Niobium

Niobium is 'n chemiese element in die periodieke tabel met die simbool Nb en atoomgetal van 41. Niobium is 'n seldsame sagte, grys, pletbare oorgangsmetaal wat in die mineraal kolumbiet aangetref word en word gebruik in verskeie legerings. Die bekendste legerings word gebruik om spesiale staalsoorte en sterk sweislaste te vervaardig. Niobium is in verskeie minerale ontdek wat as kolumbiete bekend staan. Charles Hatchett (1765-1847) het aanvanklik in 1801 die element hierna ook Columbium (Cb) genoem. Daar was egter verwarring omdat in 1802 tantaal ontdek is en mense gedink het dat columbium en tantaal dalk dieselfde element was. Heinrich Rose het beweer dat kolumbiet naas tantaal twee ander elemente bevat het wat hy niobium en pelopium genoem het. Later het geblyk dat niobium en columbium identiek was en nie columbium en tantaal nie. Altwee name columbium en niobium is steeds tot 1949 gebruik tot die IUPAC besluit het dit niobium te noem.[1] Die mineraal heet nogtans steeds kolumbiet.

41 sirkonium ← niobium → molibdeen
V
↑
Nb
↓
Ta
Algemeen
Naam, simbool, getal niobium, Nb, 41
Chemiese reeksoorgangsmetale
Groep, periode, blok 5, 5, d
Voorkomsmetaalgrys
Atoommassa92.90638 (2) g/mol
Elektronkonfigurasie[Kr] 4d4 5s1
Elektrone per skil2, 8, 18, 12, 1
Fisiese eienskappe
Toestandvastestof
Digtheid (naby k.t.)8.57 g/cm³
Smeltpunt2750 K
(2477 °C)
Kookpunt5017 K
(4744 °C)
Smeltingswarmte30 kJ/mol
Verdampingswarmte689.9 kJ/mol
Warmtekapasiteit(25 °C) 24.60 J/(mol·K)
Dampdruk
P/Pa1101001 k10 k100 k
teen T/K294232073524391043935013
Atoomeienskappe
Kristalstruktuurkubies vlakgesentreerd
Strukturbericht-kodeA2
Oksidasietoestande5, 3
(effens suur oksied)
Elektronegatiwiteit1.6 (Skaal van Pauling)
Ionisasie-energieë 1ste: 652.1 kJ/mol
2de: 1380 kJ/mol
3de: 2416 kJ/mol
Atoomradius145 pm
Atoomradius (ber.)198 pm
Kovalente radius137 pm
Diverse
Magnetiese rangskikkinggeen data
Elektriese resistiwiteit(20 °C) 152 nΩ·m
Termiese geleidingsvermoë(300 K) 53.7 W/(m·K)
Termiese uitsetting(25 °C) 7.3 µm/(m·K)
Spoed van klank (dun staaf)(20 °C) 3480 m/s
Young se modulus105 GPa
Skuifmodulus38 GPa
Massamodulus170 GPa
Poissonverhouding0.40
Mohs se hardheid6.0
Vickers hardheid1320 MPa
Brinell hardheid736 MPa
CAS-registernommer7440-03-1
Vernaamste isotope
Isotope van Niobium
iso NV halfleeftyd VM VE (MeV) VP
91Nb sin 6.8×102 y e - 91Zr
91mNb sin 60.86 d IO 0.104e 91Nb
92Nb sin 10.15 d e - 92Zr
? 0.934 -
92Nb sin 3.47×107y e - 92Zr
? 0.561, 0.934 -
93Nb 100% Nb is stabiel met 52 neutrone
93mNb sin 16.13 y IO 0.031e 93Nb
94Nb sin 2.03×104 y ß- 0.471 94Mo
? 0.702, 0.871 -
95Nb sin 34.991 d ß- 0.159 95Mo
? 0.765 -
95mNb sin 3.61 d IO 0.235 95Nb
Portaal Chemie

Kenmerkende eienskappe

Niobiem is 'n blink grys, pletbare metaal wat 'n blouerige tint verkry wanneer dit by kamertemperatuur vir 'n verlengde periode aan lug blootgestel word. Niobium se chemiese eienskappe is bykans identies aan dié van tantaal, wat reg onder niobium op die periodieke tabel voorkom.

Wanneer dit verwerk word moet niobium onder 'n beskermende atmosfeer geplaas word selfs by lae temperature. Die metaal begin om in lug by 200 °C te oksideer; met mees algemene oksidasietoestande van +3 en +5. Ander toestande is wel ook bekend.

