Azərbaycanca AzərbaycancaБеларускі БеларускіDansk DanskDeutsch DeutschEspañola EspañolaFrançais FrançaisIndonesia IndonesiaItaliana Italiana日本語 日本語Қазақ ҚазақLietuvos LietuvosNederlands NederlandsPortuguês PortuguêsРусский Русскийසිංහල සිංහලแบบไทย แบบไทยTürkçe TürkçeУкраїнська Українська中國人 中國人United State United StateAfrikaans Afrikaans
Підтримка
www.wikidata.uk-ua.nina.az

Ніобій англ niobium нім Niob n Niobium n хімічний елемент символ Nb ат н 41 ат м 92 9064 Названий на честь Ніоби дочки Т

Ніобій

Ніобій

Ніобій (англ. niobium, нім. Niob n, Niobium n) — хімічний елемент, символ Nb, ат. н. 41; ат.м. 92,9064. Названий на честь Ніоби — дочки Тантала. Світло-сірий блискучий пластичний метал. Хімічно неактивний. Густина 8,570; tплав 2500 °С, tкип 4927 °С. При взаємодії з галогенами утворює галогеніди. Ніобій — літофільний елемент, пов'язаний із гранітними, нефелін-сієнітовими, ультраосновними лужними породами і карбонатитами. Його кларк у земній корі 2•10−3% мас. Тісно асоціює з Та, утворюючи спільно з ним понад 50 мінералів. Найважливіші мінерали: група колумбіту-танталіту (Fe, Mn) (Nb, Ta)2O6, пірохлор (Ca, Na) (Nb, Ta, Ti)2O6(OH, F), лопарит (Na, Ce, Ca)2(Ti, Nb, Ta)O3.

Ніобій (Nb)
Атомний номер 41
Зовнішній вигляд простої речовини біло-блакитний, м'який метал
image
Властивості атома
Атомна маса (молярна маса) 92,90638 а.о.м. (г/моль)
Радіус атома 146 пм
Енергія іонізації (перший електрон) 663,6(6,88) кДж/моль (еВ)
Електронна конфігурація [Kr] 4d4 5s1
Хімічні властивості
Ковалентний радіус 134 пм
Радіус іона (+5e)69 пм
Електронегативність (за Полінгом) 1,6
Електродний потенціал 0
Ступені окиснення +5, +4, +3, +2, +1
Термодинамічні властивості
Густина 8,57 г/см³
Молярна теплоємність 0,268 Дж/(К·моль)
Теплопровідність 53,7 Вт/(м·К)
Температура плавлення 2741 К
Теплота плавлення 26,8 кДж/моль
Температура кипіння 5015 К
Теплота випаровування 680 кДж/моль
Молярний об'єм 10,8 см³/моль
Кристалічна ґратка
Структура ґратки кубічна
об'ємноцентрована
Період ґратки 3,3 Å
Відношення с/а n/a
Температура Дебая 230 К
H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
* La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
image Ніобій у Вікісховищі

Історія

У 1801 р. англійський хімік Чарльз Гатчет із мінералу, знайденого в Колумбії, уперше виділив оксид нового елемента, названий колумбієм. У 1802 р. шведський хімік А. Екеберґ виділив схожий оксид іншого елемента, названого танталом. Обидва елементи вважалися ідентичними, але в 1844 р. Г. Розе довів, що у всіх мінералах поряд з танталом присутній ще один елемент, вельми близький до нього за властивостями, який був ним названий ніобієм. Колумбіт Гатчета виявився сумішшю ніобію і танталу, але назва колумбіт аж до 1949 р. зберігалася за ніобієм, поки не було прийняте рішення залишити за елементом назву ніобій. Метод розділення ніобію і танталу був знайдений лише у 1866 році Жаном Шарлем Галісардом Маріньяком, і базувався на різній розчинності фторидів цих металів у воді.

Властивості

Фізичні властивості

image
Кристали ніобію.

Густина 8,570; tплав 2500 °С (шосте місце серед усіх металів за тугоплавкістю, після вольфраму, ренію, осмію, танталу і молібдену), tкип 4927 °С. Пластичний, зберігає міцність при високих температурах. Світло-сірий блискучий метал.

Кристалічна ґратка — об'ємноцентрована кубічна з періодом 329,41 пм. Лінійний коефіцієнт розширення — 7,2×10−6 К−1. Модуль Юнга — 130 ГПа, межа плинності — 273 МПа, модуль зсуву — 50 ГПа.

