Ниобий

Составы

Ниобий во многих отношениях подобен танталу и цирконию. Это реагирует с большинством неметаллов при высоких температурах: ниобий реагирует с фтором при комнатной температуре, с хлором и водородом в 200 °C, и с азотом в 400 °C, давая продукты, которые являются часто промежуточными и нестехиометрическими. Металл начинает окисляться в воздухе в 200 °C и стойкий к коррозии сплавленными щелочами и кислотами, включая царскую водку, хлористоводородные, серные, азотные и фосфорические кислоты. Ниобий подвергается нападению гидрофтористыми кислотными и гидрофтористыми/азотными кислотными смесями.

Хотя ниобий показывает все формальные степени окисления от +5 до −1 в обычно составах, с которыми сталкиваются, это найдено в этих +5 государствах. Характерно, составы в степенях окисления меньше чем 5 + показывают соединение Nb–Nb.

Окиси и сульфиды

Ниобий формирует окиси со степенями окисления +5 (NbO), +4 (NbO), и +3 (NbO), а также с более редкой степенью окисления +2 (NbO). Обычно столкнутый pentoxide, предшественник почти всех составов ниобия и сплавов. Ниобаты произведены, расторгнув pentoxide в основных решениях для гидроокиси или плавя его в щелочных окисях металла. Примеры – литиевый ниобат (LiNbO) и ниобат лантана (LaNbO). В литиевом ниобате треугольным образом искаженная подобная перовскиту структура, тогда как ниобат лантана содержит одинокие ионы. Слоистый сульфид ниобия (NBS) также известен.

Материалы с покрытием тонкой пленки ниобия (V) окись могут быть произведены химическим смещением пара или атомными процессами смещения слоя в каждом случае тепловым разложением ниобия (V) ethoxide выше 350 °C.

Галиды

Ниобий формирует галиды в степенях окисления +5 и +4, а также разнообразные подстехиометрические составы. pentahalides показывают восьмигранные центры Nb. Ниобий pentafluoride (NbF) является белым телом с точкой плавления 79.0 °C, и ниобий pentachloride (NbCl) желтый (см. изображение в левом) с точкой плавления 203.4 °C. Оба гидролизируются, чтобы дать окиси и oxyhalides, такие как NbOCl. pentachloride – универсальный реактив, используемый, чтобы произвести металлоорганические составы, такие как двухлористое соединение niobocene . tetrahalides являются темными полимерами со связями Nb-Nb, например черным гигроскопическим ниобием tetrafluoride (NbF) и коричневым ниобием, четыреххлористым (NbCl).

Анионные составы галида ниобия известны, будучи должен частично кислотности Льюиса pentahalides

Самое важное , который является промежуточным звеном в разделении Nb и Ta от руд. Этот heptafluoride имеет тенденцию формировать oxopentafluoride с большей готовностью, чем делает состав тантала

Другие комплексы галида включают восьмигранный :

:NbCl + 2 сл → 2

Что касается других ранних металлов, множество уменьшенных групп галида известно, главный пример, являющийся .

Азотирует и карбиды

Другие двойные составы ниобия включают ниобий, азотируют (NbN), который становится сверхпроводником при низких температурах и используется в датчиках для инфракрасного света. Главный карбид ниобия – NBC, чрезвычайно твердый, невосприимчивый, керамический материал, коммерчески используемый в битах инструмента для режущих инструментов.

Химические соединения металлов

Среди таковых следует назвать несколько основных классов веществ, которые являются продуктами взаимодействия металлов с другими элементами и веществами.

  1. Оксиды, гидриды, нитриды, силициды, фосфиды, озониды, карбиды, сульфиды и прочие – бинарные соединения с неметаллами, чаще всего относятся к классу солей (кроме оксидов).
  2. Гидроксиды – общая формула Ме+х(ОН)х.
  3. Соли. Соединения металлов с кислотными остатками. Могут быть разными:
  • средние;
  • кислые;
  • двойные;
  • основные;
  • комплексные.

4. Соединения металлов с органическими веществами – металлорганические структуры.

5. Соединения металлов друг с другом – сплавы, которые получаются разными способами.

