Плотность ниобия: Ниобий. Свойства, применение, химический состав, марки

alexxlab | 18.03.2019 | 0 | Разное

Содержание

Ниобий. Свойства, применение, химический состав, марки

Нихром

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Фехраль

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Нихром в изоляции

Продукция

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Титан

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Вольфрам

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Молибден

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Кобальт

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Термопарная проволока

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Провода термопарные

Продукция

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Никель

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Монель

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Константан

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Мельхиор

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Твердые сплавы

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Порошки металлов

Продукция

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Нержавеющая сталь

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Жаропрочные сплавы

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Ферросплавы

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Олово

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Тантал

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Ниобий

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Ванадий

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Хром

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Рений

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Прецизионные сплавы

Продукция

Описание

Магнитомягкие

Магнитотвердые

С заданным ТКЛР

С заданной упругостью

С высоким эл. сопротивлением

Сверхпроводники

Термобиметаллы

Ниобий сочетает в себе множество полезных физических, механических и технологических свойств, которые определяют его применение от металлургии до ядерной физики. На странице представлено описание данного металла: физические, химические свойства, области применения, марки, виды продукции.

Основные сведения

Ниобий (Nb) – химический элемент V группы периодической системы, атомный номер 41, атомная масса 92,90. Блестящий серебристо-серый металл, относящийся к классу тугоплавких. Имеет плотность 8,57 г/см3, температуру плавления tпл. = 2468 °С, температуру кипения tкип. = 4742 °С. Обладает хорошей прочностью, твердостью и пластичностью.

Описываемый химический элемент относится к редким тугоплавким металлам. В рудах всегда присутствует совместно с танталом. Основные минералы – колумбит-танталит, лопарит, пирохлор.

История открытия

Открытие ниобия было сделано английским ученым Чарльзом Хэтчетом в 1801 г. Тогда этот металл получил название “колумбий”. До 1844 г. считалось, что Ta и Nb являются одним и тем же элементом. Получить Nb в чистом виде удалось лишь в конце XIX века. Это было сделано французским химиком Анри Муассаном путем восстановления оксида ниобия углеродом в электропечи.

Свойства ниобия

Физические свойства


СвойствоЗначение
Атомный номер41
Атомная масса, а.е.м92,90
Радиус атома, пм146
Плотность, г/см³8,57
Молярная теплоемкость, Дж/(K·моль)22,44
Теплопроводность, Вт/(м·K)53,7
Температура плавления, °С2468
Температура кипения, °С4742
Теплота плавления, кДж/моль26,8
Теплота испарения, кДж/моль680
Молярный объем, см³/моль10,8
Группа металловТугоплавкий металл

Химические свойства


СвойствоЗначение
Ковалентный радиус, пм164
Радиус иона, пм(+5e) 69
Электроотрицательность (по Полингу)1,6
Электродный потенциал0
Степени окисления5, 4, 3, 2, 1

Марки ниобия и сплавов

Промышленное применение находит ка чистый ниобий, не содержащий никаких легирующих элементов, так и сплавы на его основе.
  • Нб1 – ниобий высокой чистоты с количеством Nb – 99,84%; поставляется в виде слитков.
  • НбШ00, НбШ0, НбШ1 – чистый ниобий в виде штабиков, содержание Nb составляет 99,77%, 99,56%, 99,37% соответственно.
  • НбП, НбП-а, НбП-б – чистый ниобий в виде порошка.
  • ВН1, ВН2, ВН2АЭ – сплавы ниобия с молибденом; молибденом и цирконием. Первая марка содержит в своем составе 3,8-52% Mo, вторая – 3,5-4,7% Mo и 0,5-0,9% Zr.
  • НбЦ, НбЦУ, Нб5В2МЦ, Нб10В2МЦ, Нб10В5МЦУ – группа сплавов на основе ниобия, в состав которых в разных количествах входят вольфрам, молибден, цирконий, углерод.

Достоинства / недостатки

    Достоинства:
  • имеет высокую температуру плавления;
  • стоек к коррозии во многих химически агрессивных средах;
  • имеет хорошие технологические и механические свойства – хорошая пластичность и свариваемость, прочность.
    Недостатки:
  • относительно небольшой процент содержания в земной коре;
  • достаточно высокая стоимость (дешевле, чем тантал, но существенно дороже вольфрама и молибдена).

Области применения ниобия

Основные направления использования металла следующие:
  • химическая и атомная промышленность;
  • металлургия;
  • электроника;
  • ядерная физика;
  • авиастроение.
Высокая прочность и хорошая стойкость к коррозии в том числе и при высоких температурах позволяют применять ниобий в качестве конструкционного материала. Подобное использование характерно для изготовления деталей летательных аппаратов, труб и контейнеров для передачи и хранения жидких металлов, оболочек для радиоактивных тепловыделяющих элементов.

Nb – распространенный легирующий элемент, который позволяет существенно улучшать свойства содержащих его сталей и сплавов. Nb передает в легируемые материалы прочность, коррозионную стойкость, тугоплавкость.

Рассматриваемый металл также применяется в изготовлении конденсаторов – важных элементов электронной промышленности. По своим характеристикам ниобиевые конденсаторы уступают танталовым, однако имеют существенно меньшую цену.

Соединения ниобия Nb3Sn, Nb3Ge, NbN и NbTi применяются для производства сверхпроводников. Такие свойства востребованы в научном оборудовании, используемом, например, в физических экспериментах.

Продукция из ниобия

Современное промышленное производство предлагает практически полный спектр стандартных заготовок, активно используемых в различных областях. Из круглого проката можно выделить ниобиевую проволоку, пруток и трубу. Плоский прокат представляет ниобиевая фольга и лента, листы, полосы. К исходному сырью можно отнести порошок ниобия, который занимает основополагающее место в цепочке производства изделий из данного металла.

Физические свойства ниобия Nb при различных температурах

Приведены физические свойства ниобия Nb в зависимости от температуры в диапазоне от -223 до 2527°С. Рассмотрены следующие свойства твердого и жидкого ниобия:

  • плотность ниобия d;
  • удельная массовая теплоемкость Cp;
  • коэффициент температуропроводности a;
  • коэффициент теплопроводности λ;
  • удельное электрическое сопротивление ρ;
  • коэффициент линейного теплового расширения α.

Физические свойства ниобия по-разному зависят от температуры. Ее изменение оказывает наибольшее влияние на удельное электрическое сопротивление ниобия. Например, при повышении температуры этого металла с 0°С до точки плавления, его удельное сопротивление увеличивается более чем в 8 раз (до величины 109·10-8 Ом·м).

Ниобий представляет собой пластичный тугоплавкий металл с температурой плавления 2477°С и плотностью 8570 кг/м3 (при 20°С). Температура кипения ниобия равна 4744°С, структура решетки объемно центрированная кубическая с периодом 0,33 нм.

Плотность ниобия уменьшается при нагревании. Ниобий в расплавленном состоянии имеет плотность существенно ниже, чем в твердом: при температуре 2477°С плотность жидкого ниобия равна 7580 кг/м3.

Удельная теплоемкость ниобия при комнатной температуре равна 268 Дж/(кг·град) и при нагревании увеличивается. Отметим, что при плавлении величина этого физического свойства ниобия изменяется незначительно, а в жидком состоянии его удельная теплоемкость в 1,7 раза больше классического значения 3R.

Теплопроводность ниобия при 0°С равна 48 Вт/(м·град), она близка по величине теплопроводности углеродистых сталей. Температурная зависимость коэффициента теплопроводности ниобия характеризуется пологим минимумом в области комнатных температур и положительным температурным коэффициентом — выше 230°С. При приближении к точке плавления ниобия его теплопроводность возрастает.

Температуропроводность ниобия также имеет пологий минимум вблизи комнатных температур и далее пологий максимум при 900…1500°С. Коэффициент теплового линейного расширения ниобия относительно других металлов имеет довольно низкое значение. Он сравним по значению с коэффициентом расширения таких металлов, как вольфрам, иридий и молибден.