Питомий опір — 15,24×10−8Ом·м. Енергії іонізації для першого, другого, третього електрона — 6,88 еВ, 13,9 еВ і 28,1 еВ відповідно. Критична температура — 9,22 К. З добавками Ti, Sn, Al, Ge переходить у надпровідний стан за порівняно високих температур до 23 К.

Хімічні властивості

За хімічними властивостями близький до танталу, тому вони часто зустрічаються спільно. Хімічно слабоактивний. Ніобій надзвичайно стійкий на холоді і при невеликому нагріванні до дії багатьох агресивних середовищ, у тому числі і кислот. Ніобій розчиняє тільки плавикова кислота, її суміш з азотною кислотою і луги. Інші кислоти-окиснювачі пасивують ніобій, вкриваючи його захисною плівкою оксиду. Товщина цього шару збільшується при зростанні температури. Амфотерний.

Реагує з галогенами, азотом, воднем.

При гідролізі оксиду ніобію Nb2O5 утворюються гідрати Nb2O5·nH2O, що також відомі під назвою ніобієві кислоти. Найпростіші з них — метаніобієва кислота HNbO3 і ортоніобієва H3NbO4. Солі цих кислот називають ніобатами.

У сполуках може мати ступені окиснення від +1 до +5 (найхарактерніша +5).

Ізотопи

Весь природний ніобій представлений одним ізотопом, 93Nb. Крім нього відомий 51 ізотоп ніобію з масовими числами від 81 до 115, 17 з яких — метастабільні. Найстійкіший з радіоактивних ізотопів ніобію, 92Nb, має період напіврозпаду 34,7 мільйонів років. Також великі періоди напіврозпаду мають 94Nb (20300 років) і 91Nb(680 років). Найважливішим радіоактивним ізотопом є 95Nb з періодом напіврозпаду 35 днів.

Отримання

Найважливіші мінерали: група колумбіту-танталіту (Fe, Mn) (Nb, Ta)2O6, пірохлор (Ca, Na) (Nb, Ta, Ti)2O6(OH, F), лопарит (Na, Ce, Ca)2(Ti, Nb, Ta)O3. Сполуки ніобію містить також маріуполіт.

Їх переробляють алюмо- або силікотермічним відновленням на силікомарганець (40-60 % Nb) і . Металевий ніобій отримують з рудних концентратів за складною технологією в три стадії:

  1. розщеплення концентрату,
  2. розділення ніобію і танталу та отримання їх чистих хімічних сполук,
  3. відновлення та рафінування металевого ніобію та його сплавів. Основні промислові методи виробництва Nb і сплавів — алюмотермічний, натрійтермічний, карботермічний:
    із суміші Nb2O5 і сажі спочатку отримують при 1800 ° C в атмосфері водню карбіди, потім із суміші карбідів і пентаокису при 1800—1900° С у вакуумі — метал.

Для одержання сплавів ніобію в цю суміш додають оксиди легуючих металів;
За іншим варіантом ніобій відновлюють при високій температурі у вакуумі безпосередньо з Nb2O5 сажею.
Натрійтермічним способом ніобій відновлюють натрієм з K2NbF7,
Алюмінотермічним — алюмінієм з Nb2O5.
Компактний метал (злиток) виробляють методами порошкової металургії, спікаючи пресовані з порошків таблетки у вакуумі при 2300° C або електроннопроменевою і вакуумною дугового плавкою;
Монокристали ніобію високої чистоти — отримують електроннопроменевою зонною плавкою.

Застосування

Ніобій входить до багатьох жаро- та корозійностійких сплавів і жароміцних сталей. Ніобій і його сплави використовують як конструкційні матеріали для деталей реактивних двигунів, ракет, газових турбін, хімічної апаратури, електронних приладів, електричних конденсаторів, надпровідних пристроїв.

Ніобій широко використовують у вигляді фероніобію як добавку до нержавіючих сталей. Невеликий поперечний перетин захоплення теплових нейтронів (1,1 барн) робить його перспективним конструкційним матеріалом для ядерних реакторів. Ніобати широко застосовують як сегнетоелектрики, п'єзоелектрики, лазерні матеріали. Чорна металургія споживає у вигляді фероніобію до 90 % світового виробництва ніобію. Ніобій використовують як легуючий метал для різних марок сталі, зокрема, сталі марки HSLA. До 10 % ніобію у вигляді чистого металу (порошок, зливки, прокат), а також у вигляді хімічних сполук використовують в інших галузях промисловості: у радіоелектронній (конденсатори), в авіаційній та ракетній (турбінні лопаті двигунів нового покоління, обшивка ракет, тощо), в атомній енергетиці (захисні оболонки уранових тепловиділяючих елементів енергетичних реакторів).