Свойства ниобия (таблица): температура, плотность, давление и пр.:

100Общие сведения 
101НазваниеНиобий
102Прежнее названиеКолумбий
103Латинское названиеNiobium
104Английское названиеNiobium
105СимволNb
106Атомный номер (номер в таблице)41
107ТипМеталл
108ГруппаПереходный металл
109ОткрытЧарльз Хэтчет, Великобритания, 1801 г.
110Год открытия1801 г.
111Внешний вид и пр.Блестящий металл серебристо-серого цвета
112ПроисхождениеПриродный материал
113Модификации
114Аллотропные модификации
115Температура и иные условия перехода аллотропных модификаций друг в друга
116Конденсат Бозе-Эйнштейна
117Двумерные материалы
118Содержание в атмосфере и воздухе (по массе)0 %
119Содержание в земной коре (по массе)0,0017 %
120Содержание в морях и океанах (по массе)1,0·10-10 %
121Содержание во Вселенной и космосе (по массе)2,0·10-7 %
122Содержание в Солнце (по массе)4,0·10-7 %
123Содержание в метеоритах (по массе)0,000019 %
124Содержание в организме человека (по массе)
200Свойства атома 
201Атомная масса (молярная масса)92,90638(2) а. е. м. (г/моль)
202Электронная конфигурация1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d4 5s1
203Электронная оболочка

K2 L8 M18 N12 O1 P0 Q0 R0

204Радиус атома (вычисленный)164  пм
205Эмпирический радиус атома*145 пм
206Ковалентный радиус*137 пм
207Радиус иона (кристаллический)Nb3+

86 (6) пм,

Nb4+

82 (6) пм,

Nb5+

78 (6) пм

(в скобках указано координационное число – характеристика, которая определяет число ближайших частиц (ионов или атомов) в молекуле или кристалле)

208Радиус Ван-дер-Ваальса
209Электроны, Протоны, Нейтроны41 электрон, 41 протон, 52 нейтрона
210Семейство (блок)элемент d-семейства
211Период в периодической таблице5
212Группа в периодической таблице5-ая группа (по старой классификации – побочная подгруппа 5-ой группы)
213Эмиссионный спектр излучения
300Химические свойства 
301Степени окисления-3, -1, +1, +2, +3, +4, +5
302ВалентностьI, II, III, IV, V
303Электроотрицательность1,6 (шкала Полинга)
304Энергия ионизации (первый электрон)652,13 кДж/моль (6,75885(4) эВ)
305Электродный потенциалNb3+ + 3e– → Nb, Eo = -1,1 В
306Энергия сродства атома к электрону86,1 кДж/моль
400Физические свойства
401Плотность8,57 г/см3 (при 0 °C/20 °C и иных стандартных условиях, состояние вещества – твердое тело)
402Температура плавления*2477 °C (2750 K, 4491 °F)
403Температура кипения*4742 °С (5015 K, 8567 °F)
404Температура сублимации
405Температура разложения
406Температура самовоспламенения смеси газа с воздухом
407Удельная теплота плавления (энтальпия плавления ΔHпл)*30 кДж/моль
408Удельная теплота испарения (энтальпия кипения ΔHкип)*689,9 кДж/моль
409Удельная теплоемкость при постоянном давлении0,265 Дж/г·K (при 25 °C),
0,322 Дж/г·K (при 1000 °C)
410Молярная теплоёмкость*24,44 Дж/(K·моль)
411Молярный объём10,8 см³/моль
412Теплопроводность53,7 Вт/(м·К) (при стандартных условиях),

53,7 Вт/(м·К) (при 300 K)

500Кристаллическая решётка
511Кристаллическая решётка #1
512Структура решёткиКубическая
объёмно-центрированная
513Параметры решётки3,301 Å
514Отношение c/a
515Температура Дебая275  K
516Название пространственной группы симметрииIm_ 3m
517Номер пространственной группы симметрии229
900Дополнительные сведения
901Номер CAS7440-03-1

Примечание:

205* Эмпирический радиус атома ниобия согласно и составляет 146 пм.

206* Ковалентный радиус ниобия согласно и составляет 164±6 пм и 164 пм соответственно.

402* Температура плавления ниобия согласно и составляет 2468 °С (2741 K, 4474 °F) и 2470 °С (2743,15 K, 4478 °F) соответственно.

403* Температура кипения ниобия согласно и составляет 4742 °С (5015 K, 8567 °F) и 4760 °С (5033,15 K, 8600 °F) соответственно.

407* Удельная теплота плавления (энтальпия плавления ΔHпл) ниобия согласно и составляет 26,8 кДж/моль и 28 кДж/моль соответственно.

