Chemické vlastnosti nióbu. Vlastnosti nióbu

niób

NIOBIUM-I; m.[lat. niób] Chemický prvok (Nb), tvrdý, žiaruvzdorný a kujný kov sivobielej farby (používa sa pri výrobe chemicky odolných a žiaruvzdorných ocelí).

◁ niób; niób, -aya, -oe.

(lat. Niób), chemický prvok skupiny V periodická tabuľka. Pomenovaný po Niobe - dcére mytologického Tantala (podobnosť vlastností Nb a Ta). Svetlosivý žiaruvzdorný kov, hustota 8,57 g/cm 3, t 2477°C, teplota prechodu do supravodivého stavu 9,28 K. Chemicky veľmi odolný. Minerály: pyrochlór, kolumbit, loparit atď. Zložka chemicky odolných a žiaruvzdorných ocelí, z ktorých sa vyrábajú časti rakiet, prúdových motorov, chemických zariadení a zariadení na rafináciu ropy. Niób a jeho zliatiny sa používajú na obaľovanie palivových článkov jadrových reaktorov. Na výrobu supravodivých solenoidov sa používajú stanid Nb 3 Sn, germanid Nb 3 Ge, zliatiny nióbu s Sn, Ti a Zr (Nb 3 Ge je supravodič s teplotou prechodu do supravodivého stavu 23,2 K).

NIOBIUM (lat. Niobium, v mene Niobe (cm. NIOBE)), Nb (vyslovuje sa "niób"), chemický prvok s atómovým číslom 41, atómová hmotnosť 92,9064. Prírodný niób pozostáva z jedného stabilného izotopu, 93 Nb. Konfigurácia dvoch vonkajších elektronických vrstiev 4 s 2 p 6 d 4 5 s 1 . Oxidačné stavy +5, +4, +3, +2 a +1 (valencie V IV, III, II a I). Nachádza sa v skupine VB, v 5. perióde periodickej sústavy prvkov.
Atómový polomer 0,145 nm, polomer iónu Nb 5+ - od 0,062 nm (koordinačné číslo 4) do 0,088 nm (8), ión Nb 4+ - od 0,082 do 0,092 nm, ión Nb 3+ - 0,086 nm, ión Nb 2+ - 0,085 nm. Sekvenčné ionizačné energie sú 6,88, 14,32, 25,05, 38,3 a 50,6 eV. Funkcia práce elektrónov 4,01 eV. Elektronegativita podľa Paulinga (cm. PAULING Linus) 1,6.
História objavovania
Objavený v roku 1801 C. Hatchetom (cm. sekerka Charles). Pri skúmaní čierneho minerálu zaslaného z Ameriky izoloval oxid nového prvku, ktorý nazval kolumbium, a minerál, ktorý ho obsahuje - kolumbit. O rok neskôr z toho istého minerálu A. G. Ekeberg (cm. ECKEBERG Anders Gustav) izoloval ďalší oxid, ktorý nazval tantal (cm. TANTALUM (chemický prvok)). Vlastnosti kolumbia a Ta boli veľmi podobné a veľmi dlho sa považovali za jeden prvok. V roku 1844 G. Rose (cm. ROSE (nemeckí vedci, bratia)) dokázal, že ide o dva rôzne prvky. Ponechal si názov tantal a druhý niób. Až v roku 1950 IUPAC (Svetová organizácia chemikov) konečne pridelila prvku č.41 názov niób. Kovový Nb prvýkrát získal v roku 1866 K. Blomstrand (cm. BLOMSTRAND Christian Wilhelm).
Byť v prírode
Obsah v zemská kôra 2,10-3 % hmotn. Niób sa nenachádza vo voľnej forme, v prírode sprevádza tantal. Z rúd sú najvýznamnejšie kolumbit-tantalit. (cm. COLUMBITE)(Fe,Mn)(Nb,Ta)206, pyrochlór (cm. PYROCHLOR) a loparit (cm. LOPARIT).
Potvrdenie
Asi 95 % Nb sa získava z pyrochlórových, kolumbit-tantalitových a loparitových rúd. Rudy sa obohacujú pomocou gravitačných metód a flotácie (cm. FLOTATION). Koncentráty s obsahom až 60 % Nb 2 O 5 sa spracúvajú na feroniób (zliatina železa a nióbu), čistý Nb 2 O 5 alebo NbCl 5 . Niób sa redukuje zo svojho oxidu, fluoridu alebo chloridu hliníkom alebo karbotermou. Zvlášť čistý niób sa získava vysokoteplotnou redukciou prchavého NbCl5 vodíkom.
Výsledný nióbový prášok sa briketuje a speká vo vákuu v elektrických oblúkových alebo elektrónových peciach.
Fyzikálne a chemické vlastnosti
Niób je lesklý strieborno-šedý kov s kubickou kryštálovou mriežkou typu a-Fe so stredom tela, A= 0,3294 nm. Teplota topenia 2477°C, teplota varu 4760°C, hustota 8,57 kg/dm3.
Chemicky je niób celkom stabilný. Pri kalcinácii na vzduchu sa oxiduje na Nb205. Pre tento oxid bolo opísaných asi 10 kryštálových modifikácií. Pri normálnom tlaku je b-forma Nb205 stabilná. Keď sa Nb205 leguje rôznymi oxidmi, získajú sa niobitany: Ti2Nb10029, FeNb490124. Niobáty možno považovať za soli hypotetických niobových kyselín. Delia sa na metaniobáty MNbO 3, ortoniobáty M 3 NbO 4, pyroniobáty M 4 Nb 2 O 7 alebo polyniobáty M 2 O n Nb205 (M je jednoducho nabitý katión a n= 2-12). Sú známe niobáty s dvojitým a trojnásobným nábojom katiónov. Niobáty reagujú s HF, taveninami hydrofluoridov alkalických kovov (KHF 2) a amóniom (cm. AMONIUM (v chémii)). Niektoré niobáty s vysokým pomerom M20/Nb205 sú hydrolyzované:
6Na3Nb04 + 5H20 = Na8Nb6019 + 10NaOH
Niób tvorí Nb02, NbO a množstvo oxidov, ktoré sú medzi Nb02,42 a Nb02,50 a sú svojou štruktúrou blízke b-forme Nb205.
S halogénmi (cm. HALOGÉN) Nb tvorí pentahalidy NbHal 5, tetrahalogenidy NbHal 4 a fázy NbHal 2,67 -NbHal 3+x, v ktorých sú Nb 3 alebo Nb 2 skupiny. Pentahalidy nióbu sa ľahko hydrolyzujú vodou. Teploty topenia chloridu, pentabromidu a pentajodidu nióbu sú 205, 267,5 a 310 °C. Nad 200-250 °C sú tieto pentahalogenidy prchavé.
V prítomnosti vodnej pary a kyslíka NbCl 5 a NbBr 5 tvoria oxyhalogenidy NbOCl 3 (NbOBr 3) - voľné látky podobné vate.
Pri interakcii Nb a grafitu vznikajú karbidy Nb 2 C a NbC, tuhé zlúčeniny odolné voči teplu. V systéme Nb - N je niekoľko fáz rôzneho zloženia a nitridy Nb 2 N a NbN. Podobne sa Nb správa v systémoch s fosforom a arzénom. Keď Nb interaguje so sírou, získajú sa nasledujúce sulfidy: NbS, NbS2 a NbS3. Boli syntetizované dvojité fluoridy Nb a K (Na) - K2.
Aplikácia
50% vyrobeného nióbu sa používa na mikrolegovanie ocelí, 20-30% na výrobu nehrdzavejúcich a žiaruvzdorných zliatin. Intermetalické zlúčeniny nióbu (Nb 3 Sn a Nb 3 Ge) sa používajú pri výrobe solenoidov pre supravodivé zariadenia. Niob nitrid NbN sa používa pri výrobe terčov na vysielanie televíznych elektrónok. Oxidy nióbu sú súčasťou žiaruvzdorných materiálov, cermetov a skiel s vysokým indexom lomu. Dvojité fluoridy - pri oddeľovaní nióbu od prírodných surovín, pri výrobe kovového nióbu. Niobáty sa používajú v akustickej a optoelektronike ako laserové materiály.
Fyziologické pôsobenie
Zlúčeniny nióbu sú jedovaté. MPC nióbu vo vode je 0,01 mg/l.

encyklopedický slovník . 2009 .