Gebruike

Niobium het 'n aantal gebruike: dit is 'n bestanddeel van sommige vlekvrye staalsoorte en in sommige nie-yster metaallegerings. Hierdie legerings is baie sterk en word dikwels gebruik in die konstruksie van pyplyne. Ander gebruike sluit in:

  • Die metaal het 'n lae vangsdeursnee vir termiese neutrone en word dus in die kernnywerheid gebruik;
  • Dit word ook in stawe vir boogsweiswerk van gestabiliseerde vlekvrye staalsoorte gebruik.
  • Betekenisvolle hoeveelhede niobium in die vorm van hoë-suiwerheid ferronobium en nikkel-niobium word in nikkel-, kobalt- en ystergebaseerde superlegerings ingesluit wat op hul beurt gebruik word vir toepassings soos straalenjinonderdele, vuurpylonderdele en in hittebestande en verbrandingstoerusting.
  • Niobium word ondersoek as 'n alternatief vir die gebruik van tantaal in kapasitore.
  • Omdat niobium-metaal en sommige van sy legerings fisiologies inert (en dus hipoallergenies) is, word hulle gebruik in juwele en in mediese toestelle soos pasaangeërs. Niobium-metaal wat behandel word met natriumhidroksied vorm 'n poreuse laag wat osseintegrasie aanhelp.[2]
  • Saam met titaan, tantaal en aluminium kan Niobium ook elektries verhit en geanodiseer word na 'n wye verskeidenheid kleure deur van 'n proses gebruik te maak wat bekend staan as reaktiewe metaalanodisering. Dit maak die metaal aantreklik vir gebruik in juweliersware.
  • Niobium kan ook by glas gevoeg word om 'n hoër refraksie-indeks te verkry, 'n eienskap wat belangrik is in die optiese nywerheid om dunner brilglase moontlik te maak.
  • In 2005 het Sierra-Leone 'n muntstuk gemaak ter ere van Pous Johannes Paulus die Tweede wat bestaan het uit 24-karaat goud omring met 'n purper getinte Niobiumring.

Niobium word 'n supergeleier by kriogeniese temperature. By atmosferiese druk het dit die hoogste kritieke temperatuur van die suiwer element supergeleiers: 9.3 K. Niobium het ook die grootste magnetiese penetrasie-diepte van enige element. Verder is dit een van slegs drie suiwer element supergeleiers (vanadium en tegnesium is die ander twee) wat Tipe II supergeleiers is, wat beteken dat dit 'n supergeleier bly wanneer dit blootgestel word aan sterk magnetiese velde. Niobium-tin en niobium-titaanlegerings word gebruik vir drade in supergeleiermagnete wat in staat is om buitengewoon sterk magnetiese velde te produseer. Niobium word ook in die suiwer vorm gebruik om supergeleidende komponente vir partikelversnellers te vervaardig.

Geskiedenis

Niobium se naam is afkomstig uit Griekse mitologie en is vernoem na Niobe, die dogter van Tantalus. Die element is in 1801 deur Charles Hatchett ontdek. Hatchett het niobium in kolumbiet-erts ontdek wat in die 1750's deur John Winthrop, die eerste goewerneur van Connecticut na Engeland gestuur is. Daar het baie verwarring ontstaan oor die verskil tussen die nou-verwante niobium en tantaal en die probleem is eers in 1846 opgelos deur Heinrich Rose en Jean Charles Galissard wat die element toe herontdek het. Omdat Rose nie bewus was van Hatchett se werk nie, het hy die element 'n ander naam, Niobium gegee. In 1864 was Christian Blomstrand die eerste gewees om die suiwer metaal voor te berei deur niobiumchloried in 'n waterstof atmosfeer te reduseer.

Kolumbium (simbool Cb) was die aanvanklike naam wat Hatchett aan die element gegee het, maar Internasionale Vereniging van Suiwer en Toegepaste Chemie (IUPAC) het "niobium" as die amptelike naam vir element 41 in 1950 aanvaar meer as 'n 100 jaar na die omstredenheid ontstaan het.

Verspreiding
Niobium metaal

Die element word nooit in sy suiwer vorm in die natuur aangetref nie, maar kom wel voor in die minerale kolumbiet ((Fe,Mn)(Nb,Ta)2O6), kolumbiet-tantaliet oftewel koltan ((Fe,Mn)(Ta,Nb)2O6), pirochlore ((Na,Ca)2Nb2O6OH,F) en eukseniet ((Y,Ca,Ce,U,Th)(Nb,Ta,Ti)2O6).

Niobium bevattende minerale bevat ook dikwels tantaal. Groot neerslae niobium is gevind saam met karbonatiet (koolstof-silikaat vulkaniese rotse) en ook as 'n bestanddeel van pirochlore. Brasilië en Kanada is die hoofvervaardigers van niobium mineraalkonsentraat en groot reserwes bestaan ook in Nigerië, Kongo en in Rusland.

Verwysings
  1. "Rejected element names" (in Engels). Geargiveer vanaf die oorspronklike op 16 Mei 2020.
  2. Godley Reut, David Starosvetsky en Irena Gotman, 2004, Bonelike apatite formation on niobium metal treated in aqueous NaOH, Journal of Materials Science: Materials in Medicine volume = 15 bladsye = 1073–1077 PDF-formaat[dooie skakel], afgelaai op 2006-09-07
H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
Alkalimetale Aardalkalimetale Lantaniede Aktiniede Oorgangsmetale Hoofgroepmetale Metalloïde Niemetale Halogene Edelgasse Chemie onbekend

Eksterne skakels
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.