408* Удельная теплота испарения (энтальпия кипения ΔHкип) ниобия согласно и составляет 680 кДж/моль и 662 кДж/моль соответственно.

410* Молярная теплоёмкость ниобия согласно составляет 24,44 Дж/(K·моль).

Химические свойства

Химически ниобий довольно устойчив, но уступает в этом отношении танталу. На него практически не действуют соляная, ортофосфорная, разбавленная серная, азотная кислоты. Металл растворяется в плавиковой кислоте HF, смеси HF и HNO3, концентрированных растворах едких щелочей, а также в концентрированной серной кислоте при нагревании свыше 150 °C. При прокаливании на воздухе окисляется до Nb2О5. Для этого оксида описано около 10 кристаллических модификаций. При обычном давлении стабильна β-форма Nb2О5.

  • При сплавлении Nb2О5 с различными оксидами получают ниобаты: Ti2Nb10О29, FeNb49О124. Ниобаты могут рассматриваться как соли гипотетических ниобиевых кислот. Они делятся на метаниобаты MNbO3, ортониобаты M3NbO4, пирониобаты M4Nb2O7 или полиниобаты M2O·nNb2O5 (M — однозарядный катион, n = 2-12). Известны ниобаты двух- и трехзарядных катионов.
  • Ниобаты реагируют с HF, расплавами гидрофторидов щелочных металлов (KHF2) и аммония. Некоторые ниобаты с высоким отношением M2O/Nb2O5гидролизуются:
6Na3NbO4 + 5H2O = Na8Nb6O19 + 10NaOH.
  • Ниобий образует NbO2, NbO, ряд оксидов, промежуточных между NbO2,42 и NbO2,50 и близких по структуре к β-форме Nb2О5.
  • С галогенами ниобий образует пентагалогениды NbHal5, тетрагалогениды NbHal4 и фазы NbHal2,67 — NbHal3+x, в которых имеются группировки Nb3 или Nb2. Пентагалогениды ниобия легко гидролизуются водой.
  • В присутствии паров воды и кислорода NbCl5 и NbBr5 образуют оксигалогениды NbOCl3 и NbOBr3 — рыхлые ватообразные вещества.
  • При взаимодействии ниобия и графита образуются карбиды Nb2C и NbC, твёрдые жаропрочные соединения. В системе Nb — N существуют несколько фаз переменного состава и нитриды Nb2N и NbN. Сходным образом ведёт себя ниобий в системах с фосфором и мышьяком. При взаимодействии ниобия с серой получены сульфиды: NbS, NbS2 и NbS3. Синтезированы двойные фториды Nb и калия (натрия) — K2[NbF7].
  • Из водных растворов выделить электрохимически ниобий пока не удалось. Возможно электрохимическое получение сплавов, содержащих ниобий. Электролизом безводных солевых расплавов может быть выделен металлический ниобий.

Область применения

По данным USGS (Геологическое обследование США), около 80 процентов Nb используется в сталелитейной промышленности для создания высокопрочных низколегированных сталей. Свойства ниобия позволяют применять его в сплавах, что повышает механическую и жаропрочность, ударную вязкость и коррозионную стойкость.

Другие области применения его включают строительство трубопроводов, суперсплавов для жаропрочного оборудования, а также реактивные двигатели и  ювелирные изделия. Ниобий, вольфрам, молибден, тантал и рений известны как пять тугоплавких металлов. Все они обладают очень высокой устойчивостью к нагреву и износу.

Ниобий используется в сталелитейной промышленности

Промышленное использование Nb началось еще в начале 1900-х годов. Крупнейшим рынком ниобия (> 80%) является производство высокопрочной низколегированной стали, где он обеспечивает высокую жаропрочность и коррозионную стойкость для газопроводов, автомобильных компонентов и конструкционной стали.

Nb, как и тантал,   позволяет переменному току проходить только в одном направлении через электролизер. Металл ниобий используется в дуговых сварочных стержнях для стабилизированных марок нержавеющей стали. Наиболее интересные его применения в области сверхпроводимости. Сверхпроводящие магниты изготовлены из проволоки Nb-Zr (ниобий и цирконий), которая сохраняет сверхпроводимость в сильных магнитных полях.