Pozrite sa, čo je „niób“ v iných slovníkoch:

- (nový latinský niób). Jeden zo vzácnych kovov nájdených v tantalite. Slovník cudzie slová, zahrnuté v ruskom jazyku. Chudinov A.N., 1910. Kov NIOB, nachádzajúci sa vo forme oxidov vo vzácnych mineráloch praktický význam nemá... Slovník cudzích slov ruského jazyka

- (Niób), Nb, chemický prvok skupiny V periodickej sústavy, atómové číslo 41, atómová hmotnosť 92,9064; kov, bod topenia 2477 shC. Niób sa používa na legovanie ocelí, na výrobu žiaruvzdorných, tvrdých a iných zliatin. Niób objavený Angličanmi...... Moderná encyklopédia

niób- (Niób), Nb, chemický prvok skupiny V periodickej sústavy, atómové číslo 41, atómová hmotnosť 92,9064; kov, teplota topenia 2477 °C. Niób sa používa na legovanie ocelí, na výrobu žiaruvzdorných, tvrdých a iných zliatin. Niób objavený Angličanmi...... Ilustrovaný encyklopedický slovník

- (symbol Nb), lesklý sivo-biely prechodový chemický prvok, kov. Objavený v roku 1801. Nachádza sa spravidla v pyrochlórových rudách. Ako mäkký a tvárny kov sa niób používa pri výrobe špeciálnych nehrdzavejúcich ocelí a zliatin... ... Vedecko-technický encyklopedický slovník

Nb (lat. Niób; od mena Niobe, dcéra Tantala v inej gréckej mytológii * a. niób; n. Niob, Niób; f. niób; i. niobio), chem. prvok skupiny V je periodický. Mendelejevov systém, at. n. 41, o. m. Má jeden prírodný izotop 93Nb.… … Geologická encyklopédia

NIOBIUM, jeden z kovov objavených chemikmi. Slovník Dalia. IN AND. Dahl. 1863 1866… Dahlov vysvetľujúci slovník

NIOBIUM- chem. prvok, symbol Nb (lat. Niób), at. n. 41, o. m 92,90; svetlosivý kov, hustota 8570 kg/m3, t = 2500 °C; má vysokú chemikáliu vytrvalosť. V prírode sa nachádza v mineráloch spolu s tantalom, oddelenie od ktorého spôsobuje... ... Veľká polytechnická encyklopédia

- (lat. Niób) Nb, chemický prvok skupiny V periodickej tabuľky, atómové číslo 41, atómová hmotnosť 92,9064. Pomenovaný po Niobe, dcére mytologického Tantala (podobnosť vlastností Nb a Ta). Svetlosivý žiaruvzdorný kov, hustota 8,57... ... Veľký encyklopedický slovník

- (Niób), Nb, chemický... Fyzická encyklopédia

Ak na stránke nájdete chybu, vyberte ju a stlačte Ctrl + Enter

niób

Ľudstvo pozná prvok, ktorý zaberá 41. bunku periodickej tabuľky, už dlho. Jeho súčasný názov niób je takmer o pol storočia mladší. Stalo sa, že prvok č.41 bol otvorený dvakrát. Prvýkrát, v roku 1801, anglický vedec Charles Hatchet preskúmal vzorku pravého minerálu zaslaného do Britského múzea z Ameriky. Z tohto minerálu izoloval oxid dovtedy neznámeho prvku. Nový prvok Hatchet ho pomenoval Columbia, čím zaznamenal jeho zámorský pôvod. A čierny minerál sa nazýval kolumbit.

O rok neskôr švédsky chemik Ekeberg izoloval oxid ďalšieho nového prvku z kolumbitu, nazývaného tantal. Podobnosť medzi zlúčeninami Columbia a tantalom bola taká veľká, že 40 rokov väčšina chemikov verila, že tantal a kolumbium sú tým istým prvkom.

V roku 1844 nemecký chemik Heinrich Rose skúmal vzorky kolumbitu nájdené v Bavorsku. Opäť objavil oxidy dvoch kovov. Jedným z nich bol oxid už známeho tantalu. Oxidy boli podobné, a zdôrazňujúc ich podobnosť, Rose pomenovala prvok tvoriaci druhý oxid niób po Niobe, dcére mytologického mučeníka Tantala.

Rose, podobne ako Hatchet, však nedokázala získať tento prvok v slobodnom stave.

Kovový niób bol prvýkrát získaný až v roku 1866 švédskym vedcom Blomstrandom pri redukcii chloridu nióbu vodíkom. IN koniec XIX V. našli sa ďalšie dva spôsoby, ako tento prvok získať. Najprv ho Moissan získal v elektrickej peci redukciou oxidu nióbu uhlíkom a potom Goldschmidt dokázal ten istý prvok redukovať hliníkom.

A zavolajte prvok č. 41 in rozdielne krajiny pokračovali rôznymi spôsobmi: v Anglicku a USA - s Kolumbiou, v iných krajinách - s nióbom. Medzinárodná únia pre čistú a aplikovanú chémiu (IUPAC) ukončila tento spor v roku 1950. Bolo rozhodnuté všade legitimizovať názov prvku „niób“ a hlavnému minerálu nióbu bol priradený názov „columbite“. Jeho vzorec je (Fe, Mn) (Nb, Ta)206.

Očami chemika

Elementárny niób je extrémne žiaruvzdorný (2468°C) a vysokovrúci (4927°C) kov, veľmi odolný voči mnohým agresívnym prostrediam. Všetky kyseliny, s výnimkou kyseliny fluorovodíkovej, naň nemajú vplyv. Oxidačné kyseliny „pasivujú“ niób a pokrývajú ho ochranným oxidovým filmom (Nb 2 O 5). Ale pri vysokých teplotách sa chemická aktivita nióbu zvyšuje. Ak sa pri 150...200°C zoxiduje len malá povrchová vrstva kovu, potom pri 900...1200°C hrúbka oxidového filmu výrazne narastie.

Niób aktívne reaguje s mnohými nekovmi. Halogény, dusík, vodík, uhlík a síra s ním tvoria zlúčeniny. V tomto prípade môže niób vykazovať rôzne valencie od dvoch do piatich. Ale hlavná valencia tohto prvku je 5+. Päťmocný niób môže byť v soli prítomný ako katión aj ako jeden z aniónových prvkov, čo poukazuje na amfotérny charakter prvku č.41.