Карбід ніобію використовують для виробництва твердих сплавів для виготовлення ріжучих інструментів. Деякі сполуки ніобію (солі, оксиди) використовують в органічному синтезі як каталізатори, а також у виробництві спеціального скла.

Ринок ніобієвих продуктів

Див. докладніше: Ринок ніобієвих продуктів

Світовий ринок ніобієвих продуктів є виключно монополізованим з абсолютним домінуванням бразильської компанії Companhia Brasileira de Metalurgia e Mineração (CBMM). Розробка найбільшого в світі родовища ніобію Араша з високоякісними та технологічними пірохлоровими рудами, налагоджене виробництво дозволяє CBMM утримувати монопольну позицію. На базі родовища створено гірничо-металургійний комплекс у складі кар'єра, збагачувальної фабрики та заводів, які переробляють пірохлорові концентрати на фероніобій стандартного сорту, та інші ніобієві продукти.

Див. також

Примітки

  1. A Course In Thermodynamics, Volume 2(англ.)
  2. Петрянов-Соколов, 1983, с. 511.
  3. Poole, 2004, с. 882.
  4. Петрянов-Соколов, 1983, с. 508.
  5. ниобий(рос.)
  6. Isotopes of the Element Niobium(англ.)
  7. Боярко Г. Ю. Динамика мирового производства и товарных потоков ниобиевого сырья // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. — Томск, 2019. — Т. 330. — № 10. — С. 216—229. Paraiso- Fo O.D.S., Fuccio R., Betz E.W. Mining, ore preparation and niobium-based materials production at Arax, Brazil // High Temperature Materials and Processes. — 1993. — V 11. — No 1–4. — P. 119—138.

Посилання

  • Хирургические шовные материалы(рос.)

