ay 12.1 K. Ang phase ng NbC 0.80 ay may natutunaw na punto ng ~ 3620 ° C. Ang NbC ay bumubuo ng mga solidong solusyon sa TaC, TiC, ZrC, atbp Sa industriya, nakikipag-ugnayan ang NbC. Nb 2 O 5 s tinatayang 1800 ° C sa H 2; mb nakuha din mula sa mga elemento o sa pamamagitan ng pag-init ng pabagu-bago ng isip niobium halides hanggang sa 2300-2900 ° С.
Sa Nb-N system ay nabuo: isang solidong solusyon ng intercalation sa niobium (a-phase), N at R at d Nb 2 N (hex. P-phase) at NbN (kubiko. D - at hex. Q mga phase) at marami pa. mga phase. P-polarity N 2 sa niobium at atm. ay inilarawan ng ur-c \u003d 180 exp (- 57300 / RT) sa. % (1073<= T<= 1873 К). b-Фаза гомогенна в области NbN 0,4 -NbN 0,5 ;
для нее а = 0,3056 нм с = 0,4995 нм, пространств. группа Р6 3 /ттс-
С 0 p 67 ДжДмоль. К); DH 0 обр
- 249 кДж/ ; S 0 298 79 ДжДмоль. К).
Светло-серая с желтоватым блеском d-фаза гомогенна в области NbN 0,88 -NbN l,06 ,
для нее а = 0,4373-0,4397 нм, пространств. группа Fm3m.
Для q-фа-зы: С 0 р 37,5 ДжДмоль. К),
DH 0 oбр -234 кДж/ , S 0 298
33,3 ДжДмоль К). не раств. в соляной к-те, HNO 3 и H 2 SO 4 ,
при кипячении со выделяют NH 3 , при нагр. на окисляются.
Т-ры перехода в сверхпроводящее состояние для NbN x с x
= 0,80, 0,90, 0,93 и 1,00 равны соотв. 13,8, 16,0, 16,3 и 16,05 К. получают
нагреванием или ниобия в N 2 или NH 3
до 1100-1800 °С или взаимод. летучих галогенидов ниобия с NH 3 . Известны
карбо- (получают взаимод. Nb, N 2 или NH 3 с
выше 1200°С) и оксинитриды ниобия.
Tumatanggap.Ok Ang 95% ng niobium ay nakuha mula sa pyrochlore, tantalite-columbite at loparite. pagyamanin ang gravity. mga pamamaraan at, pati na rin ang electromagnet. o radiometric. , paghiwalayin ang pyrochlore at colum-bit concentrates sa nilalaman ng Nb 2 O 5 hanggang sa 60%.
Ang mga konsentrates ay naproseso sa ferroniobium o tech. Nb 2 O 5, mas madalas hanggang sa NbCl 5 at K 2 NbF 7 (tingnan). Ang metal na Niobium ay nakuha mula sa Nb 2 O 5, K 2 NbF 7 o NbCl 5.
Sa paggawa ng ferroniobium, isang halo ng pyrochlore concentrates na may Fe 2 O 3, ang pulbos na Al at pagkilos ay na-load sa mga patayo na naka-cool na bakal na bakal o tanso na tanso at gumagamit ng mga espesyal na kagamitan. fuse simulan ang exothermic. p-tions: 3Nb 2 O 5 + 10Al6Nb + + 5Al 2 O 3; Fe 2 O 3 + 2Al2Fe + Al 2 O 3. Pagkatapos ang slag ay pinatuyo, pinalamig at nakuha ang lupa. Ang output ng niobium sa ingot na may pag-load ng masa ng hanggang sa 18 tonelada ay umaabot sa 98%.
Tech. Tumanggap ng Nb 2 O 5 ang Nb at Ta mula sa mga concentrates at mga slags ng smelting ng lata sa pamamagitan ng pagkilos ng hydrofluoric na kasama ka. paglilinis at paghihiwalay ng Nb at Ta na may 100% cyclohexanone, (mas bihirang, iba pang mga extract), niobium reextraction sa pagkilos ng isang may tubig na solusyon ng NH 4 F, mula sa Nb reextract, at pagkalkula.
Ayon sa paraan ng sulpate, ang mga concentrate ay ginagamot sa H 2 SO 4 o isang halo nito kasama ang (NH 4) 2 KAYA 4 sa 150-300 ° C, nahihiwalay mula sa Ti, Nb at Ta ang pinaghiwalay at nalinis mula sa kanilang mga fluoride o oxofluoride complexes , pagkatapos ay ihiwalay ang Nb 2 O 5.
