Főmenü megnyitása

Nióbium

kémiai elem, rendszáma 41, vegyjele Nb

A nióbium a periódusos rendszer egy kémiai eleme. Charles Hatchett angol vegyész fedezte fel.[3] Vegyjele Nb, rendszáma 41. Az átmenetifémek közé tartozik. A vegyületeiben általában három vagy öt vegyértékű.

41 cirkóniumnióbiummolibdén
V

Nb

Ta
   
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
   
41
Nb
Általános
Név, vegyjel, rendszám nióbium, Nb, 41
Elemi sorozat átmenetifémek
Csoport, periódus, mező 5, 5, d
Megjelenés szürke fémes
Niobium crystals and 1cm3 cube.jpg
Atomtömeg 92,90637(2) g/mol[1]
Elektronszerkezet [Kr] 4d4 5s1
Elektronok héjanként 2, 8, 18, 12, 1
Fizikai tulajdonságok
Halmazállapot szilárd
Sűrűség (szobahőm.) 8,57 g/cm³
Olvadáspont 2750 K
(2477 °C, 4491 °F)
Forráspont 5017 K
(4744 °C, 8571 °F)
Olvadáshő 30 kJ/mol
Párolgáshő 689,9 kJ/mol
Moláris hőkapacitás (25 °C) 24,60 J/(mol·K)
Gőznyomás
P/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k
T/K 2942 3207 3524 3910 4393 5013
Atomi tulajdonságok
Kristályszerkezet köbös tércentrált
Oxidációs szám 5, 4, 3, 2, −1
(enyhén savas oxid)
Elektronegativitás 1,6 (Pauling-skála)
Ionizációs energia 1.: 652,1 kJ/mol
2.: 1380 kJ/mol
3.: 2416 kJ/mol
Atomsugár 146 pm
Atomsugár (számított) 198 pm
Kovalens sugár 164±6 pm
Egyebek
Mágnesség paramágneses[2]
Elektromos ellenállás (0 °C) 152 nΩ·m
Hőmérséklet-vezetési tényező (300 K) 53,7 W/(m·K)
Hőtágulási együttható (25 °C) 7,3 µm/(m·K)
Hangsebesség (vékony rúd) (20 °C) 3480 m/s
Young-modulus 105 GPa
Nyírási modulus 38 GPa
Kompressziós modulus 170 GPa
Poisson-tényező 0,40
Mohs-keménység 6,0
Vickers-keménység 1320 MPa
Brinell-keménység 736 HB
CAS-szám 7440-03-1
Fontosabb izotópok
Fő cikk: A nióbium izotópjai
Izotóp t.e. felezési idő B.m. B.e. (MeV) B.t.
91mNb mest. 60,86 nap IT 0,104e 91Nb
91Nb mest. 6,8·10² év ε - 91Zr
92Nb mest. 10,15 nap ε - 92Zr
γ 0,934 -
92Nb mest. 3,47·107 év ε - 92Zr
γ 0,561, 0,934 -
93mNb mest. 16,13 év IT 0,031e 93Nb
93Nb 100% Nb stabil 52 neutronnal
94Nb mest. 2,03·104 év β 0,471 94Mo
γ 0,702, 0,871 -
95mNb mest. 3,61 nap IT 0,235 95Nb
95Nb mest. 34,991 nap β 0,159 95Mo
γ 0,765 -
Hivatkozások

Világosszürke színű fém. A keménysége a kovácsoltvaséhoz hasonló.

Nevét Niobé thébai királylányról, Tantalosz leányáról kapta, ui. a nióbium rendszerint a tantállal együtt fordul elő.[4]

Nióbium kristályok

Tartalomjegyzék

Kémiai tulajdonságaiSzerkesztés

Magasabb hőmérsékleten reakcióba lép klórral, jóddal, nitrogénnel, foszforral, kénnel. Hevítés hatására szénnel is reagál, karbidot képez. Szobahőmérsékleten vízzel nem reagál, de az izzó nióbium hidrogént fejleszt a vízből. Nem oldódik savakban, még a királyvíz sem támadja meg. Egyedül a hidrogén-fluorid oldja. A nióbiumot a nátrium-hidroxid és a kálium-hidroxid olvadéka megtámadja.

ElőfordulásaSzerkesztés

A természetben a kolumbit nevű ásványként található meg. Ez lényegében a vas és a mangán niobátja.

IzotópjaiSzerkesztés

A nióbiumnak egy, a természetben előforduló, stabil izotópja van. Emellett sok radioaktív izotópját előállították mesterségesen.

ElőállításaSzerkesztés

Az előállításához a nióbium-érceket először dúsítják, majd kálium-hidrogén-szulfáttal olvasztják össze, így tárják fel. Lehűlés után aprítják, majd forró vízzel kezelik. Ekkor vízben oldhatatlan alakban marad vissza a tantál, illetve a nióbium. Majd hidrogén-fluoriddal reagáltatják kálium-fluorid jelenlétében. Az ekkor keletkező kálium-fluor-tantalátot és kálium-fluor-niobátot frakcionált kristályosítással választják el. A nióbium fémkalciummal végzett redukcióval szabadítható fel.

FelhasználásaSzerkesztés

Különleges acélok készítéséhez használják.[5] Ezeket az acélokat leggyakrabban az autóiparban, a kőolaj- és földgázkitermelő platformok építéséhez, illetve a kőolaj- és földgáz szállítására szolgáló csővezetékek, egyenirányítók, rakéták és turbinák készítésére használják.

Oxidjait lencsék, fényáteresztő bevonatok, kondenzátorok,[6] katalizátorok előállítására[7] használják.

A nióbium-diszelenid kenőanyagként alkalmazható.[8]

Nióbium alapú mágneseket használnak az LHC gyorsítójában a részecskenyalábok irányítására. (A gyorsító építése alatt a világ teljes nióbium-termelésének közel 80%-át az LHC-be építették be.)[9]

JegyzetekSzerkesztés

  1. Current Table of Standard Atomic Weights in Order of Atomic Number. Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights – Commission II.I of the International Union of Pure and Applied Chemistry, 2013. (Hozzáférés: 2013. október 13.)
  2. Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds Archiválva 2012. január 12-i dátummal a Wayback Machine-ben, Handbook of Chemistry and Physics 81st edition, CRC press.
  3. W. P. Griffith – P. J. T. Morris: Charles Hatchett FRS (1765-1847), chemist and discoverer of niobium. The Royal Society Publishing (2003. szept. 22.)
  4. Fülöp József: Rövid kémiai értelmező és etimológiai szótár. Celldömölk: Pauz–Westermann Könyvkiadó Kft. 1998. 103. o. ISBN 963 8334 96 7  
  5. [1], [2], [3]
  6. [4]
  7. [5], [6], [7] Archiválva 2016. október 30-i dátummal a Wayback Machine-ben, [8] Archiválva 2016. február 15-i dátummal a Wayback Machine-ben
  8. [9]
  9. Mindentudás Egyeteme: A teljesség felé? – A CERN nagy hadronütköztetője az emberiség szolgálatában (2011.03.18.)

ForrásokSzerkesztés

A Wikimédia Commons tartalmaz Nióbium témájú médiaállományokat.