Физические свойства ниобия таблица
t, °Cd,
кг/м3
Cp,
Дж/(кг·град)
a·106,
м2
λ,
Вт/(м·град)
ρ·108,
Ом·м
α·106,
K-1
-223992,27
-17320232,14,24,77
-7325424,532,69,716,39
026523,94813,46,91
27857026823,753,514,77,07
127855027423,555,119,57,3
227853028023,957,123,87,5
327851028523,957,927,77,7
427849028923,958,631,47,9
52784702932459,534,98,09
627845029724,260,838,28,25
727843030124,562,241,68,41
927838031124,764,347,98,71
112783203222570548,99
132782603352569,2609,27
152782003502571,765,99,55
1727814036624,673,371,89,83
192780803842474,577,610,11
212780204042477,883,310,39
2327796042621,773,689
247775804501865109
252745017,8

Источники:

  1. Лариков Л.Н., Юрченко Ю.Ф. Тепловые свойства металлов и сплавов.
  2. В.Е. Зиновьев. Теплофизические свойства металлов при высоких температурах.

Физические и химические свойства Ниобия.

Ниобий – один из самых тугоплавких металлов.В середине 16 века в Северной Америке был обнаружен тяжелый черный минерал с золотистыми прожилками слюды. Его переслали в Англию, где минерал пролежал почти 150 лет в Британском музее. В 1801 году исследованием его занялся химик Хатчет, который обнаружил в нем железо и какое-то неизвестное вещество со свойствами кислотного окисла. Хатчет назвал новый элемент колумбием, а минерал колумбитом, по месту его нахождения.Через год, в 1802 году, шведский исследователь Экеберг нашел в некоторых скандинавских и финских минералах еще одно новое вещество, названное им танталом. Это название было дано в честь одного из героев греческой мифологии. Тантал оказался по своим свойствам очень близок к колумбию, поэтому многие ученые утверждали, что колумбий и тантал – одно и то же.Фактически и Хатчет и Экеберг открывали смесь тантала и колумбия, в которой преобладал в одном случае колумбий, а в другом – тантал. Некоторая ясность была внесена лишь в 1844 году, когда Розе открыл в одном минерале два элемента – и тантал и колумбий, которому он дал имя ниобий. Чистый тантал был впервые получен в 1903 году, а чистый ниобий – еще позднее.Ниобий, подобно ванадию, относят к V группе периодической системы. Однако, в отличие от ванадия, ниобий значительно труднее восстанавливается до низших степеней валентности.Поэтому приходится иметь дело с их пятивалентным соединением, как наиболее устройчивым, что следует из строения электронных оболочек атомов: ниобий – 2,8,18,12,1.Металлический ниобий напоминает по внешнему виду платину. Микротвердость металлического ниобия 88 кг/мм2.

Основные характеристики ниобия:

 

Порядковый номер 41
Атомный вес 92,91
Плотность 8,5
Радиус атома 1,46
Радиус пятивалентного иона 0,69
Электросопротивление 15,22*10-5
Температура плавления 2497

 

 

Наиболее ценным свойством, определяющим применение ниобия, является в первую очередь его исключительная устойчивость по отношению к кислотам: ниобий не растворяется в царской водке и концентрированной азотной кислоте.Концентрированная серная кислота при нагревании полностью растворяет ниобий. Ниобий растворяется в смеси азотной и плавиковой кислот, но отдельно плавиковая кислота медленно действует на ниобий.Растворы щелочей почти не действуют на ниобий. С расплавленными щелочами ниобий взаимодействует образуя соли- ниобаты. Совершенно не действуют на ниобий расплавы некоторых солей и различные органические соединения. Друое особенное и важное свойство металлического ниобия явялестя способность поглощать газы – водород, азот и другие -с образованием соответствующих твердых растворов, являющихся фазами внедрения. Ниобий способен образовывать гидриды. В системе Nb-H обнаружено только одно химическое соединение именно NbH. Растворимость водорода в ниобии резко падает с повышением температуры.Это показано на графике слева

 

Ниобий растворяет также кислород в количестве до 0,8% по весу. Растворимость в ниобии при различных температурах подробно изучал Стейболт, показавший ход изменения твердости с увеличением содержания кислорода в металле. По- видимому часть кислорода находится в металле в виде твердого раствора, а часть образует окисел; изучение системы ниобий- кислород особенно важно в связи с исследованиями по применению этих металлов в качестве жаростойкого трудноплавкого конструкционного материала. Ниобий и тантал образуют сплавы со многими металлами.Изучению этих сплавов уделяется сейчас особое внимание в связи с тем, что многие из них обладают особо ценными качествами и имеют поэтому большое практическое значение.

 

В отличие от своего аналога ванадия – ниобий значительно менее склонен к переходу в низшие валентные состояния, а тантал вообще не известен в растворе валентности ниже 5. Поэтому восстановление ниобия и тантала до металлов электролизом водных растворов мало вероятно. Ниобий, однако, можно восстановить до 4-валентного при электролизе с ртутным катодом или амальгамой цинка. Этим пользуются в аналитических целях, титруя восстановленный ниобий перманганатом или восстанавливая ниобий перед гидролитическим осаждением тантала с целью его отделения от ниобия.По последним данным, электролизом сернокислых растворов ниобия можно отделить его от тантала, пользуясь тем, что восстановленный ниобий осаждается из раствора при добавлении сульфата аммония в виде соли предполагаемого состава, содержащего трех- и четырехвалентный нибоий в отношении  1:2.

Электролизом пользуются также для выделения индикаторов количеств радиоактивных изотопов ниобия.Восстановить ниобий до металла удается электролизом расплавов. Полярографическое поведение ниобия изучалось неоднократно, но широкого практического применения пока не получило. Некоторые исследователи считают, что волны, наблюдаемые в кислых растворах ниобия, носят каталитический характер, так как их высота значительно больше теоретической.

В соответствии со своим положением в периодической системе ниобий образует окислы кислотного характера. По сравнению с ванадием – его высшим аналогом – ниобий имеет ярко выраженные кислотные свойства. Однако в природе они встречаются только в виде солей своих кислот, в связи с чем за ними долгое время сохранялось название земельных кислот или “кислых земель”

Пятиокись Nb2O5 предстаялет собой белые мелкокристаллические порошки, практически нерастворимые в воде и весьма тугоплавкие. Nb2O5 получается при непосредственном окислении металлического ниобия. Порошкообразный металлический ниобий сгорает в токе кислорода до пятиокиси уже при 400 °C. Теплота образования составляет 455,2 ккал/моль.Ниобий также образует комплексные соединения различного типа, в частности с органическими кислотами.Ниобий входит также во внешнюю сферу некоторых гетерополикислот, например фосфорномолибденовой и силикомолибденовой, что необходимо учитывать при колориметрическом определении кремния и фосфора при помощи этих соединений в присутствии ниобия. В связи с необходимостью получения металлического ниобия высокой частоты возник интерес к его йодиду. Йодиды ниобия и тантала могут быть получены путем обменной реакции между йодидами алюминия или кремния и хлоридами ниобия и тантала при 300-400 °C. По последним данным йодид ниобия представляет собой кристаллы с бронзовым блеском, легко гидролизующиеся водой и влагой воздуха, не плавящиеся и не улетучивающиеся при температурах до 300 °C.Ниобий и тантал образуют карбиды различного состава. Монокарбиды ниобия и тантала применяются для изготовления некоторых марок твердых сплавов, для нагревательных элементов различных высокотемпературных установок и для некоторых других целей. Купить ниобий по самой низкой цене можно перейдя по ссылкам ниже.

Пентафториды ниобия.

Пентафториды ниобия – сильные льюисовы кислоты, они катализируют реакции Фриделя – Крафтса и образуют аддукты ниобия с самыми различными нейтральными и анионными соединениями. В отличие от подобных реакций других пентагалогенидов ниобия эти реакции, как правило, являются реакциями присоединения; замещение галогена в молекуле пентафторида или изменение валентности центрального атома металла происходит редко. Температура плавления пентафторидов ниобия самая разная.Вязкость расплавленных пентафторидов ниобия почти в 250 раз превышают вязкость воды при этих же температурных условиях, что указывает на высокую степень ассоциации молекул в расплавах.