Soli niobových kyselín sa nazývajú niobáty. Získavajú sa ako výsledok výmenných reakcií po fúzii oxidu nióbového so sódou:

Nb205 + 3Na2C03 → 2Na3Nb04 + 3C02.

Soli niekoľkých nióbových kyselín boli celkom dobre študované, predovšetkým metaniób HNb03, ako aj diniobáty a pentaniobáty (K4Nb207, K7Nb5016 · m H20). A soli, v ktorých prvok č.41 pôsobí ako katión, sa zvyčajne získavajú priamou interakciou jednoduchých látok, napríklad 2Nb + 5Cl 2 → 2NbCl 5.

Pestrofarebné ihličkovité kryštály pentahalidov nióbu (NbCl 5 žltá farba, NbBr 5 purpurovočervený) sa ľahko rozpúšťajú v organických rozpúšťadlách chloroform, éter, alkohol. Keď sa však tieto zlúčeniny rozpustia vo vode, úplne sa rozložia a hydrolyzujú za vzniku niobitanov:

NbCl5 + 4H20 -> 5HCl + H3Nb04.

Hydrolýze možno zabrániť pridaním určitej silnej kyseliny do vodného roztoku. V takýchto roztokoch sa halogenidy nióbu rozpúšťajú bez hydrolýzy.

Niób tvorí podvojné soli a komplexné zlúčeniny, najľahšie fluorid. Fluoroniobáty sa nazývajú tieto dvojité soli. Získajú sa, ak sa do roztoku kyseliny nióbovej a kyseliny fluorovodíkovej pridá fluorid akéhokoľvek kovu.

Zloženie komplexnej zlúčeniny závisí od pomeru zložiek reagujúcich v roztoku. Rôntgenová difrakčná analýza jednej z týchto zlúčenín ukázala štruktúru zodpovedajúcu vzorcu K2NbF7. Môžu sa vytvoriť aj oxozlúčeniny nióbu, napríklad oxofluórniobát draselný K2NbOF5H20.

Týmito informáciami samozrejme nie sú vyčerpané chemické vlastnosti prvku. Dnes sú najdôležitejšími zlúčeninami prvku č.41 jeho zlúčeniny s inými kovmi.

Niób a supravodivosť

Úžasný fenomén supravodivosti, keď pri poklese teploty vodiča v ňom dochádza k prudkému zániku elektrického odporu, prvýkrát pozoroval holandský fyzik G. Kamerlingh-Onnes v roku 1911. Prvým supravodičom sa ukázala byť ortuť, ale nie on, ale niób a niektoré intermetalické zlúčeniny nióbu boli predurčené stať sa prvými technicky dôležitými supravodivými materiálmi.

Dve charakteristiky supravodičov sú prakticky dôležité: hodnota kritickej teploty, pri ktorej dochádza k prechodu do stavu supravodivosti, a kritické magnetické pole (Kamerlingh Onnes tiež pozoroval stratu supravodivosti supravodiča, keď je vystavený dostatočne silnému magnetickému poľu ). Od 1. januára 1975 bola supravodičovým „rekordérom“ pre kritickú teplotu intermetalická zlúčenina nióbu a germánia so zložením Nb 3 Ge. Jeho kritická teplota je 23,2 °K; To je vyššie ako bod varu vodíka. (Väčšina známych supravodičov sa stáva supravodičom až pri teplote tekutého hélia).

Schopnosť prechodu do stavu supravodivosti je charakteristická aj pre nióbový stannid Nb 3 Sn, zliatiny nióbu s hliníkom a germániom alebo s titánom a zirkónom. Všetky tieto zliatiny a zlúčeniny sa už používajú na výrobu supravodivých solenoidov, ako aj niektorých ďalších dôležitých technických zariadení.

Nióbový kov

Kovový niób možno získať redukciou jeho zlúčenín, ako je chlorid nióbový alebo fluór-niobičnan draselný, pri vysokej teplote:

K2NbF7 + 5Na → Nb + 2KF + 5NaF.

Ale pred dosiahnutím tejto v podstate poslednej fázy výroby prechádza nióbová ruda mnohými fázami spracovania. Prvým z nich je obohacovanie rudy, získavanie koncentrátov. Koncentrát sa spája s rôznymi tavidlami: lúh sodný alebo sóda. Výsledná zliatina sa vylúhuje. Ale úplne sa nerozpustí. Nerozpustnou zrazeninou je niób. Je pravda, že tu je stále v zložení hydroxidu, nie je oddelený od svojho analógu v podskupine tantalu a nie je čistený od niektorých nečistôt.

Do roku 1866 nebola známa žiadna priemyselne vhodná metóda na separáciu tantalu a nióbu. Prvý spôsob oddelenia týchto extrémne podobných prvkov navrhol Jean Charles Galissard de Marignac. Metóda je založená na rozdielnej rozpustnosti komplexných zlúčenín týchto kovov a nazýva sa fluorid. Komplexný fluorid tantalu je nerozpustný vo vode, ale analogická zlúčenina nióbu je rozpustná.

Fluoridová metóda je zložitá a neumožňuje úplné oddelenie nióbu a tantalu. Preto sa v dnešnej dobe takmer vôbec nepoužíva. Nahradili ho metódy selektívnej extrakcie, iónovej výmeny, rektifikácie halogenidov atď. Tieto metódy sa používajú na získanie oxidu nióbu a chloridu päťmocného.

Po oddelení nióbu a tantalu nastáva hlavné obnovenie prevádzky. Oxid nióbový Nb205 sa redukuje hliníkom, sodíkom, sadzami alebo karbidom nióbu získaným reakciou Nb205 s uhlíkom; Chlorid nióbový sa redukuje kovovým sodíkom alebo amalgámom sodným. Takto sa získa práškový niób, ktorý sa potom musí premeniť na monolit, urobiť plastický, kompaktný a vhodný na spracovanie. Podobne ako iné žiaruvzdorné kovy, aj nióbový monolit sa vyrába metódami práškovej metalurgie, ktorej podstata je nasledovná.

Výsledný kovový prášok sa lisuje pod vysokým tlakom (1 t/cm2) do takzvaných tyčí obdĺžnikového alebo štvorcového prierezu. Vo vákuu pri 2300 °C sa tieto tyče spekajú a spájajú do tyčí, ktoré sa tavia vo vákuových oblúkových peciach a tyče v týchto peciach fungujú ako elektróda. Tento proces sa nazýva tavenie spotrebnej elektródy.

Jednokryštálový plastový niób sa vyrába tavením elektrónovým lúčom bez téglika. Jeho podstatou je, že na práškový niób je nasmerovaný silný lúč elektrónov (vylúčené sú operácie lisovania a spekania!), ktoré prášok roztavia. Kvapky kovu stekajú na nióbový ingot, ktorý postupne rastie a je odstraňovaný z pracovnej komory.

Ako vidíte, cesta nióbu od rudy ku kovu je v každom prípade dosť dlhá a výrobné metódy sú zložité.

Niób a kovy

Najlogickejšie je začať príbeh o využití nióbu v metalurgii, keďže práve v metalurgii našiel najviac široké uplatnenie. Ako v metalurgii neželezných kovov, tak aj v metalurgii železa.