История

Ниобий был обнаружен английским химиком Чарльзом Хэчеттом в 1801. Он нашел новый элемент в минеральном образце, который послал в Англию из Массачусетса, Соединенных Штатов в 1734 Джон Винтроп Ф.Р.С. (внук Джона Винтропа Младшее) и назвали минералом columbite и новым ниобием элемента после Колумбии, поэтического названия Соединенных Штатов. Ниобий, обнаруженный Хэчеттом, был, вероятно, смесью нового элемента с танталом.

Впоследствии, был значительный беспорядок по различию между ниобием (ниобий) и тесно связанным танталом. В 1809 английский химик Уильям Хайд Уоллэстон сравнил окиси, полученные и из ниобия — columbite, с плотностью 5,918 г/см, и из тантала — tantalite, с плотностью более чем 8 г/см, и пришел к заключению, что эти две окиси, несмотря на значительную разницу в плотности, были идентичны; таким образом он держал тантал имени. Это заключение оспаривалось в 1846 немецким химиком Генрихом Роузом, который утверждал, что было два различных элемента в tantalite образце и назвали их в честь детей Tantalus: ниобий (от Niobe), и pelopium (от Pelops). Этот беспорядок явился результатом минимальных наблюдаемых различий между танталом и ниобием. Требуемые новые элементы pelopium, ilmenium и dianium были фактически идентичны ниобию или смесям ниобия и тантала.

Различия между танталом и ниобием были недвусмысленно продемонстрированы в 1864 Кристианом Вильгельмом Бломштрандом, и Анри Этьенном Сент-Клэром Девилем, а также Луи Дж. Трустом, который определил формулы некоторых составов в 1865 и наконец швейцарским химиком Жан-Шарлем Галиссар де Мариньяк в 1866, который все доказали, что было только два элемента. Статьи о ilmenium продолжали появляться до 1871.

Де Мариньяк был первым, чтобы подготовить металл в 1864, когда он уменьшил хлорид ниобия, нагрев его в атмосфере водорода. Хотя де Мариньяк смог произвести ниобий без тантала в более крупном масштабе к 1866, только в начале 20-го века, ниобий сначала использовался коммерчески в нитях лампы накаливания. Это использование быстро стало устаревшим через замену ниобия с вольфрамом, который имеет более высокую точку плавления и таким образом предпочтителен для использования в лампах накаливания. Открытие, что ниобий улучшает силу стали, было сделано в 1920-х, и это применение остается своим преобладающим использованием. В 1961 американский физик Юджин Канзлер и коллеги в Bell Labs обнаружили, что олово ниобия продолжает показывать сверхпроводимость в присутствии сильных электрических токов и магнитных полей, делая ее первым материалом, чтобы поддержать токи высокого напряжения и области, необходимые для полезных мощных магнитов и электрически приведенного в действие оборудования. Это открытие позволило бы — два десятилетия спустя — производство длинных кабелей мультиберега, которые могли быть раной в катушки, чтобы создать большие, сильные электромагниты для вращения оборудования, ускорителей частиц или датчиков частицы.

Обозначение элемента

Ниобий (символ Cb) был именем, первоначально данным этому элементу Hatchett, и это имя осталось в использовании в американских журналах — последней работе, опубликованной американским Химическим Обществом с ниобием в его датах названия с 1953 — в то время как ниобий использовался в Европе. Чтобы закончить этот беспорядок, ниобий имени был выбран для элемента 41 на 15-й Конференции Союза Химии в Амстердаме в 1949. Год спустя это имя было официально взято Международным союзом Чистой и Прикладной Химии (IUPAC) после 100 лет противоречия, несмотря на хронологическое предшествование имени Ниобий. Последнее имя все еще иногда используется в американской промышленности. Это было своего рода компромиссом; IUPAC принял вольфрам вместо вольфрама, из уважения к североамериканскому использованию; и ниобий вместо ниобия, из уважения к европейскому использованию. Не все согласились, и в то время как много ведущих химических обществ и правительственных организаций обращаются к нему официальным именем IUPAC, многими ведущими металлургами, металлическими обществами, и Геологическая служба США все еще обращается к металлу оригинальным «ниобием».