Применение ниобия

Использовать ниобий в качестве легирующего элемента было хорошей идеей. Сталь, легированная ниобием была основательно защищена от коррозии и влияния внешних факторов. Износоустойчивость легированной ниобием стали повышается и при этом она не теряет своих антикоррозионных свойств, т.к. остается пластичной. В химической промышленности, из-за дефицита ниобия, его потребление минимально. Для производства высокочистых кислот необходима аппаратура из ниобия, которая влияет на скорость получения химических реакций. В медицине очень популярны ниобиевые нити. Хирурги многих стран используют нити из ниобия для сшивания нервов, сухожилий. После операции у пациентов не возникает побочных эффектов, отторжения, раздражения живой ткани. На заре становления ювелирного дела ниобий пытались приспособить для производства ручных часов. Благодаря своей износостойкости ниобий служит заменой драгоценным металлам. В ближайшем будущем ниобий станет основным материалом для изготовления сверхпроводящих соленоидов. Подробнее прочитать про применение ниобия.

Купить ниобий

В компании ТК Урал-Металл вы всегда можете приобрести продукцию из ниобия по самым низким ценам на отечественном рынке. Продукция выпускаемая на современном иностранном оборудовании известных марок, с учетом соблюдения международных сертификатов качества ISO, отечественных ГОСТА и ТУ, самая конкурентоспособная во всем Уральском регионе. На сайте компании вы всегда можете заказать: ниобиевая проволока, ниобиевый пруток, ниобиевый штабик, ниобиевый лист. Все ваши заказы мы принимаем и обрабатываем точно в срок. В нашей компании вы всегда можете приобрести вольфрам и его сплавы следующих марок

5В2МЦ-1, 5ВМЦ, 5ВМЦ-2, 5В2М, 5ВМ, Нц2, НЦ-2-1, 10ВЦ, СБ-1, СБ-У, ВН2, ВН2А, ВН3, ВН4, ВН6, НАЖ-1, НАЖ-2, НБА-0, НБА-1, НБА-1В, НБ1, НБ2, Нб5ВМЦ, Нб5В2МЦ, НБЦ, НБП1, НБШ, НЬШ00,

НБШ1, НВЧ, ОНБ, РН-8.

Мы предлагаем купить следующую продукцию из ниобия:

  1. ниобий,
  2. ниобиевый  круг,
  3. ниобиевая  проволока,
  4. ниобиевый штабик.

 

 

 

Ниобий – свойства, применение и сплавы ниобия

Химические элементы ниобий и тантал неразрывно связаны между собой еще со времени открытия. Их взаимосвязь проявляется даже мифологически: название первого, происходит от имени Ниоба, которая в древнегреческой мифологии была дочерью царя Тантала. Генрих Розе приложил свою «легкую руку» к тому, чтобы наименование Nb крепко закрепилось в научных кругах и таблице Менделеева. Исследования немецкого химика в области изучения свойств минерала колумбита позволили выделить окислы двух металлов (1844 год). Первый относился к уже известному тогда танталу, второй оказался оксидом нового элемента – ниобия.

Что на сегодня известно о Nb

Ниобий – химический элемент, занимает место в V группе таблицы Менделеева, атомный номер – 41, атомная масса 92,9. Как и многие металлы, он характеризуется серо-стальным блеском. Формула элемента электронно выглядит как 4d45sl, графическая интерпретация оболочек ниобия следующая: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 4d 4 5s 1.

Тугоплавкость считается самым важным физическим свойством металла, именно благодаря ей ниобий стал востребованным во многих областях промышленности. Плавится и кипит при температурах 2468 и 4927 0С, соответственно. Плотность вещества при комнатных условиях оценивается как 8.57 грамм в кубическом сантиметре. Металл обладает парамагнитностью. Имеет ОЦК кристаллическую решетку с радиусом 3.294 ангстрем.

Слитки ниобия

Химические свойства ниобия и танталу также достаточно близки. Металлы отличаются высокой устойчивостью к воздействию отрицательных температур и большинства агрессивных сред. Например, заметное окисление Nb на воздухе наблюдается только при нагреве вещества свыше 200 0С. Список кислот, не воздействующих на ниобий, достаточно широк и включает:

Также металл устойчив к водным растворам аммиака. Уникальное свойство элемента образовывать диэлектрическую оксидную пленку в составе кислых электролитов нашло применение в изготовлении миниатюрных высокоемкостных конденсаторов, где элемент заменяет более дорогостоящий тантал.

Видео – Ниобий, химические и физические свойства:

к содержанию ↑

Производство ниобия

Несмотря на то, что запасы Nb-содержащих руд превосходят аналоги для тантала, первые характеризуются очень скудным содержанием элемента. Как правило, концентраты содержат пятиокись ниобия – Nb2O5, процентное вхождение которое определяется типом руды:

  • пирохлоровая – до 37%;
  • лопаритовая – 8%;
  • колумбитовая – от 30 до 60%.

Обычно, руда ниобия проходит цикл термического восстановления с участием алюминия или кремния. Результат процесса – соединения феррониобий и ферротанталониобий. Металлический ниобий добывают из аналогичного сырья, но сама технология более сложная и состоит из трех стадий:

  1. Добыча руды, его содержащей, переработка до состояния концентратов их вскрытие.
  2. Получение химических соединений Nb и Та с привлечением методов порошковой металлургии.
  3. Рафинирование позволяет получать металлический ниобий высокой пробы.

Так выглядит феррониобий

На сегодня, наиболее развиты такие методики получения Nb, как алюмино-, натрие- и карботермическая. Различными оказываются и прекурсоры для высокотемпературного восстановления ниобия. При натриетермическом способе – это K2NbF7, тогда как в алюминотермической методике используется пятиокись ниобия. Карботермическая технология подразумевает смешивание оксида Nb с сажей в высокотемпературной водородной среде, чтобы получить карбид ниобия. На следующем этапе, водородная среда заменяется вакуумом, и при тех же температурах, смешав карбид ниобия с его оксидом, получают сам металл.

Фольга из ниобия

Бестигельная электроннолучевая зонная плавка дает возможность вести производство монокристаллов Nb. Методами порошковой металлургии, пользуются для получения сначала сплавов, а после и чистого металла ниобий. Поэтому ничего удивительного, что «куплю ниобий» – частое содержание объявлений, публикуемых на страницах интернета. Ведь в таких ситуациях, вполне можно использовать вторичное сырье, а не руду или концентрат из нее.

Среди форм выпускаемого металла распространен ниобий в слитках. Они предназначены на изготовление сплавов на базе металла и прочих полуфабрикатов. Альтернативно выпускается штабик ниобия, классифицируемый соответственно чистоте химического состава. Наименьшее содержание примесей соответствует марке НБШ-00. Штабик ниобия НБШ-0 отличается повышенным вхождением железа, кремния тантала и титана. Наиболее легированная марка штабика ниобия – НБШ-1.

Альтернативная форма выпуска – прокат ниобия. В частности, большинство организаций предпочитает покупать листовой металл, пруток, проволоку. Еще одна разновидность проката ниобий фольга.

к содержанию ↑

Магнитные и другие сплавы с Nb

Сплавы ниобия

Феррониобий представляет собой соединение, базовый состав которого определяют элементы: железо с одной стороны, а также смесь ниобия с танталом – с другой. Источником для соединения выступает техническая пятиокись ниобия из которой вещество производят электропечным алюминотермическим способом. Суммарное содержание Nb и Ta в сплаве составляет 40 – 65% и зависит от конкретной марки феррониобия, детальная информация по которым сведена в ГОСТ 16773-2003. Остальные составляющие соединения:

Наибольшим содержанием, кроме ниобия с танталом, в сплаве представлены Si и Al. При этом, феррониобий с минимальным процентным вхождением Nb и Ta, характеризуется высоким вхождением кремния до 20%. Напротив, в сплаве с максимальным содержанием ниобия и тантала, среди легирующих добавок преобладает алюминий.

В интернете много объявления о продаже и покупке феррониобия

Свое применение феррониобий нашел сталеплавильной – производство конструкционной стали и литейной отраслях индустрии, а также в изготовлении электронных покрытий. Основной производитель соединения Вишневогорский металлургический завод «Северный ниобий». Предприятие расположено в Челябинской области, вблизи одноименного населенного пункта. В сферу деятельности ООО «Северный ниобий» также входит изготовление ферросплавов других металлов, включая молибден, вольфрам и титан.

Альтернативой соединения феррониобий, оказывается деформируемый сплав 5ВМЦ, где легирующими металлами выступают: цирконий, молибден и вольфрам. Применение 5ВМЦ, в основном, ограничено изготовлением полуфабрикатов.