Ang paraan ng klorido ay nagsasangkot ng paghahalo ng concentrate sa, briquetting at briquettes sa baras sa 700-800 ° C o direktang pulbos na tumutok at sa asin klorido batay sa NaCl at KCl. Susunod, ang pabagu-bago ng isip Nb at Ta ay pinaghihiwalay, pinaghiwalay at linisin, at pinaghiwalay sa pagsasama ng pag-uumpon ng niobium. Minsan ang ferroniobium o basura ay chlorinated.
Ang Nb 2 O 5 ay nabawasan sa aluminyo- o carbo-thermally o sa pamamagitan ng pagpainit ng isang halo ng Nb 2 O 5 at NbC sa 1800-1900 ° C. Mag-apply din natrietermich. K 2 NbF 7 electrolytic Nb 2 O 5 o K 2 NbF 7 sa K 2 NbF 7 at. Lalo na dalisay o niobium coatings sa iba ay tumatanggap ng NbCl 5 sa temperatura na higit sa 1000 ° C.
Ang pulbos na niobium ay briquetted, sintered, at natunaw sa electric arc o electron beam. Sa mga unang yugto ng paglilinis, ginagamit din ang mga ito sa mga natupok sa KCl-NaCl.
Ito ay nagkakahalaga ng pagsisimula sa ang katunayan na ang niobium ay inextricably na nauugnay sa isang sangkap tulad ng tantalum. Ito ay sa kabila ng katotohanan na ang mga materyales na ito ay hindi natuklasan nang sabay.
Ano ang niobium?
Ano ang nalalaman ngayon tungkol sa isang sangkap bilang niobium? Ito ay isang elemento ng kemikal, na matatagpuan sa pangkat 5 ng pana-panahong talahanayan, na may isang bilang ng atom na 41, at din ng isang atomic mass na 92.9. Tulad ng maraming iba pang mga metal, ang sangkap na ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang grey-steel sheen.
Ang isa sa pinakamahalagang pisikal na mga parameter ng ito ay ang refractoriness nito. Salamat sa katangian na ito na ang paggamit ng niobium ay naging laganap sa maraming industriya. Ang natutunaw na punto ng sangkap na ito ay 2468 degrees Celsius, at ang punto ng kumukulo ay 4927 degrees Celsius.
Ang mga kemikal na katangian ng sangkap na ito ay nasa isang mataas na antas din. Ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang mataas na antas ng paglaban sa mga negatibong temperatura, pati na rin sa mga epekto ng pinaka agresibong kapaligiran.
Produksyon
Ito ay nagkakahalaga ng pagsasabi na ang pagkakaroon ng ore, na naglalaman ng elemento na Nb (niobium), ay mas malaki kaysa sa na naglalaman ng tantalum, ngunit ang problema ay ang kakulangan ng nilalaman ng elemento mismo sa mineral na ito.
Kadalasan, upang makuha ang elementong ito, isinasagawa ang isang proseso ng pagbabawas ng thermal kung saan kasangkot ang aluminyo o silikon. Bilang isang resulta ng operasyon na ito, ang mga compound ng ferroniobium at ferrotanthaloniobium ay nakuha. Kapansin-pansin na ang bersyon ng metal ng sangkap na ito ay nakuha mula sa parehong ore, ngunit ginagamit ang mas sopistikadong teknolohiya. Ang mga niibium crucibles at iba pang mga materyales na nakuha ay nailalarawan sa pamamagitan ng napakataas na katangian ng pagganap.
Mga pamamaraan para sa paggawa ng niobium
Sa kasalukuyan, ang isa sa mga pinaka-binuo na lugar para sa paghahanda ng materyal na ito ay ang aluminothermic, sodium thermal at carbothermic. Ang pagkakaiba sa pagitan ng mga uri na ito ay namamalagi din sa mga nauna na ginagamit upang maibalik ang niobium. Ipagpalagay na ang K2NbF7 ay ginagamit sa pamamaraan ng sodium thermal. Ngunit, halimbawa, kasama ang paraan ng aluminothermic, ginagamit ang niobium pentoxide.
Kung pinag-uusapan natin ang tungkol sa paraan ng paggawa ng carbothermic, kung gayon ang teknolohiyang ito ay nagsasangkot sa paghahalo ng Nb na may soot. Ang prosesong ito ay dapat maganap sa isang mataas na temperatura at daluyan ng hydrogen. Bilang resulta ng operasyon na ito, makuha ang niobium carbide. Ang ikalawang yugto ay ang daluyan ng hydrogen ay pinalitan ng isang vacuum, at pinapanatili ang temperatura. Sa ngayon, ang oxide nito ay idinagdag sa niobium carbide at ang metal mismo ay nakuha.