Oceľ legovaná nióbom má dobrú odolnosť proti korózii. "No a čo? povie iný skúsený čitateľ. Chróm tiež zvyšuje odolnosť ocele proti korózii a je oveľa lacnejší ako niób. Tento čitateľ má pravdu a zároveň sa mýli. Omyl, lebo som zabudol na jednu vec.

Chrómniklová oceľ, ako každá iná, vždy obsahuje uhlík. Uhlík sa však spája s chrómom a vytvára karbid, vďaka čomu je oceľ krehkejšia. Niób má väčšiu afinitu k uhlíku ako chróm. Preto, keď sa do ocele pridá niób, nevyhnutne sa vytvorí karbid nióbu. Oceľ legovaná nióbom získava vysoké antikorózne vlastnosti a nestráca svoju ťažnosť. Požadovaný efekt dosiahnuté, keď sa k tone ocele pridá iba 200 g kovového nióbu. A niób dáva chróm-mangánovej oceli vysokú odolnosť proti opotrebovaniu.

Mnohé neželezné kovy sú tiež legované nióbom. Hliník, ktorý sa ľahko rozpúšťa v zásadách, s nimi teda nereaguje, ak sa k nemu pridá len 0,05 % nióbu. A meď, známa svojou mäkkosťou, a mnohé z jej zliatin sa zdajú byť tvrdené nióbom. Zvyšuje pevnosť kovov ako titán, molybdén, zirkónium a zároveň zvyšuje ich tepelnú odolnosť a tepelnú odolnosť.

Teraz vlastnosti a schopnosti nióbu oceňuje letectvo, strojárstvo, rádiotechnika, chemický priemysel a jadrová energetika. Všetci sa stali konzumentmi nióbu.

Jedinečná vlastnosť absencia výraznej interakcie nióbu s uránom pri teplotách do 1100°C a navyše dobrá tepelná vodivosť, malý účinný absorpčný prierez tepelných neutrónov, urobili z nióbu vážneho konkurenta uznávaných kovov hliník, berýlium a zirkónium. v jadrovom priemysle. Okrem toho je umelá (indukovaná) rádioaktivita nióbu nízka. Preto sa z neho dajú vyrobiť kontajnery na skladovanie rádioaktívneho odpadu alebo zariadenia na ich využitie.

Chemický priemysel spotrebuje relatívne málo nióbu, ale to možno vysvetliť len jeho nedostatkom. Zariadenia na výrobu vysoko čistých kyselín sa niekedy vyrábajú zo zliatin obsahujúcich niób a menej často z plechového nióbu. Schopnosť nióbu ovplyvňovať rýchlosť určitých chemických reakcií sa využíva napríklad pri syntéze alkoholu z butadiénu.

Spotrebiteľmi prvku č.41 sa stali aj raketové a vesmírne technológie. Nie je žiadnym tajomstvom, že niektoré množstvá tohto prvku už rotujú na obežných dráhach v blízkosti Zeme. Niektoré časti rakiet a palubné vybavenie umelých družíc Zeme sú vyrobené zo zliatin obsahujúcich niób a čistého nióbu.

Nióbové minerály

Columbit (Fe, Mn) (Nb, Ta) 2 O 6 bol prvý nióbový minerál známy ľudstvu. A tento istý minerál je najbohatší na prvok č.41. Oxidy nióbu a tantalu tvoria až 80 % hmotnosti kolumbitu. Oveľa menej nióbu je v pyrochlóre (Ca, Na) 2 (Nb, Ta, Ti) 2 O 6 (O, OH, F) a loparite (Na, Ce, Ca) 2 (Nb, Ti) 2 O 6. Celkovo je známych viac ako 100 minerálov, ktoré obsahujú niób. Významné ložiská takýchto nerastov sú v rôznych krajinách: USA, Kanada, Nórsko, Fínsko, no africký štát Nigéria sa stal najväčším dodávateľom nióbových koncentrátov na svetový trh. ZSSR má veľké zásoby loparitu, našli sa na polostrove Kola.

Ružový karbid

Monokarbid nióbu NbC je plastická látka s charakteristickým ružovkastým leskom. Táto dôležitá zlúčenina vzniká pomerne ľahko, keď kovový niób reaguje s uhľovodíkmi. Kombinácia dobrej tvárnosti a vysokej tepelnej odolnosti s príjemnými „vonkajšími vlastnosťami“ urobila z monokarbidu nióbu cenný materiál na výrobu náterov. Vrstva tejto látky s hrúbkou len 0,5 mm spoľahlivo ochráni mnohé materiály pred koróziou pri vysokých teplotách, najmä grafit, ktorý je prakticky nechránený inými nátermi. NbC sa tiež používa ako konštrukčný materiál v raketovej vede a výrobe turbín.

Nervy zosieťované nióbom

Vysoká odolnosť nióbu proti korózii umožnila jeho využitie v medicíne. Nióbové vlákna nedráždia živé tkanivo a dobre k nemu priľnú. Rekonštrukčná chirurgia úspešne použila takéto nite na zošívanie roztrhnutých šliach, krvných ciev a dokonca aj nervov.

Zdanie neklame

Niób má nielen súbor vlastností potrebných pre technológiu, ale tiež vyzerá celkom krásne. Tento biely lesklý kov sa klenotníci snažili použiť na výrobu puzdier na hodinky. Zliatiny nióbu s volfrámom alebo réniom niekedy nahrádzajú ušľachtilé kovy: zlato, platinu, irídium. To posledné je obzvlášť dôležité, pretože zliatina nióbu a rénia nielenže vyzerá podobne ako kovové irídium, ale je takmer rovnako odolná voči opotrebovaniu. To umožnilo niektorým krajinám zaobísť sa bez drahého irídia pri výrobe spájkovacích hrotov pre hroty plniacich pier.

Niób a zváranie

Koncom 20. rokov nášho storočia začalo elektrické a plynové zváranie nahrádzať nitovanie a iné spôsoby spájania komponentov a dielov. Zváranie zlepšilo kvalitu výrobkov, urýchlilo a znížilo náklady na ich montážne procesy. Zváranie sa javilo ako obzvlášť sľubné pre inštaláciu veľkých zariadení pracujúcich v korozívnom prostredí alebo pod vysokým tlakom. Potom sa však ukázalo, že pri zváraní nehrdzavejúcej ocele má zvarový šev oveľa menšiu pevnosť ako samotná oceľ. Na zlepšenie vlastností švu sa do „nehrdzavejúcej ocele“ začali zavádzať rôzne prísady. Najlepšie z nich sa ukázalo byť nióbové.

Podhodnotené čísla

Nie je náhoda, že niób sa považuje za vzácny prvok: skutočne sa vyskytuje zriedkavo a v malých množstvách, vždy vo forme minerálov a nikdy nie v prirodzenom stave. Zaujímavý detail: v rôznych referenčných publikáciách je clarke (obsah v zemskej kôre) nióbu odlišný. Je to spôsobené najmä tým, že v posledné roky V afrických krajinách sa našli nové ložiská nerastov s obsahom nióbu. Uvádzajú sa tieto čísla: 3,2 · 10 5 % (1939), 1 · 10 3 % (1949) a 2,4 · 10 3 % (1954). Ale najnovšie údaje sú tiež podhodnotené: nie sú tu zahrnuté africké ložiská objavené v posledných rokoch. Napriek tomu sa odhaduje, že z minerálov už známych ložísk možno vytaviť približne 1,5 milióna ton kovového nióbu.