к содержанию ↑

Наибольшее распространение среди этого вида соединений получила пятиокись ниобия. Это неорганическое вещество представлено белым кристаллическим порошком, обладающим кремовым оттенком и нерастворимым в воде, большинстве кислот. Пентаоксид ниобия характеризуется химической формулой Nb2O5 и подразделяется на три марки, в зависимости от чистоты: 99 – 97% исходного вещества.

Основные свойства пятиокиси ниобия:

  • аморфные способности;
  • повышенная прочность;
  • тугоплавкость – температура плавления 1490 0С;
  • окисляется при нагревании;
  • реагирует с хлором, восстанавливается водородом.

Пятиокись ниобия получают разнообразными методиками, среди которых присутствуют: сжигание Nb в кислороде и проколка различных форм ниобия:

  • нитрида на воздухе;
  • более низкого оксида;

Основная сфера использования пятиокиси ниобия – производство высоколегированных марок сталей, изготовление сплавов.

к содержанию ↑

Изделия из ниобия

Ассортимент продукции, как и формы выпускаемого металла достаточно разнообразны. Популярность элемента ниобий применение и производство его, обусловлены следующими свойствами элемента:

  • тугоплавкость;
  • устойчивость к разным видам коррозии;
  • малая эффективность от столкновения с нейтронами;
  • образование сплавов с жаропрочными и сверхпроводящими качествами;
  • легкость сваривания;
  • сохранение работоспособности при отрицательных температурах;
  • геттерные свойства.

Аноды из ниобия

Среди отраслей, эксплуатирующих металл, следует выделить технику для авиации и космонавтики, где на базе Nb выпускают детали самолетов, ракет. Дополнительно, ниобий востребован радиотехникой, где из него изготавливают сдлелующее:

  • детали электрических конденсаторов;
  • элементы радарных установок;
  • аноды из фольги, катоды, сетки для работы внутри мощных генераторных ламп.

Чтобы изготовить оболочки для урановых и плутониевых тепловыделяющих элементов, в атомной энергетике также применяют ниобий и его сплавы. Из соединения изготавливают контейнеры, трубы для транспортировки жидких металлов.

Альтернативная сфера, где цена продукции определяется не только содержанием элемента – монеты из ниобия и тантала. Так металл используют Австрийский монетный двор и Национальный банк Латвии, где активно развита чеканка ниобиевых монет в сочетании с серебром. Уже выпущено шесть разновидностей, общий вид которых: сердцевина – ниобий различных цветов и внешнее кольцо – серебро 900-й пробы.

к содержанию ↑

Видео – рассказ о ниобии:

Ниобий. Свойства ниобия. Применение ниобия

 

Описание и свойства ниобия

Ниобий – элемент, относящийся к пятой группе периодической таблицы, атомный номер – 41. Электронная формула ниобия — Nb 4d45sl. Графическая формула ниобия — Nb — 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 4d 4 5s 1. Открыт в 1801 г. – первоначально назван “колумбием”, по названию реки, в которой был обнаружен. В дальнейшем переименован.

Ниобий-Свойства-ниобия-Применение-ниобия-1

Ниобий – металл бело-стального оттенка, имеет пластичность – легко прокатывается в листы. Электронное строение ниобия наделяет его определёнными характеристиками. Отмечается показание большого температурного режима при плавке и точки кипения металла. За счёт этого, как особенность отмечается электронный исход электронов. Сверхпроводимость проявляется только при большой температуре. Для окисления металлу требуется минимальная температура около 300º С и выше. При этом образуется специфичный оксид ниобия Nb2O5.

Ниобий, свойства которого активно взаимодействовать с некоторыми газами. Это водород, кислород и азот, под их воздействием может поменять определённые характеристики. Чем выше температура, тем интенсивнее поглощается водород, делающий ниобий более хрупким, при достижении контрольной отметки 600º С, начинает происходить обратное выделение, и металл восстанавливает утраченные показатели. После этого начинается образование нитрида NbN, для плавления которого требуется 2300º С.

Углерод и содержащие его газы, начинают своё взаимодействие с ниобием при необходимой температуре свыше 1200º С, в результате образуется карбид NbC – t плавления — 3500º С. В результате взаимодействия кремния и бора  с  металлом ниобием образуется борид  NbB2 – t плавления — 2900º С.

Ниобий-Свойства-ниобия-Применение-ниобия-2

Элемент ниобий устойчив почти ко всем известным кислотам, кроме плавиковой кислоты, а особенно её смеси с азотной кислотой. Металл подвержен воздействию щелочей, особенно, горячих. При растворении в них, происходит процесс окисления, и образуется ниобиевая кислота.

Добыча и происхождение ниобия

Содержание металла на тонну заемной породы сравнительно невелико – всего 18 г на тонну. Содержание увеличено в более кислых породах. Наиболее часто в одном залеже встречаются ниобий и тантал, за счёт их близких химических свойств, которые позволяют находится им в одном минерале, и участвовать в общих процессах. Зачастую в некоторых минералах содержащих титан, происходит замещающее явление – «ниобий – титан».

Известно около ста различных минералов содержащих ниобий. Но в промышленности используются единицы. Это пирохлор, лопарит, торолит и т.д. В ультраосновных и щелочных породах ниобий встречается в перовските и эвдиалите.

Месторождения ниобия имеются в Бразилии, Австралии, Канаде, Конго, Нигерии и Руанде.

Ниобий-Свойства-ниобия-Применение-ниобия-3

Производство ниобия довольно сложный процесс, имеющий три основных стадии. Для начала вскрывается концентрат, потом разделяются ниобий и тантал на чистые соединения. Завершающей стадией является восстановительные процессы и рафинирование  металла. Из наиболее распространенных способов можно отметить – карботермические, алюмотермические и натриетермические методы.

 

К примеру, смешивая оксид ниобия и сажу при высоких температурах в водородной среде получают карбид, затем смешав карбид и оксид ниобия при тех же температурах, но уже в полном вакууме получают металл, из которого в дальнейшем выплавляют различные сплавы ниобия. Не исключено получение сплавов ниобия, используя методы порошковой металлургии, с применением вакуумных и электроннолучевых способов дуговой плавки.

Применение ниобия

В связи с уникальными свойствами, ниобий находит применение во многих областях промышленности. Сплавы ниобия обладают тугоплавкостью, жаропрочностью, сверхпроводимостью, геттерными и антикоррозийными свойствами. К тому же он довольно легко обрабатывается и сваривается. Он широко применяется в космических и авиационных технологиях, радио и электротехнике, химической отрасли и атомной энергетике. В генераторных лампах многие нагревательные элементы, выполнены с его применением. Также для этих целей применяются его сплав  с танталом.

Ниобий-Свойства-ниобия-Применение-ниобия-4

Электрические выпрямители  и электролитические конденсаторы тоже содержат определённое количество этого металла. Его применение в этих устройствах обусловлено характерными ему пропускными и окислительными свойствами. Конденсаторы, включающие в свой состав данный металл, при сравнительно небольших габаритах, обладают большим сопротивлением. Все элементы конденсаторов, выполняются из специальной фольги. Она прессуется из порошка ниобия.

Стойкость к воздействию различных кислот, высокая теплопроводность и  податливость структуры, обуславливают его популярность в химии и металлургии , при создании различной аппаратов и конструкций. Сочетание  положительных свойств этого важного металла, востребовано даже в атомной энергетике.

За счёт слабого воздействия ниобия с промышленным ураном, при сравнительно невысоких температурах ( 900º С), металл годен для создания защитного слоя на атомных реакторах. При такой оболочке становиться возможным применение натриевых теплоносителей, с которыми он также почти не взаимодействует. Ниобий значительно продлевает срок службы урановых элементов, создавая на их поверхности защитную окись, от пагубного влияния водяного пара.

Ниобий-Свойства-ниобия-Применение-ниобия-5

Улучшить жаростойкие свойства некоторых сплавов, можно посредством легирования с помощью ниобия. Также довольно хорошо себя зарекомендовали сплавы  из ниобия. К примеру, это сплав ниобий – цирконий, отличающийся примечательными свойствами. Из подобных сплавов изготовляются различные детали для космических аппаратов и самолётов, а также их обшивки. Рабочая температура такого сплава может доходить до 1200º С.

