Niob

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na: Navigace, Hledání
Niob
  [Kr] 4d4 5s1
93 Nb
41
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
↓ Periodická tabulka ↓
Niobium crystals and 1cm3 cube.jpg
Obecné
Název, značka, číslo Niob, Nb, 41
Cizojazyčné názvy lat. Niobium
Skupina, perioda, blok 5. skupina, 5. perioda, blok d
Chemická skupina Přechodné kovy
Koncentrace v zemské kůře 15 až 24 ppm
Koncentrace v mořské vodě 0,00001 mg/l
Vzhled Šedý kujný kov
Identifikace
Registrační číslo CAS
Atomové vlastnosti
Relativní atomová hmotnost 92,9063
Atomový poloměr 145 pm
Kovalentní poloměr 137 pm
Iontový poloměr 69 pm
Elektronová konfigurace [Kr] 4d4 5s1
Oxidační čísla -I, II, III, IV, V
Elektronegativita (Paulingova stupnice) 1,6
Ionizační energie
První 652,1 KJ/mol
Druhá 1380 KJ/mol
Třetí 2416 KJ/mol
Látkové vlastnosti
Krystalografická soustava Krychlová, prostorově centrovaná
Molární objem 10,83×10−6 m3/mol
Mechanické vlastnosti
Hustota 8,57 g/cm3
Skupenství Pevné
Tvrdost 6,0
Tlak syté páry 100 Pa při 3524K
Rychlost zvuku 3480 m/s
Termické vlastnosti
Tepelná vodivost 53,7 W⋅m−1⋅K−1
Termodynamické vlastnosti
Teplota tání 2 476,85 (2 750 K)
Teplota varu 4 743,85 (5 017 K)
Skupenské teplo tání 30 KJ/mol
Skupenské teplo varu 689,9 KJ/mol
Měrná tepelná kapacita 24,60
Elektromagnetické vlastnosti
Elektrická vodivost 6,93×106 S/m
Měrný elektrický odpor 152 nΩ·m
Standardní elektrodový potenciál -1,1 V
Magnetické chování Paramagnetický
Niobium spectrum visible.png
Bezpečnost
R-věty R11
S-věty S43
Izotopy
I V (%) S T1/2 Z E (MeV) P
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
Není-li uvedeno jinak, jsou použity jednotky
SI a STP (25 °C, 100 kPa).
V
Zirkonium Nb Molybden

Ta

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]

Kovový niob

Niob byl objeven roku 1801 Charlesem Hatchttem a byl pojmenován podle Niobé, dcery bájného krále Tantala. Hatchett objevil niob v minerálu columbitu (psáno někdy také kolumbit) a pojmenoval ho proto columbium. 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]