0,145 nm, (koordinačné číslo je uvedené v zátvorkách) Nb2+ 0,085 nm (6), Nb3+ 0,086 nm (6), Nb4+ 0,082 nm (6), 0,092 nm (8), Nb5 + 0,062 nm ( 4), 0,078 nm (6), 0,083 nm (7), 0,088 nm (8).

Obsah v zemskej kôre 2. 10 až 3 % hmotn. V prírode sa zvyčajne vyskytuje spolu s Ta. Naíb. dôležité sú kolumbit-tantalit a loparit. Columbit-tantalit (Fe,Mn)(Nb,Ta)206 obsahuje 82-86 % Nb a Ta. Keď je obsah nióbu vyšší ako Ta, ide o tzv. kolumbit, s opačným pomerom – tantalit. (Na,Ca,Ce)2(Nb,Ti)2(OH,F)06 zvyčajne obsahuje 37,5-65,6 % Nb205; loparit (Na,Ce,Ca,SrXNb,Ti)03-8-10% Nb205. niób sú slabo paramagnetické a rádioaktívne kvôli nečistotám U a Th.

Columbit sa nachádza vo vyvrelých pegmatitoch, biotitoch a alkalických granitoch, niekedy v rýžových ložiskách (Nigéria) a často sa ťaží ako vedľajší produkt získavania cínových koncentrátov. nachádza sa v karbonatitoch, alkalických (Kanada), nefelín-syenitových pegmatitoch, v eluviálnych produktoch zvetrávania syenit-karbonatitov (Brazília). V ZSSR sú veľké ložiská loparitu.

Celkové svetové zásoby nióbu (bez ZSSR) boli odhadnuté (1980) na 18 miliónov ton, v priemyselných množstvách. vklady - cca. 3,4 milióna ton (z toho 3,2 milióna ton v Brazílii).

Vlastnosti. Niób je lesklý strieborno-šedý; kryštálovo-stallich. centrovaná mriežka kubický typ a-Fe, a = 0,3294 nm, z = 2, priestor. skupina Im3m; t.t. 2477 °C, b. OK. 4760 °C; hustý 8,57 g/cm3; Cop 24,44 J/(. K); DH 0 pl 31,0 kJ/ (2477 °C), DH 0 ex 720 kJ/ (0 K), DH 0 ex 662 kJ/ (4760 °C); S 0 298 36,27 JDmol K); úroveň teplotnej závislosti od kvapalného nióbu: logр(Pa) = 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.

Čistý niób sa ľahko spracováva za studena; tepluvzdorný; s nárast 342 MPa (20 °C) a 312 MPa (800 °C); sa týka predĺženie 19,2 % (20 °C) a 20,7 % (800 °C); podľa Brinella 450 MPa pre čisté a 750-1800 MPa pre technické. Nečistoty H, N, C a O znižujú niób a zvyšujú ho. Niób prechádza do krehkého stavu pri teplotách od -100 do -200°C.

Chemicky je niób celkom stabilný. V kompaktnej forme začína oxidovať nad 200 °C, čím dochádza k interakcii. s Cl2 nad 200 °C, s F2 a H2 - nad 250 °C (intenzívne s H2 - pri 360 °C), s N2 - nad 400 °C, s C a uhľovodíkmi - pri 1200-1600 °C S. V chlade sa nerozpúšťa. v kyseline chlorovodíkovej a sírovej, nereaguje s HNO 3, H 3 PO 4, HClO 4, vodným roztokom NH 3. Odolné voči roztaveniu. Li, Na, K, Sn, Pb, Bi a tiež Hg. Sol. v kyseline fluorovodíkovej, jej zmesiach s HNO 3, v tavenine. NH4HF2 a NaOH. Reverzibilne absorbuje H 2 za vzniku pevného intersticiálneho roztoku (do 10 at. % H) a kompozície NbH x (x = 0,7-1,0) s kosoštvorcovým. kryštalický rošt; pre NbH 0,761 DH 0 arr - 74,0 kJ/; pH v nióbu sa pohybuje od 104 cm 3 /g pri 20 °C do 4,0 cm 3 /g pri 900 °C, nad 1000 °C je H2 prakticky nerozpustný. v nióbe. vznikajú aj v prvých stupňoch nióbu v hydrofluoridenapríklad jeho zmes s HN03 a NH4HF2, ako aj s nióbom (takto sa získal NbH 2,00). nióbu a pri zahrievaní používa sa na získanie jemne rozptýleného .

Keď niób interaguje s C, vytvorí sa jedna z troch fáz: tuhý roztok Cin, Nb2C alebo NbC. Tuhý roztok obsahuje 2 at. % C pri 2000 °C; Hodnota pH C v nióbu s klesajúcou teplotou prudko klesá. Karbid Nb 2 C tvorí tri polymorfy: kosoštvorcová forma je stabilná do 1230 °C. a-fáza (priestorová grupa Pbcn), pri 1230°C sa transformuje. do šesťuholníka. b-fáza (priestorová grupa P6 3 22), ktorá sa pri 2450 °C transformuje na ďalší šesťuholník. -g-fáza (priestorová skupina P63/mmc); t.t. OK. 2990 °C (inkongruentné, s uvoľňovaním tuhého NbС x). pre a-Nb2C: Cop 63,51 J/(.K); DH 0 arr - 188 kJ/; S 0 298 64,10 JDmol. TO); teplota prechodu do supravodivého stavu 9,2 K. Kryštály NbC alebo sivohnedá farba, rozsah homogenity od NbC 0,70 do NbC 1,0; pri 377 °C sa pozoruje polymorfný prechod, kubický pri vysokej teplote. fáza (a = 0,4458 nm, priestorová grupa Pm3m, hustota 7,81 g/cm3) sa topí nekongruentne pri cca. 3390 °C; DH 0 arr - 135 kJ/; S 0 298 35,4 JDmol K); teplota prechodu do supravodivého stavu je 12,1 K. Fáza NbC 0,80 má bod topenia. ~ 3620 °C. NbC tvorí tuhé roztoky s TaC, TiC, ZrC atď. V priemysle NbC dochádza k interakcii. Nb205 s cca. 1800 °C v H2; M.B. tiež získané z prvkov alebo zahrievaním prchavých halogenidov nióbu až na 2300 – 2900 °C.

V systéme Nb-N vznikajú: tuhý intersticiálny roztok v nióbu (a-fáza), nitridy Nb 2 N (hexagonálna p-fáza) a NbN (kubická d- a hexagonálna q-fáza) a niekoľko ďalších. fázy P-hodnota N 2 v nióbu pri atm. opísaná rovnicou c = 180exp(- 57300/RT) at. % (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.

Potvrdenie. OK. 95 % nióbu sa získava z pyrochlórových, tan-talit-columbitových a loparitových hornín. obohatiť gravitačné metódy a, ako aj elektromagnetické. alebo rádiometrické , izolujúce pyrochlórové a kolumbitové koncentráty s obsahom Nb 2 O 5 do 60 %.

Koncentráty sa spracovávajú na feroniób alebo tech. Nb205, menej často až NbCl5 a K2NbF7 (pozri). Kovový niób sa získava z Nb205, K2NbF7 alebo NbCl5.