Mahalagang tandaan na ang niobium sa ingots ay medyo pangkaraniwan sa mga anyo ng gawaing metal. Ang produktong ito ay inilaan para sa paggawa ng mga haluang metal na nakabase sa metal, pati na rin ang iba't ibang iba pang mga semi-tapos na mga produkto.
Ang isang kawani ng materyal na ito ay maaari ring magawa, na kung saan ay nahahati sa ilang mga kategorya depende sa kadalisayan ng sangkap. Karamihan sa lahat ng mga impurities ay nakapaloob sa punong tanggapan na may label na NBSh-00. Ang klase ng NBSh-0 ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang mas mataas na pagkakaroon ng mga elemento tulad ng bakal, titanium at silikon na tantalum. Ang kategorya na may pinakamataas na rate ng mga impurities ay NBSh-1. Maaari naming idagdag ang mga niobium ingot na walang ginawang pag-uuri.
Alternatibong pamamaraan ng pagmamanupaktura
Kabilang sa mga alternatibong pamamaraan ay ang natutunaw na walang electron beam zone na natutunaw. Pinapayagan ng prosesong ito ang isang makakuha ng mga solong kristal. Ang mga niibium crucibles ay ginawa gamit ang pamamaraang ito. May kaugnayan ito sa metallurgy ng pulbos. Ginagamit ito upang makakuha muna ng isang haluang metal ng materyal na ito, at pagkatapos nito purong sample. Ang pagkakaroon ng pamamaraang ito ay humantong sa ang katunayan na ang mga patalastas para sa pagbili ng niobium ay karaniwang pangkaraniwan. Pinapayagan ng pamamaraang ito na huwag gamitin ang mineral mismo, na kung saan ay mahirap na kunin, o mag-concentrate mula dito, ngunit ang pangalawang hilaw na materyales upang makakuha ng purong metal.
Ang isa pang alternatibong pamamaraan ng paggawa ay ang niobium rolling. Ito ay nagkakahalaga na tandaan na ang karamihan sa iba't ibang mga kumpanya ay ginusto na bumili ng tumpak na mga tungkod, wire o sheet metal.
Gulong at foil
Ang foil mula sa materyal na ito ay isang medyo pangkaraniwang produkto na semi-tapos na. Ito ay ang manipis na pinagsama na sheet ng sangkap na ito. Ginagamit ito upang makagawa ng ilang mga produkto at bahagi. Ang Niobium foil ay nakuha mula sa purong hilaw na materyales sa pamamagitan ng malamig na pag-ikot ng Nb ingots. Ang mga nagresultang produkto ay nailalarawan sa pamamagitan ng naturang mga tagapagpahiwatig bilang mataas na pagtutol sa kaagnasan, agresibong kapaligiran, pati na rin ang mataas na temperatura. Ang rolled niobium at ang mga ingot nito ay nagbibigay din ng mga katangian tulad ng paglaban ng produkto, mataas na pag-agos, mahusay na proseso.
Ang mga produktong nakukuha sa paraang ito ay madalas na ginagamit sa mga nasabing larangan ng aktibidad bilang paggawa ng sasakyang panghimpapawid, agham ng rocket, gamot (operasyon), engineering sa radyo, de-koryenteng inhinyero, lakas ng nuklear, at enerhiya na nuklear. Ang niobium foil ay nakabalot sa mga coils at nakaimbak sa isang tuyo, tuyo na lugar, at din sa isang lukob na lugar mula sa makina na epekto mula sa labas.
Application sa mga electrodes at haluang metal
Ang paggamit ng niobium ay laganap. Maaari itong magamit, tulad ng kromo at nikel, bilang isang materyal na bahagi ng haluang metal na haluang ginamit upang gumawa ng mga electrodes. Dahil sa ang katunayan na ang niobium, tulad ng tantalum, ay maaaring makabuo ng superhard carbide, madalas itong ginagamit para sa paggawa ng superhard alloys. Maaari itong maidagdag na kasalukuyang sinusubukan nilang pagbutihin ang mga katangian ng mga haluang metal batay sa materyal na ito gamit ang materyal na ito.
Yamang ang niobium ay isang hilaw na materyal na may kakayahang lumikha ng mga elemento ng karbohidrat, ito, tulad ng tantalum, ay ginagamit bilang isang halo ng haluang metal sa paggawa ng bakal. Kapansin-pansin na sa loob ng mahabang panahon ang paggamit ng niobium bilang isang karumihan sa tantalum ay itinuturing na negatibong epekto. Gayunpaman, ngayon nagbago ang opinyon. Natagpuan na ang Nb ay maaaring kumilos bilang isang kahalili sa tantalum, at may mahusay na tagumpay, dahil dahil sa mas mababang atomic mass, ang isang mas maliit na halaga ng sangkap ay maaaring magamit, habang pinapanatili ang lahat ng mga dating posibilidad at epekto ng produkto.