Физические и химические свойства

Ниобий имеет химические свойства схожие с химическими свойствами тантала

Рассматривая основные характеристики ниобия, нужно уделить внимание нижеприведенным моментам:

  1. Устойчивость к воздействию различных видов коррозии. Сплавы, получаемые при внедрении данного элемента в состав, обладают высокими коррозионностойкими качествами.
  2. Рассматриваемый химический элемент демонстрирует высокий показатель температуры плавления. Как показывает практика, у большинства сплавов температура плавления более 1 400 градусов Цельсия. это усложняет процесс обработки, но делает металлы незаменимы в различных сферах деятельности.
  3. Основные физические свойства также характеризуются легкостью сваривания получаемых сплавов.
  4. При отрицательных температурах структура элемента остается практически неизменной, что позволяет сохранить эксплуатационные свойства металла.
  5. Особое строение атома ниобия определяет сверхпроводящие качества материала.
  6. Атомная масса составляет 92,9, валентность зависит от особенностей состава.

Ниобий НБШ

Основным достоинством вещества считается именно тугоплавкость. Именно поэтому он стал применяться в самых различных отраслях промышленности. Плавление вещества проходит при температуре около 2 500 градусов Цельсия. Некоторые сплавы и вовсе плавятся при рекордной температуре 4 500 градусов Цельсия. Плотность вещества достаточно высокая, составляет 8,57 грамма на кубический сантиметр. Стоит учитывать, что металл характеризуется парамагнитностью.

На кристаллическую решетку не оказывают воздействия следующие кислоты:

  1. серная;
  2. соляная;
  3. фосфорная;
  4. хлорная.

Не оказывает воздействие на металл и водные растворы хлора. При определенном воздействии на металл на его поверхности образуется диэлектрическая оксидная пленка. Именно поэтому металл стал использоваться при производстве миниатюрных высокоемкостных конденсаторов, которые также изготавливаются из более дорогостоящего тантала.

Использование ниобия

Делаются самые разные изделия из ниобия, подавляющая часть которых связана с выпуском авиационной техники. Примером можно назвать использование ниобия в изготовлении деталей, которые ставятся при сборе ракет или самолетов. По мимо этого, можно выделить следующее использование этого элемента:

  1. Производство компонентов, из которых делают радарные установки.
  2. Как раньше было отмечено, для получения более недорогих емкостных электрических конденсаторов может использоваться рассматриваемый сплав.
  3. Катоды, аноды из фольги тоже делают при использовании рассматриваемого элемента, что связано с высокой жаропрочностью.
  4. Часто можно повстречать конструкции мощных генераторных ламп, которые имеют в середине сетку. Для того чтобы эта сетка выдержала влияние большой температуры ее делают из рассматриваемого сплава.

Высокие физические и химические качества формируют использование ниобия при изготовлении труб для перевозки жидких металлов. По мимо этого, сплавы используются для получения контейнеров очень разного назначения.

Физические и химические свойства

Ниобий имеет химические свойства схожие с химическими качествами тантала

Анализируя главные характеристики ниобия, необходимо уделять большое внимание приведенным ниже моментам:

  1. Стойкость к влиянию разных видов коррозии. Сплавы, получаемые при внедрении этого элемента в состав, обладают высокими коррозионностойкими качествами.
  2. Рассматриваемый элемент химии показывает высокий температурный показатель плавления. Как говорит практика, у многих сплавов температура плавления более 1 400 градусов по Цельсию. это затрудняет процесс обработки, но выполняет металлы незаменимы в различных областях деятельности.
  3. Главные физические свойства также отличаются легкостью сваривания приобретаемых сплавов.
  4. При минусовых температурах структура элемента остается фактически неизменной, что дает возможность сохранить свойства эксплуатации металла.
  5. Особенное строение атома ниобия определяет сверхпроводящие качества материала.
  6. Атомная масса составляет 92,9, валентность зависит от свойств состава.

Главным положительным качеством вещества считается собственно тугоплавкость. Собственно поэтому он стал применяться в разных промышленных отраслях. Плавление вещества проходит при температуре примерно 2 500 градусов по Цельсию. Некоторые сплавы и совсем плавятся при рекордной температуре 4 500 градусов по Цельсию. Плотность вещества очень высокая, составляет 8,57 грамма на сантиметр кубический. Необходимо учесть, что металл отличается парамагнитностью.

На кристаллическую решётку не оказывают влияния следующие кислоты:

Не оказывает влияние на металл и растворы воды хлора. При определенном влиянии на металл на его поверхности образуется диэлектрическая оксидная пленка. Собственно поэтому металл стал применяться при изготовлении маленьких высокоемкостных конденсаторов, которые также делаются из более очень дорогого тантала.