Pri výrobe feronióbu sa zmes pyrochlórových koncentrátov s Fe 2 O 3, práškovým Al a tavivom vkladá do vertikálnych vodou chladených oceľových alebo medených reaktorov a pomocou špeciálnych. poistka spustí exotermickú reakciu. r-tion: 3Nb205 + 10Al6Nb + + 5Al203; Fe203 + 2Al2Fe + Al203. Potom sa troska vypustí, ochladí a výsledný materiál sa rozdrví. Výťažnosť nióbu do ingotu s ložnou hmotnosťou koncentrátu do 18 ton dosahuje 98 %.

Tech. Nb 2 O 5 Nb a Ta sa získavajú z koncentrátov a trosiek tavby cínu pôsobením kyseliny fluorovodíkovej s poslednou. čistenie a separácia Nb a Ta 100% cyklohexanónom, (zriedkavo iné extrakčné činidlá), reextrakcia nióbu pôsobením vodného roztoku NH 4F, z reextrakcie Nb a kalcinácia.

Podľa sulfátovej metódy sa koncentráty spracujú s H2SO4 alebo jej zmesou s (NH4)2S04 pri 150-300 °C, roztoky sa vylúhujú, Nb a Ta sa oddelia od Ti, Nb a Ta sa oddelia. a purifikované z ich fluoridových alebo oxofluoridových komplexov, potom sa uvoľnia Nb205.

Chloridová metóda zahŕňa miešanie koncentrátu s briketovaním a briketami v bani pri 700-800°C alebo priamo práškový koncentrát a v chloridovej soli na báze NaCl a KCl. Potom sa prchavý Nb a Ta oddelia, oddelia a vyčistia a zrazenina nióbu sa oddelí kalcináciou. Ferroniób alebo odpad je niekedy chlórovaný.

Nb205 sa redukuje na alumino- alebo karbotermálne alebo zahrievaním zmesi Nb205 a NbC na 1800-1900 °C. Používa sa aj natriotermický. K 2 NbF 7, elektrolytický Nb205 alebo K2NbF7 v K2NbF7 a . Zvlášť čistý alebo povlaky nióbu na iných sa získavajú pomocou NbCl5 pri teplotách nad 1000 °C.

Práškový niób sa briketuje, speká do tyčiniek a taví sa pomocou elektrického oblúka alebo tavením elektrónovým lúčom. V počiatočných fázach čistenia sa používa aj so spotrebným KCl-NaCl.

V skutočnosti je niób, rovnako ako všetky ostatné kovy, šedý. Avšak pomocou pasivačná vrstva oxidu, rozžiarime náš kov s najkrajšími kvetmi. Ale niób nie je len kov, ktorý lahodí oku. Rovnako ako tantal je stabilný v mnohých chemikáliách a dá sa ľahko vytvoriť aj pri nízkych teplotách.

Niób je v tom iný vysoká úroveň odolnosti proti korózii kombinuje sa s nízka hmotnosť. Tento materiál používame na výrobu mincových vložiek všetkých farieb, korózii odolných odparovacích misiek na použitie v technológii pokovovania a tvarovo odolných téglikov na pestovanie diamantov. Vďaka vysokej úrovni biokompatibility sa niób používa aj ako materiál pre implantáty. Vysoká prechodová teplota nióbu z neho robí ideálny materiál pre supravodivé káble a magnety.

Zaručená čistota.

Môžete sa spoľahnúť na kvalitu našich produktov. Ako východiskový materiál používame len najčistejší niób. Tak to vám garantujeme mimoriadne vysoká čistota materiálu.

Mince a diamanty. Oblasti použitia nióbu.

Aplikácie nášho nióbu sú také rozmanité ako vlastnosti samotného materiálu. Nižšie stručne predstavíme dve z nich:

Hodnotné a farebné.

Náš niób sa pri výrobe mincí javí v najpriaznivejšom svetle. V dôsledku anodizácie sa na povrchu nióbu vytvorí tenká vrstva oxidu. V dôsledku lomu svetla táto vrstva žiari rôznymi farbami. Tieto farby môžeme ovplyvniť zmenou hrúbky vrstvy. Od červenej po modrú: možná akákoľvek farba.

Výborná tvarovateľnosť a odolnosť.

Vysoká odolnosť proti korózii a výborná tvarovateľnosť robia z nióbu ideálny materiál pre tégliky používané na výrobu umelých polykryštalických diamantov (PCD). Naše nióbové tégliky sa používajú na vysokoteplotnú syntézu pod vysokým tlakom.

Čistý niób získaný tavením.

Náš tavený niób dodávame vo forme plechov, pásov alebo tyčí. Dokážeme z nej vyrobiť aj výrobky so zložitou geometriou. Náš čistý niób má nasledujúce vlastnosti:

• vysoká teplota topenia 2 468 °C
• vysoká ťažnosť pri izbovej teplote
• rekryštalizácia pri teplotách od 850 °C do 1300 °C (v závislosti od stupňa deformácie a čistoty)
• vysoká odolnosť vo vodných roztokoch a roztavených kovoch
• vysoká schopnosť rozpúšťať uhlík, kyslík, dusík a vodík (riziko zvýšenej krehkosti)
• supravodivosť
• vysoká úroveň biologickej kompatibility

Dobré vo všetkých ohľadoch: vlastnosti nióbu.

Niób patrí do skupiny žiaruvzdorných kovov. Žiaruvzdorné kovy sú kovy, ktorých bod topenia presahuje bod topenia platiny (1 772 °C). V žiaruvzdorných kovoch je energia, ktorá viaže jednotlivé atómy, extrémne vysoká. Žiaruvzdorné kovy sú rôzne vysoká teplota topenia v kombinácii s nízky tlak pary, vysoký modul pružnosti A vysoká tepelná stabilita. Žiaruvzdorné kovy majú tiež nízky koeficient tepelnej rozťažnosti. V porovnaní s inými žiaruvzdornými kovmi má niób relatívne nízku hustotu, ktorá je len 8,6 g/cm3

V periodickej tabuľke chemických prvkov sa niób nachádza v rovnakom období ako molybdén. V tomto ohľade je jeho hustota a teplota topenia porovnateľná s hustotou a teplotou topenia molybdénu. Podobne ako tantal, aj niób je náchylný na vodíkové krehnutie. Z tohto dôvodu sa tepelné spracovanie nióbu vykonáva vo vysokom vákuu a nie vo vodíkovom prostredí. Niób aj tantal majú tiež vysokú odolnosť proti korózii vo všetkých kyselinách a dobrú tvarovateľnosť.

Niób má najvyššia teplota prechodu medzi všetkými prvkami a tvorí -263,95 °C. Pod touto teplotou je niób supravodivý. Okrem toho má niób množstvo mimoriadne špecifických vlastností:

Termofyzikálne vlastnosti.

Rovnako ako všetky žiaruvzdorné kovy, niób má vysokú teplotu topenia a relatívne vysokú hustotu. Tepelná vodivosť nióbu je porovnateľná s tantalom, ale nižšia ako volfrámu. Koeficient tepelnej rozťažnosti nióbu je vyšší ako koeficient volfrámu, ale stále výrazne nižší ako koeficient železa alebo hliníka.