Література

Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет

Niobij angl niobium nim Niob n Niobium n himichnij element simvol Nb at n 41 at m 92 9064 Nazvanij na chest Niobi dochki Tantala Svitlo sirij bliskuchij plastichnij metal Himichno neaktivnij Gustina 8 570 tplav 2500 S tkip 4927 S Pri vzayemodiyi z galogenami utvoryuye galogenidi Niobij litofilnij element pov yazanij iz granitnimi nefelin siyenitovimi ultraosnovnimi luzhnimi porodami i karbonatitami Jogo klark u zemnij kori 2 10 3 mas Tisno asociyuye z Ta utvoryuyuchi spilno z nim ponad 50 mineraliv Najvazhlivishi minerali grupa kolumbitu tantalitu Fe Mn Nb Ta 2O6 pirohlor Ca Na Nb Ta Ti 2O6 OH F loparit Na Ce Ca 2 Ti Nb Ta O3 Niobij Nb Atomnij nomer 41Zovnishnij viglyad prostoyi rechovini bilo blakitnij m yakij metalVlastivosti atomaAtomna masa molyarna masa 92 90638 a o m g mol Radius atoma 146 pmEnergiya ionizaciyi pershij elektron 663 6 6 88 kDzh mol eV Elektronna konfiguraciya Kr 4d4 5s1Himichni vlastivostiKovalentnij radius 134 pmRadius iona 5e 69 pmElektronegativnist za Polingom 1 6Elektrodnij potencial 0Stupeni okisnennya 5 4 3 2 1Termodinamichni vlastivostiGustina 8 57 g sm Molyarna teployemnist 0 268 Dzh K mol Teploprovidnist 53 7 Vt m K Temperatura plavlennya 2741 KTeplota plavlennya 26 8 kDzh molTemperatura kipinnya 5015 KTeplota viparovuvannya 680 kDzh molMolyarnij ob yem 10 8 sm molKristalichna gratkaStruktura gratki kubichna ob yemnocentrovanaPeriod gratki 3 3 AVidnoshennya s a n aTemperatura Debaya 230 KH He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Niobij u VikishovishiIstoriyaU 1801 r anglijskij himik Charlz Gatchet iz mineralu znajdenogo v Kolumbiyi upershe vidiliv oksid novogo elementa nazvanij kolumbiyem U 1802 r shvedskij himik A Ekeberg vidiliv shozhij oksid inshogo elementa nazvanogo tantalom Obidva elementi vvazhalisya identichnimi ale v 1844 r G Roze doviv sho u vsih mineralah poryad z tantalom prisutnij she odin element velmi blizkij do nogo za vlastivostyami yakij buv nim nazvanij niobiyem Kolumbit Gatcheta viyavivsya sumishshyu niobiyu i tantalu ale nazva kolumbit azh do 1949 r zberigalasya za niobiyem poki ne bulo prijnyate rishennya zalishiti za elementom nazvu niobij Metod rozdilennya niobiyu i tantalu buv znajdenij lishe u 1866 roci Zhanom Sharlem Galisardom Marinyakom i bazuvavsya na riznij rozchinnosti ftoridiv cih metaliv u vodi VlastivostiFizichni vlastivosti Kristali niobiyu Gustina 8 570 tplav 2500 S shoste misce sered usih metaliv za tugoplavkistyu pislya volframu reniyu osmiyu tantalu i molibdenu tkip 4927 S Plastichnij zberigaye micnist pri visokih temperaturah Svitlo sirij bliskuchij metal Kristalichna gratka ob yemnocentrovana kubichna z periodom 329 41 pm Linijnij koeficiyent rozshirennya 7 2 10 6 K 1 Modul Yunga 130 GPa mezha plinnosti 273 MPa modul zsuvu 50 GPa Pitomij opir 15 24 10 8Om m Energiyi ionizaciyi dlya pershogo drugogo tretogo elektrona 6 88 eV 13 9 eV i 28 1 eV vidpovidno Kritichna temperatura 9 22 K Z dobavkami Ti Sn Al Ge perehodit u nadprovidnij stan za porivnyano visokih temperatur do 23 K Himichni vlastivosti Za himichnimi vlastivostyami blizkij do tantalu tomu voni chasto zustrichayutsya spilno Himichno slaboaktivnij Niobij nadzvichajno stijkij na holodi i pri nevelikomu nagrivanni do diyi bagatoh agresivnih seredovish u tomu chisli i kislot Niobij rozchinyaye tilki plavikova kislota yiyi sumish z azotnoyu kislotoyu i lugi Inshi kisloti okisnyuvachi pasivuyut niobij vkrivayuchi jogo zahisnoyu plivkoyu oksidu Tovshina cogo sharu zbilshuyetsya pri zrostanni temperaturi Amfoternij Reaguye z galogenami azotom vodnem Pri gidrolizi oksidu niobiyu Nb2O5 utvoryuyutsya gidrati Nb2O5 nH2O sho takozh vidomi pid nazvoyu niobiyevi kisloti Najprostishi z nih metaniobiyeva kislota HNbO3 i ortoniobiyeva H3NbO4 Soli cih kislot nazivayut niobatami U spolukah mozhe mati stupeni okisnennya vid 1 do 5 najharakternisha 5 Izotopi Ves prirodnij niobij predstavlenij odnim izotopom 93Nb Krim nogo vidomij 51 izotop niobiyu z masovimi chislami vid 81 do 115 17 z yakih metastabilni Najstijkishij z radioaktivnih izotopiv niobiyu 92Nb maye period napivrozpadu 34 7 miljoniv rokiv Takozh veliki periodi napivrozpadu mayut 94Nb 20300 rokiv i 91Nb 680 rokiv Najvazhlivishim radioaktivnim izotopom ye 95Nb z periodom napivrozpadu 35 dniv OtrimannyaNajvazhlivishi minerali grupa kolumbitu tantalitu Fe Mn Nb Ta 2O6 pirohlor Ca Na Nb Ta Ti 2O6 OH F loparit Na Ce Ca 2 Ti Nb Ta O3 Spoluki niobiyu mistit takozh mariupolit Yih pereroblyayut alyumo abo silikotermichnim vidnovlennyam