В состав некоторых сплавов для обработки стали имеется карбид ниобия, усиливающий свойства сплава. Сравнительно небольшая прибавка ниобия, в нержавеющую сталь, усиливает её антикоррозийные свойства и улучшает качество получаемых сварных швов. Многие инструментальные  стали также имеют примесь ниобия. Как катализ его различные соединения  участвуют в процессах искусственного органического синтеза.

Цена ниобия

Основной формой для продажи на мировом рынке является ниобий в слитках, но вполне возможны  и другие формы хранения.  В мире всегда имелся спрос на ниобий, цена которого до начала 2000 года держалась на стабильном уровне. Уверенный рост спроса, связанный с развитием экономики многих стран, и увеличением объёма производства в области инновационных технологий, металлургических и химических отраслях, способствовало резкому взлёту цен к 2007 году с 12 $ до 32 $ за килограмм метала.

Ниобий-Свойства-ниобия-Применение-ниобия-6

В последующих годах, в связи с мировым кризисом в экономической отрасли, вплоть до 2012 года, отмечалось их некоторое падение. Темпы товарооборота соответственно снизились. Но уже к 2012 году цены снова поползли вверх, и уже тогда ниобий купить можно было только по 60 $ за килограмм, и рост пока не остановился. Уже давно стоит вопрос о равноценных, но более доступных заменителях. И они имеются, но по свойствам явно уступают ниобию. Поэтому он пока находится в цене.

 

 

свойства, получение, оксиды, соединения, применение металла

Существует довольно большое количество элементов, которые при соединении с другими веществами образуют сплавы с особыми эксплуатационными качествами. Примером можно назвать ниобий – элемент, который получил сначала название «колумбий» (по названию реки, где он впервые найден), но после был переименован. Ниобий – металл с довольно необычными свойствами, о которых далее поговорим подробнее.

НиобийНиобий Ниобий

Получение элемента

При рассмотрении свойств ниобия следует отметить, что содержание этого металла на тонну породы относительно невелико, составляет примерно 18 грамм. Именно поэтому после его открытия было предпринято довольно много попыток получения металла искусственным путем. За счет близкого химического состава это вещество достаточно часто добывается вместе с танталом.

Месторождения ниобия расположены практически по всему миру. Примером назовем рудники в Конго, Руанде, Бразилии и в многих других странах. Однако этот элемент нельзя назвать распространенным, во многих регионах он практически не встречается даже в малой концентрации.

Химический элемент ниобийХимический элемент ниобий

Химический элемент ниобий

Относительно небольшая концентрация вещества в земной породе усугубляется сложностями, возникающими при его получении из концентрата. Стоит учитывать, что ниобий НБШ получить можно только из породы, которая насыщена танталом. Особенностями производственного процесса назовем нижеприведенные моменты:

  1. Для начала на завод поставляется концентрированная руда, которая проходит несколько этапов очистки. При производстве ниобия проводится разделение получаемой руды на чистые элементы, среди которых и тантал.
  2. Завершающий процесс переработки заключается в рафинировании металла.

Несмотря на возникающие сложности при добыче и переработке рассматриваемой руды, с каждым годом объем производства рассматриваемого сплава существенно возрастает. Это связано с тем, что металл обладает исключительными эксплуатационными качествами и получил большое распространение в самых различных отраслях промышленности.

Оксиды ниобия

Рассматриваемый химический элемент может стать основой различных соединений. Самым распространенным можно назвать пятиокись ниобия. Среди особенностей данного соединения можно отметить нижеприведенные моменты:

  1. Оксид ниобия представлен белым кристаллическим порошком, который имеет кремовый оттенок.
  2. Вещество не растворяется в воде.
  3. Получаемое вещество сохраняет свою структуру при смешивании с большинства кислотами.
Ниобиевый штабикНиобиевый штабик

Ниобиевый штабик

К особенностям пентаоксида ниобия также можно отнести следующие свойства:

  1. Повышенная прочность.
  2. Высокая тугоплавкость. Вещество способно выдерживать температуру до 1490 градусов Цельсия.
  3. При нагреве поверхность окисляется.
  4. Реагирует на воздействие хлора, может восстанавливаться водородом.

Гидроксид ниобия в большинстве случаев применяется для получения высоколегированных марок стали, которые обладают довольно привлекательными эксплуатационными качествами.

Физические и химические свойства

Ниобий имеет химические свойства схожие с химическими свойствами тантала. Рассматривая основные характеристики ниобия, нужно уделить внимание нижеприведенным моментам:

  1. Устойчивость к воздействию различных видов коррозии. Сплавы, получаемые при внедрении данного элемента в состав, обладают высокими коррозионностойкими качествами.
  2. Рассматриваемый химический элемент демонстрирует высокий показатель температуры плавления. Как показывает практика, у большинства сплавов температура плавления более 1 400 градусов Цельсия. это усложняет процесс обработки, но делает металлы незаменимы в различных сферах деятельности.
  3. Основные физические свойства также характеризуются легкостью сваривания получаемых сплавов.
  4. При отрицательных температурах структура элемента остается практически неизменной, что позволяет сохранить эксплуатационные свойства металла.
  5. Особое строение атома ниобия определяет сверхпроводящие качества материала.
  6. Атомная масса составляет 92,9, валентность зависит от особенностей состава.
Ниобий НБШНиобий НБШ

Ниобий НБШ

Основным достоинством вещества считается именно тугоплавкость. Именно поэтому он стал применяться в самых различных отраслях промышленности. Плавление вещества проходит при температуре около 2 500 градусов Цельсия. Некоторые сплавы и вовсе плавятся при рекордной температуре 4 500 градусов Цельсия. Плотность вещества достаточно высокая, составляет 8,57 грамма на кубический сантиметр. Стоит учитывать, что металл характеризуется парамагнитностью.

На кристаллическую решетку не оказывают воздействия следующие кислоты:

  1. серная;
  2. соляная;
  3. фосфорная;
  4. хлорная.

Не оказывает воздействие на металл и водные растворы хлора. При определенном воздействии на металл на его поверхности образуется диэлектрическая оксидная пленка. Именно поэтому металл стал использоваться при производстве миниатюрных высокоемкостных конденсаторов, которые также изготавливаются из более дорогостоящего тантала.

Применение ниобия

Изготавливаются самые различные изделия из ниобия, большая часть которых связана с выпуском авиационной техники. Примером можно назвать применение ниобия в изготовлении деталей, которые устанавливаются при сборе ракет или самолетов. Кроме этого, можно выделить следующее применение данного элемента:

  1. Производство элементов, из которых изготавливают радарные установки.
  2. Как ранее было отмечено, для получения более дешевых емкостных электрических конденсаторов может применяться рассматриваемый сплав.
  3. Катоды, аноды из фольги тоже изготавливают при применении рассматриваемого элемента, что связано с высокой жаропрочностью.
  4. Часто можно встретить конструкции мощных генераторных ламп, которые имеют внутри сетку. Для того чтобы эта сетка выдержала воздействие высокой температуры ее изготавливают из рассматриваемого сплава.
Ниобиевые втулкиНиобиевые втулки

Ниобиевые втулки

Высокие физические и химические качества определяют применение ниобия при производстве труб для транспортировки жидких металлов. Кроме этого, сплавы применяются для получения контейнеров самого различного предназначения.

Сплавы с ниобием

Рассматривая подобные сплавы следует учитывать, что часто этот элемент применяется для производства феррониобия. Этот материал получил широкое применение в литейных отраслях индустрии, а также при изготовлении электронных покрытий. В состав входит:

  1. железо;
  2. ниобий с танталом;
  3. кремний;
  4. алюминий;
  5. углерод;
  6. сера;
  7. фосфор;
  8. титан.

Концентрация основных элементов может варьироваться в достаточно большом диапазоне, от чего и зависят эксплуатационные качества материала.

Альтернативным сплавов феррониобия можно назвать ниобий 5ВМЦ. При его получении в качестве легирующих элементов используется вольфрам, цирконий и молибден. В большинстве случаев этот спав используется для производства полуфабрикатов.

В заключение отметим, что ниобий в некоторых странах применяется при производстве монет. Это связано с достаточно высокой стоимостью материала. При массовом выпуске сплавов, которые в качестве основного элемента имеют в составе ниобий, создаются своеобразные слитки.

ниобий – это… Что такое ниобий?

НИО́БИЙ -я; м. [лат. Niobium] Химический элемент (Nb), твёрдый тугоплавкий и ковкий металл серовато-белого цвета (используется при производстве химически стойких и жаростойких сталей).