Termofyzikálne vlastnosti nióbu sa menia so zmenami teploty:

Koeficient lineárnej tepelnej rozťažnosti nióbu a tantalu

Špecifická tepelná kapacita nióbu a tantalu

Tepelná vodivosť nióbu a tantalu

Mechanické vlastnosti.

Mechanické vlastnosti nióbu závisia predovšetkým od jeho čistota a najmä obsah kyslíka, dusíka, vodíka a uhlíka. Aj malé koncentrácie týchto prvkov môžu mať významný vplyv. Medzi ďalšie faktory ovplyvňujúce vlastnosti nióbu patria výrobná technológia, stupeň deformácie A tepelné spracovanie.

Ako takmer všetky žiaruvzdorné kovy, aj niób má na telo centrovaná kubická kryštálová mriežka. Teplota krehko-ťažného prechodu nióbu je pod teplotou miestnosti. Z tohto dôvodu niób mimoriadne ľahko tvarovateľné.

Pri izbovej teplote je predĺženie pri pretrhnutí viac ako 20 %. So zvyšujúcim sa stupňom spracovania kovu za studena sa zvyšuje jeho pevnosť a tvrdosť, ale súčasne sa znižuje predĺženie pri pretrhnutí. Hoci materiál stráca svoju ťažnosť, nestáva sa krehkým.

Pri izbovej teplote je modul pružnosti nióbu 104 GPa, čo je menej ako modul volfrámu, molybdénu alebo tantalu. Modul pružnosti klesá so zvyšujúcou sa teplotou. Pri teplote 1800 °C je to 50 GPa.

Modul pružnosti nióbu v porovnaní s volfrámom, molybdénom a tantalom

Vďaka svojej vysokej ťažnosti je niób optimálne vhodný pre formovacie procesy ako je ohýbanie, razenie, lisovanie alebo hlboké ťahanie. Aby sa zabránilo zváraniu za studena, odporúča sa použiť oceľové alebo tvrdokovové nástroje. Niób sa ťažko vyrába rezanie. Čipy sa ťažko oddeľujú. Z tohto dôvodu odporúčame používať nástroje s krokmi odvádzania triesok. Niób je iný výborná zvárateľnosť v porovnaní s volfrámom a molybdénom.

Máte otázky týkajúce sa obrábania žiaruvzdorných kovov? Radi Vám pomôžeme s využitím našich dlhoročných skúseností.

Chemické vlastnosti.

Niób je prirodzene pokrytý hustou vrstvou oxidu. Vrstva oxidu chráni materiál a poskytuje vysokú odolnosť proti korózii. Pri izbovej teplote nie je niób stabilný iba v niekoľkých anorganických látkach: koncentrovaná kyselina sírová, fluór, fluorovodík, kyselina fluorovodíková a kyselina šťaveľová. Niób je stabilný vo vodných roztokoch amoniaku.

Chemický účinok na niób majú aj alkalické roztoky, tekutý hydroxid sodný a hydroxid draselný. Prvky, ktoré tvoria intersticiálne tuhé roztoky, najmä vodík, môžu tiež spôsobiť krehkosť nióbu. Odolnosť nióbu proti korózii klesá so zvyšujúcou sa teplotou a pri kontakte s roztokmi pozostávajúcimi z viacerých chemických látok. Pri izbovej teplote je niób úplne stabilný v prostredí akýchkoľvek nekovových látok, s výnimkou fluóru. Pri teplotách nad asi 150 °C však niób reaguje s chlórom, brómom, jódom, sírou a fosforom.

Niób je stabilný v niektorých taveninách kovov, ako sú Ag, Bi, Cd, Cs, Cu, Ga, Hg, K, Li, Mg, Na a Pb, za predpokladu, že tieto taveniny obsahujú malé množstvo kyslíka. Al, Fe, Be, Ni, Co, ako aj Zn a Sn majú chemický vplyv na niób.

Niób nereaguje s inertnými plynmi. Z tohto dôvodu môžu byť ako ochranné plyny použité čisté inertné plyny. Pri zvyšovaní teploty však niób aktívne reaguje s kyslíkom, dusíkom a vodíkom obsiahnutým vo vzduchu. Kyslík a dusík je možné eliminovať žíhaním materiálu vo vysokom vákuu pri teplotách nad 1 700 °C. Vodík sa eliminuje už pri 800 °C. Tento proces vedie k strate materiálu v dôsledku tvorby prchavých oxidov a rekryštalizácie štruktúry.

Chcete použiť niób vo vašej priemyselnej peci? Upozorňujeme, že niób môže reagovať s komponentmi vyrobenými zo žiaruvzdorných oxidov alebo grafitu. Dokonca aj veľmi stabilné oxidy, ako je oxid hliníka, horčíka alebo zirkónia, môžu pri kontakte s nióbom podliehať vysokej teplote. Pri kontakte s grafitom sa môžu vytvárať karbidy, ktoré vedú k zvýšenej krehkosti nióbu. Hoci niób možno vo všeobecnosti ľahko kombinovať s molybdénom alebo volfrámom, môže reagovať s hexagonálnym nitridom bóru a nitridom kremíka. Teplotné limity uvedené v tabuľke platia pre vákuum. Pri použití ochranného plynu sú tieto teploty približne o 100°C-200°C nižšie.

Niób, ktorý sa stáva krehkým, keď je vystavený vodíku, je možné regenerovať žíhaním vo vysokom vákuu pri 800 °C.

Prevalencia v prírode a príprava.

V roku 1801 anglický chemik Charles Hatchett skúmal ťažký čierny kameň privezený z Ameriky. Zistil, že kameň obsahuje v tom čase neznámy prvok, ktorý nazval Kolumbia podľa krajiny jeho pôvodu. Názov, pod ktorým je dnes známy, niób, mu dal v roku 1844 jeho druhý objaviteľ Heinrich Rose. Heinrich Rose sa stal prvým človekom, ktorý oddelil niób od tantalu. Predtým nebolo možné tieto dva materiály rozlíšiť. Rose dala kovu meno " niób"pomenovaný po dcére kráľa Tantala Niobia. Chcel tak zdôrazniť úzku príbuznosť týchto dvoch kovov. Kovový niób prvýkrát získal redukciou v roku 1864 K.V. Blomstrand. Oficiálny názov dostal niób až o 100 rokov neskôr po mnohých diskusiách Medzinárodná asociácia pre teoretickú a aplikovanú chémiu uznala „niób“ ako oficiálny názov kovu.

Niób sa v prírode vyskytuje najčastejšie ako kolumbit, tiež známy ako niobit, ktorého chemický vzorec je (Fe,Mn)[(Nb,Ta)O3]2. Ďalším dôležitým zdrojom nióbu je pyrochlór, niobičnan vápenatý so zložitou štruktúrou. Ložiská tejto rudy sa nachádzajú v Austrálii, Brazílii a niektorých afrických krajinách.

Vyťažená ruda sa rôznymi metódami obohacuje a výsledkom je koncentrát s obsahom (Ta,Nb)2O5 až 70 %. Koncentrát sa potom rozpustí v kyseline fluorovodíkovej a sírovej. Potom sa extrahujú fluoridové zlúčeniny tantalu a nióbu. Fluorid nióbový sa oxiduje kyslíkom za vzniku oxidu nióbového a potom sa redukuje uhlíkom pri 2 000 °C za vzniku kovového nióbu. Dodatočným tavením elektrónovým lúčom sa získa niób s vysokou čistotou.