na silikomarganec 40 60 Nb i Metalevij niobij otrimuyut z rudnih koncentrativ za skladnoyu tehnologiyeyu v tri stadiyi rozsheplennya koncentratu rozdilennya niobiyu i tantalu ta otrimannya yih chistih himichnih spoluk vidnovlennya ta rafinuvannya metalevogo niobiyu ta jogo splaviv Osnovni promislovi metodi virobnictva Nb i splaviv alyumotermichnij natrijtermichnij karbotermichnij iz sumishi Nb2O5 i sazhi spochatku otrimuyut pri 1800 C v atmosferi vodnyu karbidi potim iz sumishi karbidiv i pentaokisu pri 1800 1900 S u vakuumi metal Dlya oderzhannya splaviv niobiyu v cyu sumish dodayut oksidi leguyuchih metaliv Za inshim variantom niobij vidnovlyuyut pri visokij temperaturi u vakuumi bezposeredno z Nb2O5 sazheyu Natrijtermichnim sposobom niobij vidnovlyuyut natriyem z K2NbF7 Alyuminotermichnim alyuminiyem z Nb2O5 Kompaktnij metal zlitok viroblyayut metodami poroshkovoyi metalurgiyi spikayuchi presovani z poroshkiv tabletki u vakuumi pri 2300 C abo elektronnopromenevoyu i vakuumnoyu dugovogo plavkoyu Monokristali niobiyu visokoyi chistoti otrimuyut elektronnopromenevoyu zonnoyu plavkoyu ZastosuvannyaNiobij vhodit do bagatoh zharo ta korozijnostijkih splaviv i zharomicnih stalej Niobij i jogo splavi vikoristovuyut yak konstrukcijni materiali dlya detalej reaktivnih dviguniv raket gazovih turbin himichnoyi aparaturi elektronnih priladiv elektrichnih kondensatoriv nadprovidnih pristroyiv Niobij shiroko vikoristovuyut u viglyadi feroniobiyu yak dobavku do nerzhaviyuchih stalej Nevelikij poperechnij peretin zahoplennya teplovih nejtroniv 1 1 barn robit jogo perspektivnim konstrukcijnim materialom dlya yadernih reaktoriv Niobati shiroko zastosovuyut yak segnetoelektriki p yezoelektriki lazerni materiali Chorna metalurgiya spozhivaye u viglyadi feroniobiyu do 90 svitovogo virobnictva niobiyu Niobij vikoristovuyut yak leguyuchij metal dlya riznih marok stali zokrema stali marki HSLA Do 10 niobiyu u viglyadi chistogo metalu poroshok zlivki prokat a takozh u viglyadi himichnih spoluk vikoristovuyut v inshih galuzyah promislovosti u radioelektronnij kondensatori v aviacijnij ta raketnij turbinni lopati dviguniv novogo pokolinnya obshivka raket tosho v atomnij energetici zahisni obolonki uranovih teplovidilyayuchih elementiv energetichnih reaktoriv Karbid niobiyu vikoristovuyut dlya virobnictva tverdih splaviv dlya vigotovlennya rizhuchih instrumentiv Deyaki spoluki niobiyu soli oksidi vikoristovuyut v organichnomu sintezi yak katalizatori a takozh u virobnictvi specialnogo skla Rinok niobiyevih produktivDiv dokladnishe Rinok niobiyevih produktiv Svitovij rinok niobiyevih produktiv ye viklyuchno monopolizovanim z absolyutnim dominuvannyam brazilskoyi kompaniyi Companhia Brasileira de Metalurgia e Mineracao CBMM Rozrobka najbilshogo v sviti rodovisha niobiyu Arasha z visokoyakisnimi ta tehnologichnimi pirohlorovimi rudami nalagodzhene virobnictvo dozvolyaye CBMM utrimuvati monopolnu poziciyu Na bazi rodovisha stvoreno girnicho metalurgijnij kompleks u skladi kar yera zbagachuvalnoyi fabriki ta zavodiv yaki pereroblyayut pirohlorovi koncentrati na feroniobij standartnogo sortu ta inshi niobiyevi produkti Div takozhNiobiyevi rudi Resursi i zapasi tantalu Resursi i zapasi niobiyu Flotaciya tantalo niobiyevih rudPrimitkiA Course In Thermodynamics Volume 2 angl Petryanov Sokolov 1983 s 511 Poole 2004 s 882 Petryanov Sokolov 1983 s 508 niobij ros Isotopes of the Element Niobium angl Boyarko G Yu Dinamika mirovogo proizvodstva i tovarnyh potokov niobievogo syrya Izvestiya Tomskogo politehnicheskogo universiteta Inzhiniring georesursov Tomsk 2019 T 330 10 S 216 229 Paraiso Fo O D S Fuccio R Betz E W Mining ore preparation and niobium based materials production at Arax Brazil High Temperature Materials and Processes 1993 V 11 No 1 4 P 119 138 PosilannyaHirurgicheskie shovnye materialy ros LiteraturaGlosarij terminiv z himiyi uklad J Opejda O Shvajka In t fiziko organichnoyi himiyi ta vuglehimiyi im L M Litvinenka NAN Ukrayini Doneckij nacionalnij universitet Don Veber 2008 738 s ISBN 978 966 335 206 0 Mala girnicha enciklopediya u 3 t za red V S Bileckogo D Donbas 2007 T 2 L R 670 s ISBN 57740 0828 2 Encyclopedic Dictionary of Condensed Matter Physics Charles P Poole Jr 1 San Diego Academic Press 2004 1672 s ISBN 9780080545233 Vodorod palladij Populyarnaya biblioteka himicheskih elementov I V Petryanov Sokolov 3 M Nauka 1983 T 1 559 s Shpilovij L V Bileckij V S Shpilovij K L Zbagachennya niobiyevih rud monografiya Za red V S Bileckogo K Vidavnicvo FOP Halikov R H 2021 160 s

Дата публікації:
Топ