Niob

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na: Navigace, Hledání

V

Nb

Ta

ZirkoniumNiobMolybden

[Kr] 4d4 5s1

93 Nb
41
↓Periodická tabulka prvků↓
Obecné
Název (lat.), značka, číslo Niob (Niobium), Nb , 41
Registrační číslo CAS 7440-03-1
Umístění v PSP 5 skupina,

5. perioda, blok d

Char. skupina Přechodné kovy
Hmotnostní zlomekzem. kůře 15 až 24 ppm
Konc. v mořské vodě 0,00001 mg/l
Počet přírodních izotopů 1
Vzhled Šedý kujný kov
Niob
[[Soubor:|255px|Emisní spektrum]]
Atomové vlastnosti
Rel. at. hmotnost 92,9063
Atomový poloměr 145 pm
Kovalentní poloměr 137 pm
van der Waalsův poloměr pm
Elektronová konfigurace [Kr] 4d4 5s1
Elektronů v hladinách 2, 8, 18, 12, 1
Oxidační číslo -I, II, III, IV, V
Fyzikální vlastnosti
Skupenství Pevné
Krystalová struktura Krychlová, prostorově centrovaná
Hustota 8,57 g/cm3
Kritická hustota {{{kritická hustota}}} g cm−3
Tvrdost 6,0 (Mohsova stupnice)
Magnetické chování Paramagnetický
Měrná magnetická susceptibilita {{{magnetická susceptibilita}}}
Teplota tání 2 476,85 °C (2 750 K)
Teplota varu 4 743,85 °C (5 017 K)
Kritická teplota {{{kritická teplota c}}} °C ({{{kritická teplota k}}} K)
Teplota trojného bodu {{{teplota trojného bodu c}}} °C ({{{teplota trojného bodu k}}} K)
Teplota přechodu do supravodivého stavu {{{teplota supravodivosti}}}
Teplota změny krystalové modifikace {{{teplota změny modifikace}}}
Tlak trojného bodu {{{tlak trojného bodu}}} kPa
Kritický tlak {{{kritický tlak}}} kPa
Molární objem 10,83 · 10−6 m3/mol
Dynamický viskozitní koeficient {{{dynamický viskozitní koef.}}}
Kinematický viskozitní koeficient {{{kinematický viskozitní koef.}}}
Tlak nasycené páry 100 Pa při 3524K
Rychlost zvuku 3480 m/s
Index lomu {{{index lomu}}}
Relativní permitivita {{{relativní permitivita}}}
Elektrická vodivost 6,93 × 106 S·m−1
Měrný elektrický odpor 152 nΩ·m
Teplotní součinitel el. odporu {{{součinitel elektrického odporu}}}
Tepelná vodivost 53,7 W·m−1·K−1
Povrchové napětí {{{povrchové napětí}}}
Termodynamické vlastnosti
Skupenské teplo tání 30 KJ/mol
Specifické teplo tání {{{spec. teplo tání}}}
Skupenské teplo varu 689,9 KJ/mol
Specifické teplo varu {{{spec. teplo varu}}}
Molární atomizační entalpie {{{molární atomizační entalpie}}}
Entalpie fázové přeměny modifikace {{{entalpie fázové přeměny modifikace}}}
absolutní entropie {{{absolutní entropie}}}
Měrná tepelná kapacita 24,60
Molární tepelná kapacita {{{molární tepelná kapacita}}}
Spalné teplo na m³
Spalné teplo na kg
Různé
Van der Waalsovy konstanty {{{van der Waalsovy konstanty}}}
Teplotní součinitel délkové roztažnosti {{{součinitel délkové roztažnosti}}}
Redoxní potenciál -1,1 V
Elektronegativita 1,6 (Paulingova stupnice)
Ionizační energie 1: 652,1 KJ/mol
2: 1380 KJ/mol
3: 2416 KJ/mol
Iontový poloměr 69 pm
Izotopy
izo výskyt t1/2 rozpad en. MeV prod.
91Nb umělý 6,8 × 102 let ε - 91Zr
92Nb umělý 10,15 dne ε - 92Zr
γ 0,934 92Zr
92Nb umělý 3,47 × 107 let ε - 92Zr
γ 0,561 92Zr
93Nb 100% je stabilní s 52 neutrony
94Nb umělý 2,03 × 104 let β 0,471 94Mo
γ 0,702 94Mo
95Nb umělý 34,991 dne β 0,159 95Mo
γ 0,765 95Mo
Bezpečnost


R-věty R11
S-věty S43
Není-li uvedeno jinak, jsou použity jednotky SI a STP.
Kovový niob

Niob (chemická značka Nb, latinsky niobium) je kovovým, přechodným prvkem 5. skupiny periodické tabulky. Nachází využití v elektronice a metalurgii při výrobě speciálních slitin.