Existuje pomerne veľké množstvo prvkov, ktoré v kombinácii s inými látkami tvoria zliatiny so špeciálnymi úžitkovými vlastnosťami. Príkladom je niób, prvok, ktorý sa najprv nazýval „kolumbium“ (podľa názvu rieky, kde sa prvýkrát našiel), ale neskôr bol premenovaný. Niób je kov s pomerne nezvyčajnými vlastnosťami, o ktorých si podrobnejšie povieme neskôr.

Získanie prvku

Pri zvažovaní vlastností nióbu je potrebné poznamenať, že obsah tohto kovu na tonu horniny je relatívne malý, približne 18 gramov. Preto sa po jeho objavení uskutočnilo nemálo pokusov získať kov umelo. Pre podobné chemické zloženie sa táto látka často ťaží spolu s tantalom.

Ložiská nióbu sa nachádzajú takmer po celom svete. Príkladom sú bane v Kongu, Rwande, Brazílii a mnohých ďalších krajinách. Tento prvok sa však v mnohých regiónoch prakticky nevyskytuje ani v nízkych koncentráciách.

Relatívne malá koncentrácia látky v zemskej hornine je zhoršená ťažkosťami, ktoré sa vyskytujú pri jej získavaní z koncentrátu. Stojí za zváženie, že niób NBS možno získať iba z horniny, ktorá je nasýtená tantalom. Nasledujú vlastnosti výrobného procesu:

1. Na začiatok sa do závodu dodáva koncentrovaná ruda, ktorá prechádza niekoľkými stupňami čistenia. Pri výrobe nióbu sa výsledná ruda delí na čisté prvky vrátane tantalu.
2. Konečný proces spracovania zahŕňa rafináciu kovu.

Napriek ťažkostiam, s ktorými sa stretávame pri ťažbe a spracovaní predmetnej rudy, sa objem výroby predmetnej zliatiny každým rokom výrazne zvyšuje. Je to spôsobené tým, že kov má výnimočné výkonové vlastnosti a je široko používaný v širokej škále priemyselných odvetví.

Oxidy nióbu

Príslušný chemický prvok sa môže stať základom rôznych zlúčenín. Najbežnejší je oxid nióbový. Medzi vlastnosti tohto spojenia možno zaznamenať nasledujúce body:

1. Oxid nióbu je biely kryštalický prášok, ktorý má krémový odtieň.
2. Látka sa nerozpúšťa vo vode.
3. Výsledná látka si po zmiešaní s väčšinou kyselín zachováva svoju štruktúru.

Vlastnosti oxidu nióbového zahŕňajú aj nasledujúce vlastnosti:

1. Zvýšená sila.
2. Vysoká žiaruvzdornosť. Látka odolá teplotám až do 1490 stupňov Celzia.
3. Pri zahrievaní povrch oxiduje.
4. Reaguje na chlór a môže sa redukovať vodíkom.

Hydroxid nióbu sa vo väčšine prípadov používa na výrobu vysokolegovaných ocelí, ktoré majú celkom atraktívne úžitkové vlastnosti.

Fyzikálne a chemické vlastnosti

Niób má chemické vlastnosti podobné tantalu. Pri zvažovaní hlavných charakteristík nióbu je potrebné venovať pozornosť nasledujúcim bodom:

1. Odolnosť voči rôznym druhom korózie. Zliatiny získané zavedením tohto prvku do kompozície majú vysokú odolnosť proti korózii.
2. Príslušný chemický prvok má vysokú teplotu topenia. Ako ukazuje prax, väčšina zliatin má teplotu topenia viac ako 1400 stupňov Celzia. to komplikuje proces spracovania, ale robí kovy nepostrádateľnými v rôznych oblastiach činnosti.
3. Základné fyzikálne vlastnosti sa vyznačujú aj ľahkosťou zvárania výsledných zliatin.
4. Pri teplotách pod nulou zostáva štruktúra prvku prakticky nezmenená, čo umožňuje zachovať úžitkové vlastnosti kovu.
5. Špeciálna štruktúra atómu nióbu určuje supravodivé vlastnosti materiálu.
6. Atómová hmotnosť je 92,9, valencia závisí od charakteristík zloženia.

Za hlavnú výhodu látky sa považuje jej žiaruvzdornosť. Preto sa začal používať v najrôznejších odvetviach. Látka sa topí pri teplote asi 2 500 stupňov Celzia. Niektoré zliatiny sa dokonca topia pri rekordnej teplote 4 500 stupňov Celzia. Hustota látky je pomerne vysoká, 8,57 gramov na centimeter kubický. Stojí za zváženie, že kov sa vyznačuje paramagneticitou.

Nasledujúce kyseliny neovplyvňujú kryštálovú mriežku:

1. sírová;
2. soľ;
3. fosfor;
4. chlór

Neovplyvňuje kovové a vodné roztoky chlóru. Pri určitom dopade na kov sa na jeho povrchu vytvorí dielektrický oxidový film. Preto sa kov začal používať pri výrobe miniatúrnych veľkokapacitných kondenzátorov, ktoré sa vyrábajú aj z drahšieho tantalu.

Aplikácie nióbu

Vyrába sa široká škála produktov z nióbu, z ktorých väčšina je spojená s výrobou lietadiel. Príkladom je použitie nióbu pri výrobe dielov, ktoré sa inštalujú pri montáži rakiet alebo lietadiel. Okrem toho možno rozlíšiť nasledujúce použitia tohto prvku:

1. Výroba prvkov, z ktorých sa vyrábajú radarové inštalácie.
2. Ako už bolo uvedené, príslušnú zliatinu možno použiť na výrobu lacnejších kapacitných elektrických kondenzátorov.
3. Katódy a anódy z fólie sú tiež vyrobené pomocou príslušného prvku, ktorý je spojený s vysokou tepelnou odolnosťou.
4. Často nájdete návrhy výkonných generátorových lámp, ktoré majú vo vnútri mriežku. Aby táto sieťka odolávala vysokým teplotám, je vyrobená z predmetnej zliatiny.

Vysoké fyzikálne a chemické vlastnosti určujú použitie nióbu pri výrobe rúr na prepravu tekutých kovov. Okrem toho sa zliatiny používajú na výrobu nádob na rôzne účely.

Zliatiny s nióbom

Pri zvažovaní takýchto zliatin je potrebné vziať do úvahy, že tento prvok sa často používa na výrobu feronióbu. Tento materiál je široko používaný v zlievarenskom priemysle, ako aj pri výrobe elektronických povlakov. Zahŕňa:

1. železo;
2. niób s tantalom;
3. kremík;
4. hliník;
5. uhlík;
6. síra;
7. fosfor;
8. titán.

Koncentrácia hlavných prvkov sa môže meniť v pomerne širokom rozsahu, čo určuje výkon materiálu.

Alternatívna zliatina feronióbu sa môže nazývať niób 5VMC. Pri jeho výrobe sa ako legujúce prvky používa volfrám, zirkónium a molybdén. Vo väčšine prípadov sa táto živica používa na výrobu polotovarov.

Na záver poznamenávame, že niób sa v niektorých krajinách používa pri výrobe mincí. Je to spôsobené pomerne vysokými nákladmi na materiál. S hromadnou výrobou zliatin, ktoré obsahujú niób ako hlavný prvok, vznikajú jedinečné ingoty.