Нио́бийный; нио́биевый, -ая, -ое.

НИО́БИЙ (лат. Niobium, от имени Ниобы (см. НИОБА)), Nb (читается «ниобий»), химический элемент с атомным номером 41, атомная масса 92,9064. Природный ниобий состоит из одного стабильного изотопа 93Nb. Конфигурация двух внешних электронных слоев 4s2p6d45s1. Cтепени окисления +5, +4, +3, +2 и +1 (валентности V IV, III, II и I). Расположен в группе VВ, в 5 периоде периодической системы элементов.
Радиус атома 0,145 нм, радиус иона Nb5+ — от 0,062 нм (координационное число 4) до 0,088 нм (8), иона Nb4+ — от 0,082 до 0,092 нм, иона Nb3+ — 0,086 нм, иона Nb2+— 0,085 нм. Энергии последовательной ионизации — 6,88, 14,32, 25,05, 38,3 и 50,6 эВ. Работа выхода электронов 4,01 эВ. Электроотрицательность по Полингу (см. ПОЛИНГ Лайнус) 1,6.
История открытия
Открыт в 1801 Ч. Хатчетом (см. ХАТЧЕТ Чарлз). Исследуя черный минерал, присланный из Америки, он выделил оксид нового элемента, который он назвал колумбием, а содержащий его минерал — колумбитом. Через год из того же минерала А. Г. Экеберг (см. ЭКЕБЕРГ Андерс Густав) выделил еще один оксид, который назвал танталом (см. ТАНТАЛ (химический элемент)). Свойства колумбия и Ta были очень близки, и их очень долго рассматривали как один элемент. В 1844 Г. Розе (см. РОЗЕ (немецкие ученые, братья)) доказал, что это два разных элемента. Он сохранил название тантал, а другой назвал ниобий. Только в 1950 ИЮПАК (Всемирная организация химиков) окончательно присвоила элементу №41 название ниобий. Металлический Nb первым получил в 1866 К. Бломстранд (см. БЛОМСТРАНД Кристиан Вильгельм).
Нахождение в природе
Содержание в земной коре 2·10-3% по массе. В свободном виде ниобий не встречается, в природе сопутствует танталу. Из руд наиболее важны колумбит-танталит (см. КОЛУМБИТ) (Fe,Mn)(Nb,Ta)2O6, пирохлор (см. ПИРОХЛОР) и лопарит (см. ЛОПАРИТ).
Получение
Около 95% Nb получают из пирохлоровых, колумбит-танталитовых и лопаритовых руд. Руды обогащают гравитационнымми методами и флотацией (см. ФЛОТАЦИЯ). Концентраты с содержанием Nb2O5 до 60% перерабатывают до феррониобия (сплава железа и ниобия), чистого Nb2O5 или NbCl5. Восстанавливают ниобий из его оксида, фторида или хлорида алюмино- или карботермией. Особо чистый ниобий получают высокотемпературным восстановлением летучего NbCl5 водородом.
Полученный порошок ниобия брикетируют, спекают в вакууме в электродуговых или электроннолучевых печах.
Физические и химические свойства
Ниобий — блестящий серебристо-серый металл с кубической объемно центрированной кристаллической решеткой типа a-Fe, а = 0,3294 нм. Температура плавления 2477°C, кипения 4760°C, плотность 8,57 кг/дм3.
Химически ниобий довольно устойчив. При прокаливании на воздухе окисляется до Nb2О5. Для этого оксида описано около 10 кристаллических модификаций. При обычном давлении стабильна b-форма Nb2О5. При сплавлении Nb2О5 с различными оксидами получают ниобаты: Ti2Nb10О29, FeNb49О124. Ниобаты могут рассматриваться как соли гипотетических ниобиевых кислот. Они делятся на метаниобаты MNbO3, ортониобаты M3NbO4, пирониобаты M4Nb2O7 или полиниобаты M2nNb2O5 (M — однозарядный катион, а n = 2—12). Известны ниобаты двух- и трехзарядных катионов. Ниобаты реагируют с HF, расплавами гидрофторидов щелочных металлов (KHF2) и аммония (см. АММОНИЙ (в химии)). Некоторые ниобаты с высоким отношением M2O/Nb2O5 гидролизуются:
6Na3NbO4 + 5H2O = Na8Nb6O19 + 10NaOH
Ниобий образует NbО2, NbО и ряд оксидов, промежуточных между NbО2,42 и NbО2,50 и близких по структуре к b-форме Nb2О5.
С галогенами (см. ГАЛОГЕНЫ) Nb образует пентагалогениды NbHal5, тетрагалогениды NbHal4 и фазы NbHal2,67-NbHal3+x, в которых имеются группировки Nb3 или Nb2. Пентагалогениды ниобия легко гидролизуются водой. Температуры плавления пентахлорида, пентабромида и пентаиодида ниобия — 205, 267,5 и 310°C. Выше 200—250°C эти пентагалогениды летучи.
В присутствии паров воды и кислорода NbCl5 и NbBr5 образуют оксигалогениды NbOCl3 (NbOBr3) — рыхлые ватообразные вещества.
При взаимодействии Nb и графита образуются карбиды Nb2C и NbC, твердые жаропрочные соединения. В системе Nb — N существуют несколько фаз переменного состава и нитриды Nb2N и NbN. Сходным образом ведет себя Nb в системах с фосфором и мышьяком. При взаимодействии Nb с серой получены сульфиды: NbS, NbS2 и NbS3. Синтезированы двойные фториды Nb и K (Na) — K2[NbF7].
Применение
50% производимого ниобия используется для микролегирования сталей, 20—30% — для получения нержавеющих и жаропрочных сплавов. Интерметаллиды ниобия (Nb3Sn и Nb3Ge) применяют при изготовлении соленоидов сверхпроводящих устройств. Нитрид ниобия NbN используют при изготовлении мишеней передающих телевизионных трубок. Оксиды ниобия — компоненты огнеупорных материалов, керметов, стекол с высокими коэффициентами преломления. Двойные фториды — при выделении ниобия из природного сырья, при производстве металлического ниобия. Ниобаты используются в акусто- и оптоэлектронике, как лазерные материалы.
Физиологическое действие
Соединения ниобия ядовиты. ПДК ниобия в воде 0,01 мг/л.

Ниобий – Свойства, применение и изотопы

Ранее известный как колумбий, ниобий – красивый белый металл, который меняет оттенки синего, желтого и зеленого при воздействии воздуха и элементов. Ниобий был предметом многочисленных дискуссий и научных исследований, когда Чарльз Хатчетт, британский ученый, впервые наткнулся на него в Британском музее в 1801 году. Наткнувшись на образец металла, помеченного колумбитом, Чарльз нагрел его с калием и добавил кислоты, получил осадок того, что сейчас известно как ниобий.

Далее, в 1844 году немецкий ученый-химик Генрих Роуз обнаружил, что колумбит содержит следы как тантала, так и ниобия. В конечном итоге это привело к дополнительным исследованиям использования ниобия и его свойств.

Подробнее о ниобии

[Изображение будет загружено в ближайшее время]

Элемент Ниобий имеет увлекательную историю. В 1734 году Джон Уинтроп обнаружил в Массачусетсе загадочную руду, которую сразу же отправил в Англию. Несколько лет руда оставалась незамеченной в Британском музее, пока в 1801 году Чарльз Хэтчетт не наткнулся на нее и не назвал ее Columbium в честь Колумбии.

Следовательно, в 1844 году, когда Генрих Роуз обнаружил следы тантала и другого элемента в колумбите, он был убежден, что этим новым элементом был ниобий. Спустя два десятилетия швейцарский ученый Жан Шарль Галиссар выделил металлический ниобий, нагревая его хлорид.

Международный союз чистой и прикладной химии в 1949 году переименовал его в ниобий, хотя некоторые металлурги продолжают называть его колумбием.

Прежде чем мы начнем с разнообразного использования ниобия, давайте взглянем на несколько важных фактов об этом редком металле.

Химические свойства ниобия

  • Ниобий приобретает оттенок от синего до зеленоватого при воздействии воздуха и его элементов при комнатной температуре.

  • Он имеет относительно высокую температуру плавления, а в элементарной форме его температура плавления может достигать 2468 ° C.

  • Кроме того, ниобий имеет плотность ниже, чем у большинства других тугоплавких металлов.

