Свойства на ниобия, приложение, съединения, производство
НИОБИЙ, Nb (лат. Niobium; от името на Ниоба - дъщерята на Тантал в древногръцката митология * a. niobium; n. Niob, Niobium; f. niobium; и. niobio), е химичен елемент от V група на периодичната система на Менделеев, атомен номер 41, атомна маса 92,9064. Има един естествен изотоп 93 Nb.
Ниобиевият оксид е изолиран за първи път от английския химик C. Hatchet през 1801 г. от колумбит. Металният ниобий е получен през 1866 г. от шведския учен К. В. Бломстранд.
Свойства на ниобий
Ниобият е метал с цвят на стомана, има обемно центрирана кубична решетка с a = 0,3294 nm; плътност 8570 kg/m 3 ; точка на топене 2500°C, точка на кипене 4927°C; топлинен капацитет (298 K) 24,6 J/(mol·K); топлопроводимост (273 K) 51,4 W/(m•K); температурен коефициент на линейно разширение (63-1103 K) 7,9•10 -6 K -1; електрическо съпротивление (293 K) 16•10 -8 Ohm•m; топлинен коефициент на електрическо съпротивление (273 K) 3,95•10 -3 K -1 . Температурата на преход към свръхпроводящо състояние е 9,46 K.
Степента на окисление е +5, по-рядко от +1 до +4. По химични свойства се доближава до тантала, изключително устойчив на студ и при слабо нагряване на действието на много агресивни среди, вкл. и киселини. Ниобият разтваря само флуороводородна киселина, нейната смес с азотна киселина и основи. Амфотерен. При взаимодействие с халогени образува ниобиеви халиди. Когато Nb2O5 се слее със сода, се получават соли на ниобови киселини, ниобати, въпреки че самите киселини не съществуват в свободно състояние. Ниобият може да образува двойни соли и комплексни съединения. Нетоксичен.
Ниобият е литофилен елемент, свързан с гранитни, нефелинсиенитни, ултраосновни алкални скали и карбонатити. Кларкът му е 2x10 -3% от теглото. Скалообразуващият аналог на Nb (както и Ta) е Ti. При висока концентрация на Ti 4+ се получава разсейванеNb 5+ за титанови минерали. Натрупва се в най-новите диференциали на многофазни интрузивни комплекси. Той се свързва тясно с Та, образувайки заедно с него над 50 минерала. Някои ниобиеви минерали (колумбит, лопарит, фергусонит) са много стабилни в зоната на хипергенеза и се натрупват в разсипи. Основните видове депозити, схеми за обогатяване, виж чл. Ниобиеви руди.
Получаване и използване
За да се получи ниобий, ниобиевият концентрат се стопява със сода каустик или сода и получената сплав се излугва. Съдържащите се в неразтворената утайка Nb и Ta се отделят и ниобиевият оксид се редуцира отделно от танталовия оксид. Компактният ниобий се получава чрез прахова металургия, електродъгово, вакуумно и електронно-лъчево топене.
Ниобият е един от основните компоненти при легирането на топлоустойчиви стомани и сплави. Ниобият и неговите сплави се използват като структурни материали за части от реактивни двигатели, ракети, газови турбини, химическо оборудване, електронни устройства, електрически кондензатори и свръхпроводящи устройства. Ниобатите се използват широко като фероелектрици, пиезоелектрици и лазерни материали.