Application sa electrical engineering
Ito ay nagkakahalaga ng pagbibigay diin na ang paggamit ng niobium, tulad ng kanyang kapatid na si tantalum, ay posible sa mga rectifier, dahil sa ang katunayan na mayroon silang pag-aari ng unipolar conductivity, iyon ay, ang mga sangkap na ito ay pumasa sa electric current sa isang direksyon lamang. Posible na gamitin ang metal na ito upang lumikha ng mga aparato tulad ng mga anod na ginagamit sa mga malalakas na generator at lampara ng amplification.
Napakahalaga na tandaan na ang paggamit ng niobium ay umabot sa lakas ng nukleyar. Sa industriya na ito, ang mga produkto mula sa sangkap na ito ay ginagamit bilang mga materyales na istruktura. Ito ay naging posible, dahil ang pagkakaroon ng Nb sa mga bahagi ay nakakagawa sa kanila na lumalaban sa init, at nagbibigay din sa kanila ng mataas na katangian ng paglaban sa kemikal.
Ang mahusay na pisikal na katangian ng metal na ito ay humantong sa malawakang paggamit nito sa rocketry, sa jet sasakyang panghimpapawid, at sa mga gas turbines.
Ang produksyon ng Niobium sa Russia
Kung pinag-uusapan natin ang tungkol sa mga reserbang mineral, pagkatapos ay may mga 16 milyong tonelada. Ang pinakamalaking larangan, na sumasakop ng humigit-kumulang na 70% ng kabuuang dami, ay matatagpuan sa Brazil. Sa Russia, ang tungkol sa 25% ng mga reserbang mineral na ito ay matatagpuan. Ang tagapagpahiwatig na ito ay itinuturing na isang makabuluhang bahagi ng lahat ng mga reserba ng niobium. Ang pinakamalaking deposito ng sangkap na ito ay nasa Eastern Siberia, pati na rin sa Malayong Silangan. Ngayon, ang kumpanya na Lovozersky GOK ay nakikibahagi sa pagkuha at paggawa ng sangkap na ito sa teritoryo ng Russian Federation. Maaari mong mapansin na ang kumpanya na Stalmag ay nakikibahagi rin sa paggawa ng niobium sa Russia. Binuo niya ang Tatar deposit ng mineral na ito, ngunit noong 2010 ito ay sarado.
Maaari mo ring idagdag na nakikibahagi ito sa paggawa ng niobium oxide. Nakukuha nila ito sa pamamagitan ng pagproseso ng loparite concentrate. Ang kumpanyang ito ay gumagawa sa pagitan ng 400 at 450 tonelada ng sangkap na ito, na ang karamihan ay na-export sa mga bansa tulad ng Estados Unidos at Alemanya. Ang bahagi ng natitirang oksiheno ay napupunta sa Chepetsk Mechanical Plant, na gumagawa ng parehong purong niobium at mga haluang metal. Ang mga makabuluhang kapasidad ay matatagpuan doon, na nagpapahintulot sa paggawa ng hanggang sa 100 tonelada ng materyal bawat taon.
Niobium metal at ang halaga nito
Sa kabila ng katotohanan na ang saklaw ng sangkap na ito ay lubos na malawak, ang pangunahing layunin ay ang espasyo at industriya ng nuklear. Para sa kadahilanang ito, ang Nb ay tumutukoy sa mga istratehikong materyales.
Ang pangunahing mga parameter na nakakaapekto sa gastos ng niobium:
- kadalisayan ng haluang metal, isang malaking bilang ng mga impurities binabawasan ang presyo;
- form ng paghahatid ng materyal;
- dami ng materyal na ibinibigay;
- lokasyon ng punto ng pagtanggap ng mineral (kailangan ng iba't ibang mga rehiyon ng iba't ibang dami ng elemento, na nangangahulugang magkakaiba ang presyo para dito).
Halimbawang listahan ng mga presyo ng materyal sa Moscow:
- ang mga gastos sa niobium ng NB-2 sa pagitan ng 420-450 rubles bawat kg;
- ang gastos ng shavings niobium mula 500 hanggang 510 rubles bawat kg;
- ang mga tatak ng tatak ng NBSh-00 ay nagkakahalaga ng 490 hanggang 500 rubles bawat kg.
Kapansin-pansin na, sa kabila ng napakalaking gastos ng produktong ito, tataas ang demand para dito.