  • Кроме того, он антикоррозийный и обладает высокими свойствами сверхпроводимости.

  • Ниобий обычно образует слои диэлектрических оксидов при контакте с воздухом.

  • Он почти идентичен по размеру атомам тантала и демонстрирует сжатие лантаноидов.

  • Он менее электроположителен, чем цирконий.

  • Благодаря сокращению лантаноидов и подобному размеру он имеет химические свойства, очень напоминающие тантал.

Следующая таблица проливает свет на некоторые другие свойства и факты о ниобии.

Fact-Checker

Группа

5

Блок

d

Атомный номер ниобия

41

Состояние (20 градусов Цельсия)

Твердый

Электронная конфигурация

[кроны] 4d451

Изотопы

93Nb

Атомная масса ниобия

92.906

Задание: Прежде чем узнавать все о физических свойствах ниобия, спросите своего учителя или поищите в Google различные варианты использования ниобия. Узнайте, насколько это полезно, и активно ли промышленность использует металл в своем оборудовании.

Pop Quiz 1

1. Что такое атомный вес ниобия?

  1. 41

  2. 40

  3. 92,906

  4. Ничего из вышеперечисленного.

Физические свойства ниобия

  1. Ниобий – сероватый, пластичный и блестящий металл, входящий в группу 5 периодической таблицы.

  2. Обладает парамагнитными свойствами.

  3. Ниобий имеет электронную конфигурацию [Kr] 4d45s1 с электронами во внешних оболочках. Это не типично для элементов группы 5.

  4. Он имеет объемно-центрированную кубическую кристаллическую форму, которая присутствует как при температурах от абсолютного нуля до температуры плавления.

[Изображение будет загружено в ближайшее время]

  1. При температурах, способствующих криогенезу, ниобий превращается в сверхпроводник.

  2. Он также может похвастаться самой большой глубиной магнитного проникновения, известной стихии.

  3. Наряду с технецием и ванадием ниобий включает три элементных сверхпроводника II типа.

  4. В зависимости от чистоты образца ниобия сверхпроводимость варьируется от умеренной до высокой.

  5. В чистом виде ниобий мягкий, пластичный, но может стать твердым, если содержит примеси.

Проверка фактов

Плотность

8.57 г см-3

Температура плавления ниобия

2477 ° C, 2750 K, 4491 ° F

Точка кипения ниобия

5100 ° C, 9212 ° F

Предел прочности на разрыв

275 МПа

Pop Quiz 2

1. Что такое плотность ниобия?

  1. 8,69 г см-3

  2. 8,57 г см-3

  3. 8 г см-3

  4. Ничего из вышеперечисленного.

2. Что такое атомный номер ниобия?

  1. 36

.

WebElements Periodic Table »Ниобий» the essentials

  • WebElements logo
  • Ti В Кр
    Zr Nb Пн
    Hf Ta Вт
  • Niobium location
  • Актиний ☢
  • Алюминий
  • Алюминий
  • Америций ☢
  • Сурьма
  • Аргон
  • Мышьяк
  • Астатин ☢
  • Барий
  • Берклиум ☢
  • Бериллий
  • висмут
  • Бориум ☢
  • Бор
  • Бром
  • Кадмий
  • Цезий
  • Кальций
  • Калифорний ☢
  • Углерод
  • Церий
  • Цезий
  • Хлор
  • Хром
  • Кобальт
  • Copernicium ☢
  • Медь
  • Кюрий ☢
  • Дармштадтиум ☢
  • Дубний ☢
  • Диспрозий
  • Эйнштейний ☢
  • Эрбий
  • Европий
  • Фермий ☢
  • Флеровий ☢
  • Фтор
  • Франций
  • Гадолиний
  • Галлий
  • Германий
  • Золото
  • Гафний
  • Калий ☢
  • Гелий
  • Гольмий
  • Водород
  • Индий
  • Йод
  • Иридий
  • Утюг
  • Криптон
  • Лантан
  • Лоуренсий ☢
  • Свинец
  • Литий
  • Ливерморий ☢
  • Лютеций
  • Магний
  • Марганец
  • Мейтнерий ☢
  • Менделевий ☢
  • Меркурий
  • Молибден
  • Московиум ☢
  • Неодим
  • Неон
  • Нептуний
  • Никель
  • Нихоний ☢
  • Ниобий
  • Азот
  • Нобелий
  • Оганессон ☢
  • Осмий
  • Кислород
  • Палладий
  • фосфор
  • Платина
  • Плутоний ☢
  • Полоний
  • Калий
  • Празеодим
  • Прометий ☢
  • Протактиний ☢
  • Радий ☢
  • Радон ☢
  • Рений
  • Родий
  • Рентгений ☢
  • Рубидий
  • Рутений
  • Резерфорд ☢
  • Самарий
  • Скандий
  • Сиборгий ☢
  • Селен
  • Кремний
  • Серебро
  • Натрий
  • Стронций
  • Сера
  • Сера
  • Тантал
  • Технеций
  • Теллур
  • Теннессин
  • 5
  • Тербий
  • Таллий
  • Торий ☢
  • Тулий
  • Олово
  • Титан
  • Вольфрам
  • Уран ☢
  • Ванадий
  • Ксенон
  • Иттербий
  • Иттрий
  • Цинк
  • Цирконий
WebElements logo Ниобий – 41 Nb Ваш пользовательский агент не поддерживает элемент HTML5 Audio.🔊 ,

фактов о ниобии | Живая наука

Ниобий – это блестящий белый металл, который обычно образует пленку на своей поверхности при контакте с воздухом, меняя оттенки синего, зеленого или желтого, согласно Chemicool. Он имеет широкий спектр применения: от гипоаллергенных ювелирных изделий до реактивных двигателей и сверхпроводящих магнитов.

Только факты

  • Атомный номер (количество протонов в ядре): 41
  • Атомный символ (в периодической таблице элементов): Nb
  • Атомный вес (средняя масса атома): 92.906
  • Плотность: 8,57 грамма на кубический сантиметр
  • Фаза при комнатной температуре: твердое вещество
  • Точка плавления: 4 491 градус по Фаренгейту (2477 градусов Цельсия)
  • Точка кипения: 8 571 градус F (4744 градуса C)
  • Количество изотопов ( атомов одного и того же элемента с разным числом нейтронов): 35
  • Наиболее распространенные изотопы: Nb-93 (100-процентное естественное содержание)

Электронная конфигурация и элементные свойства ниобия.(Изображение предоставлено Грегом Робсоном / Creative Commons, Андрей Маринкас Shutterstock)

История

Ниобий имеет запутанную историю. Джон Уинтроп обнаружил руду в Массачусетсе в 1734 году и отправил ее в Англию. Минерал находился в коллекции Британского музея в течение многих лет, пока в 1801 году его не проанализировал Чарльз Хэтчетт. Он обнаружил в руде новый элемент и назвал его колумбий в честь Колумбии, поэтического названия Америки. В 1809 году английский химик Уильям Хайд Волластон сравнил колумбит с другим минералом, танталитом, и заявил, что колумбий на самом деле является элементом тантала.Эти два элемента очень похожи, всегда находятся вместе и их трудно изолировать.

В 1844 году Генрих Роуз, работая с образцами колумбита и танталита, получил две новые отдельные, но очень похожие кислоты, которые он назвал ниобиевой кислотой и пелопиновой кислотой. Он переименовал элемент ниобий. Двадцать лет спустя швейцарский химик Жан Шарль Галиссар де Мариньяк выделил металлический ниобий путем нагревания хлорида в атмосфере водорода.

Элемент назывался колумбий (символ Cb) в Соединенных Штатах около 100 лет, в то время как в Европе его называли ниобием.В 1949 году Международный союз чистой и прикладной химии скомпрометировал и официально принял ниобий в качестве названия элемента из уважения к европейскому использованию. В свою очередь, профсоюз принял вольфрам, а не вольфрам, в качестве названия элемента № 74 (который до сих пор носит символ W) из уважения к американскому обычаю. Однако многие металлурги и общества металлистов до сих пор называют ниобий колумбием.

Кто знал?