Základní fyzikálně-chemické vlastnosti[editovat | editovat zdroj]

Niob byl objeven roku 1801 Charlesem Hatchttem a byl pojmenován podle Niobe, dcery bájného krále Tantala. Hatchett objevil niob v minerálu columbitu (psáno někdy také kolumbit) a pojmenoval ho proto kolumbium. Pro velmi podobné vlastnosti niobu a tantalu panoval dlouho názor, že se jedná o jeden prvek. Teprve v roce 1844 prokázal Heinrich Rose, že columbit obsahuje dva prvky – tantal a niob.

Niob je šedý, kujný, kovový prvek, poměrně značně chemicky stálý. Jeho zbarvení se při dlouhodobém působení vzduchu mění na namodralé. Při manipulaci za vyšší teploty jej však musíme chránit v inertní atmosféře před působením vzdušného kyslíku. Oxidace vzduchem začíná při teplotě 200 °C.

Poměrně dobře se rozpouští v kyselině fluorovodíkové (HF), kyselých roztocích obsahujících fluoridové ionty a snadno se rozkládá alkalickým tavením. V chemických sloučeninách se vyskytuje v mocenství Nb+2, Nb+3 a Nb+5.

Výskyt a výroba[editovat | editovat zdroj]

Minerál kolumbit

Niob je na Zemi poměrně vzácný, jeho obsah v zemské kůře se odhaduje na 15–25 mg/kg. Koncentrace v mořské vodě je velmi nízká, odhaduje se na přibližně 0,000 01 mg/l (0,01 ppb). Ve vesmíru připadá jeden atom niobu na 40 miliard atomů vodíku.

Prvek se nikde nevyskytuje čistý, v minerálech je obvykle doprovázen tantalem. Nejznámějšími minerály jsou kolumbit ((Fe,Mn)(Nb,Ta)2O6), coltan ((Fe,Mn)(Ta,Nb)2O6) a euxenit ((Y,Ca,Ce,U,Th)(Nb,Ta,Ti)2O6).

Ložiska rud s prakticky využitelným obsahem niobu se nalézají v Rusku, Brazílii, Kanadě, jižní Africe a v Nigérii.

Výroba čistého kovu je značně komplikovaná, protože ve všech přírodních rudách jej doprovází tantal, jehož chemické chování je velmi podobné. Obvykle se pro separaci těchto dvou kovů používá krystalizace jejich fluorokoplexů nebo frakční destilace pětimocných chloridů. Po přečištění sloučenin se elementární kovový niob vyrábí elektrolyticky.

Využití[editovat | editovat zdroj]

Niob má široké využití: je součástí ušlechtilé oceli a slitin mnoha neželezných kovů. Tyto slitiny jsou často používány při konstrukci potrubních systémů.

Další využití:

  • Kov má malý účinný průřez pro tepelné neutrony, a proto se používá v jaderném průmyslu.
  • Také je využíván při svařování obloukem.
  • Jeho namodralé barvy se využívá ve slitinách pro body-piercing.
  • Velké množství niobu ve formě ferroniobia a niklniobia se používá v superslitinách pro součásti proudových motorů a v zařízeních, kde přichází do styku s vysokou teplotou.
  • Jako náhrada tantalu v kondenzátorech.
  • Protože je v čistém stavu fyziologicky inertní, používá se v klenotnictví a medicíně.

Při ochlazení na velmi nízkou teplotu přechází niob do supravodivého stavu. Za atmosférického tlaku je kritická teplota elementárního kovu 9,25 K. Spolu s vanadem a techneciem patří niob mezi jediné tři prvky, které jsou supravodiči II. typu. Jeho slitiny se zirkoniem, cínem, titanem aj. patří také mezi supravodiče II. typu a používají se např. pro výrobu supravodivých magnetů, které jsou schopné vyrobit velmi silné magnetické pole.

Izotopy[editovat | editovat zdroj]

V přírodě je niob monoizotopický (93Nb). Nejstabilnější radioizotopy jsou 92Nb s poločasem rozpadu 34,7 milionu roků, 94Nb (20300 roků), 91Nb (680 roků). Bylo popsáno 23 dalších isotopů tohoto prvku.

Literatura[editovat | editovat zdroj]

  • Cotton F.A., Wilkinson J.:Anorganická chemie, souborné zpracování pro pokročilé, ACADEMIA, Praha 1973
  • Holzbecher Z.: Analytická chemie, SNTL, Praha 1974
  • Dr. Heinrich Remy, Anorganická chemie 1. díl, 1. vydání 1961
  • N. N. Greenwood – A. Earnshaw, Chemie prvků 1. díl, 1. vydání 1993 ISBN 80-85427-38-9

Externí odkazy[editovat | editovat zdroj]



Periodická tabulka chemických prvků
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
H (přehled) 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 * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Fl Uup Lv Uus Uuo
 
*Lanthanoidy  La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
**Aktinoidy  Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
 
Skupiny prvků: Kovy · Nekovy · Polokovy | Blok s · Blok p · Blok d · Blok f