  • Ниобий назван в честь греческой богини слез Ниоби, дочери короля Тантала, согласно Королевскому химическому обществу, из-за сходства элемента с танталом (названным в честь короля).
  • По данным Геологической службы США (USGS), ниобий и тантал почти всегда встречаются вместе в природе.
  • Международный союз теоретической и прикладной химии официально принял название ниобий в 1950 году, согласно данным Лос-Аламосской национальной лаборатории. Однако другое название элемента – колумбий – широко используется и сегодня.
  • По данным USGS, почти весь ниобий добывается в Бразилии и Канаде. Предполагаемого количества ниобия в земной коре, как полагают, хватит на следующие пять веков.
  • Согласно Lenntech, хотя некоторые соединения ниобиевой пыли могут вызывать раздражение глаз и кожи, не известно о каких-либо серьезных последствиях работы с ниобием. Также не известно о воздействии ниобия на окружающую среду.
  • По данным USGS, почти 80 процентов ниобия используется в сталелитейной промышленности для создания высокопрочных низколегированных сталей. Использование ниобия в этих сплавах повышает механическую и жаропрочность, ударную вязкость и коррозионную стойкость сталей.
  • Другие применения ниобия, по данным Chemicool, включают строительство трубопроводов, суперсплавы для жаропрочного оборудования, включая реактивные двигатели, и в ювелирных изделиях.
  • Согласно Chemicool, ниобий, вольфрам, молибден, тантал и рений известны как пять тугоплавких металлов. Все эти металлы обладают очень высокой устойчивостью к нагреванию и износу.

Текущие исследования

Ниобий, благодаря своим разнообразным свойствам, используется в нескольких областях исследований. Одно из таких исследований – создание магнитов.По данным Национальной лаборатории сильного магнитного поля, один из самых сильных сверхпроводящих магнитов в мире использует проволоку из ниобиевого сплава, такого как ниобий-олово и ниобий-титан. Магнит массой 2,3 тонны состоит из катушек трех типов проволоки, две из которых содержат ниобий, и достигает напряженности поля 32 тесла (сила магнитного поля Земли на поверхности планеты колеблется от 30 до чуть более 60 микротесласов или 30×10 . От -6 до 60×10 -6 тесла).

Одно из таких применений сверхпроводящего магнита – это магнитно-резонансная томография (MRI) или спектроскопия (MRS), согласно патенту 2018 года.В сверхпроводящем магните используются катушки из ниобий-титановой проволоки для создания начального магнитного поля и дополнительные катушки из ниобий-оловянной проволоки для создания вторичного магнитного поля. Эти два поля объединяются, чтобы создать более сильное магнитное поле, чем у более традиционного ниобий-титанового сверхпроводящего магнита.

,

Ниобий

Химический элемент ниобий относится к переходным металлам. Он был открыт в 1801 году Чарльзом Хэтчеттом.

Зона данных

Классификация: Ниобий – переходный металл
Цвет: серебристо-белый
Атомный вес: 92.9064
Состояние: цельный
Точка плавления: 2477 o C, 2750 K
Температура кипения: 4744 o C, 5017 K
Электронов: 41
Протонов: 41
Нейтронов в наиболее распространенном изотопе: 52
Электронных оболочек: 2,8,18,12,1
Электронная конфигурация: [Kr] 4d 4 5s 1
Плотность при 20 o C: 8.57 г / см 3
Показать больше, в том числе: тепла, энергии, окисления,
реакций, соединений, радиусов, проводимости
Атомный объем: 10,87 см 3 / моль
Состав: bcc: объемно-центрированный кубический
Твердость: 6.0 mohs
Удельная теплоемкость 0,26 Дж г -1 К -1
Теплота плавления 26.40 кДж моль -1
Теплота распыления733 кДж моль -1
Теплота испарения 682,0 кДж моль -1
1 st энергия ионизации 652,1 кДж моль -1
2 nd энергия ионизации 1381,7 кДж моль -1
3 rd энергия ионизации 2416 кДж моль -1
Сродство к электрону 86.2 кДж моль -1
Минимальная степень окисления–1
мин. общее окисление нет. 0
Максимальное число окисления 5
Макс. общее окисление нет. 5
Электроотрицательность (шкала Полинга) 1,6
Объем поляризуемости 15,7 Å 3
Реакция с воздухом Вт / высота, ⇒ NbO 2
Реакция с 15 M HNO 3 нет
Реакция с 6 M HCl нет
Реакция с 6 М NaOH нет
Оксид (ов) NbO, NbO 2 , Nb 2 O 3 , Nb 2 O 5
Гидрид (-ы) NbH, NbH 2
Хлорид (ы) NbCl 3 , NbCl 4 , NbCl 5
Атомный радиус 146 часов
Ионный радиус (1+ ион)
Ионный радиус (2+ ионов)
Ионный радиус (3+ иона) 86 вечера
Ионный радиус (1-ионный)
Ионный радиус (2-ионный)
Ионный радиус (3-ионный)
Теплопроводность 53.7 Вт м -1 K -1
Электропроводность 6,6 x 10 6 См -1
Температура замерзания / плавления: 2477 o C, 2750 K

Кристаллы металлического ниобия. Фото Артема Топчого.

Открытие ниобия

Ниобий был открыт в 1801 году английским ученым Чарльзом Хатчеттом. Он был обнаружен в американской руде, которая была отправлена ​​в Англию более века назад Джоном Уинтропом Младшим, первым губернатором штата Коннектикут.

Хэтчетт нашел руду, названную колумбитом, в коллекции Ганса Слоана Британского музея.

Он назвал элемент колумбий (символ Cb).

В 1846 году немецкий химик Генрих Роуз независимо открыл этот элемент и назвал его ниобием.

Металл был впервые выделен шведским ученым Кристианом Бломстрандом в 1864 году. Он восстановил хлорид, нагревая его в атмосфере водорода.

Название ниобий было принято во всем мире в 1950 году.

Название элемента происходит от слова «Ниоба», что в греческой мифологии означает дочь Тантала. Ниобий находится прямо над тантом в периодической таблице, и они имеют очень похожие химические свойства. Тантал был назван в честь Тантала, отца Ниобы.

Сверхпроводящие ниобиевые полости, изготовленные лабораторией Джефферсона для использования в ускорителях частиц. (Подробнее в видео ниже.)

Сверхпроводящие ниобиевые резонаторы от Fermilab.

Внешний вид и характеристики

Вредные воздействия:

Некоторые соединения ниобия очень токсичны.

Характеристики:

Ниобий – блестящий, белый, пластичный металл. На воздухе образуется оксидный слой, цвет которого зависит от его толщины. Типичны оттенки синего, зеленого и желтого.

Ниобий устойчив к коррозии благодаря оксидной пленке. Металл начинает быстро окисляться на воздухе при температуре 200 o C.

По химическим свойствам ниобий очень похож на тантал.

Ниобий – один из пяти основных тугоплавких металлов (металлов с очень высокой термостойкостью и износостойкостью). Другие тугоплавкие металлы – вольфрам, молибден, тантал и рений.

Использование ниобия

Ниобий используется с железом и другими элементами в сплавах нержавеющей стали, а также в сплавах с различными цветными металлами, такими как цирконий,

Сплавы ниобия прочны и часто используются при строительстве трубопроводов.

Металл используется в суперсплавах для реактивных двигателей и жаропрочного оборудования.

Ниобий также используется для изготовления ювелирных изделий. При криогенных температурах ниобий является сверхпроводником.

Численность и изотопы

Изобилие земной коры: 17 частей на миллион по весу, 3,7 частей на миллион по молям

Солнечная система изобилия: 4 части на миллиард по весу, 50 частей на триллион по молям

Стоимость, чистая: 18 долларов за 100 г

Стоимость, оптом: $ за 100 г

Источник: Свободный ниобий не встречается в природе, а содержится в таких минералах, как колумбит и танталит.Минералы, содержащие ниобий, часто также содержат тантал. В промышленных масштабах ниобий извлекают, сначала образуя оксид (Nb 2 O 5 ). Затем оксид восстанавливают углеродом или водородом.

Изотопы: Ниобий имеет 28 изотопов, период полураспада которых известен, с массовыми числами от 83 до 110. Встречающийся в природе ниобий состоит из одного стабильного изотопа 93 Nb.

Список литературы
Цитируйте эту страницу

Для онлайн-ссылки скопируйте и вставьте одно из следующего:

 Niobium 
 

или

  Факты об элементе ниобий 
 

Чтобы процитировать эту страницу в академическом документе, используйте следующий

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.