Применение

Применение и производство ниобия быстро возрастают, что обусловлено сочетанием таких его свойств, как тугоплавкость, малое сечение захвата тепловых нейтронов, способность образовывать жаропрочные, сверхпроводящие и др. сплавы, коррозионная стойкость, геттерные свойства, низкая работа выхода электронов, хорошие обрабатываемость давлением на холоде и свариваемость.
Основные области применения ниобия: ракетостроение, авиационная и космическая техника, радиотехника, электроника, химическое аппаратостроение, атомная энергетика.

Применение металлического ниобия

  • Из чистого ниобия или его сплавов изготовляют детали летательных аппаратов; оболочки для урановых и плутониевых тепловыделяющих элементов; контейнеры и трубы для жидких металлов; детали электролитических конденсаторов; «горячую» арматуру электронных (для радарных установок) и мощных генераторных ламп (аноды, катоды, сетки и др.); коррозионноустойчивую аппаратуру в химической промышленности.
  • Ниобием легируют другие цветные металлы, в том числе уран. Например, алюминий, если в него ввести всего 0,05 % ниобия, совсем не реагирует со щелочами[источник не указан 1710 дней], хотя в обычных условиях он в них растворяется. Сплав ниобия с 20 % меди обладает высокой электропроводностью и при этом он вдвое твёрже и прочнее чистой меди[источник не указан 1710 дней].
  • Ниобий применяют в криотронах — сверхпроводящих элементах вычислительных машин. Ниобий также известен тем, что он используется в ускоряющих структурах большого адронного коллайдера.
  • Ниобий и тантал используют для производства электролитических конденсаторов высокой удельной ёмкости. Тантал позволяет производить более качественные конденсаторы, чем металлический ниобий. Однако конденсаторы на основе оксида ниобия наиболее надёжны и устойчивы к возгоранию.
  • Австрия, Британские Виргинские Острова, Канада, Латвия, Либерия, Люксембург, Палау и Сьерра-Леоне выпускают биметаллические памятные монеты с использование ниобия.

Интерметаллиды и сплавы ниобия

  • Станнид Nb3Sn (станнид триниобия, известный также как сплав ниобий-олово), германид Nb3Ge (германийтриниобий), нитрид NbN и сплавы ниобия с титаном (ниобий-титан) и цирконием применяются для изготовления сверхпроводящих соленоидов. Так, обмотки сверхпроводящих магнитов Большого адронного коллайдера изготовлены из 1200 тонн кабеля из сплава ниобий-титан.
  • Ниобий и сплавы с танталом во многих случаях заменяют тантал, что даёт большой экономический эффект (ниобий дешевле и почти вдвое легче, чем тантал).
  • Феррониобий вводят (до 0,6 % ниобия) в нержавеющие хромоникелевые стали для предотвращения их межкристаллитной коррозии (в том числе той, которая иначе началась бы после ) и разрушения и в стали др. типов для улучшения их свойств.
  • Ниобий используется при чеканке коллекционных монет. Так, Латвийский Банк утверждает, что в коллекционных монетах достоинством 1 лат наряду с серебром используется ниобий.

Применение соединений ниобия

  • Nb2O5 — катализатор в химической промышленности;
  • в производстве огнеупоров, керметов, специальных стёкол, нитрид, карбид, ниобаты.
  • Карбид ниобия (т. пл. 3480 °C) в сплаве с карбидом циркония и карбидом урана-235 является важнейшим конструкционным материалом для тепловыделяющих элементов твердофазных ядерных реактивных двигателей.
  • Нитрид ниобия NbN используется для производства тонких и ультратонких сверхпроводящих плёнок с критической температурой от 5 до 10 К с узким переходом, порядка 0,1 К.

Сверхпроводящие материалы первого поколения

  • Один из активно применяемых сверхпроводников (температура сверхпроводящего перехода 9,25 К). Соединения ниобия имеют температуру сверхпроводящего перехода до 23,2 К (Nb3Ge).
  • Наиболее часто используемые промышленные сверхпроводники — NbTi и Nb3Sn.
  • Ниобий используется также в магнитных сплавах.
  • Применяется как легирующая добавка.
  • Нитрид ниобия используется для производства сверхпроводящих болометров.
  • Исключительная стойкость ниобия и его сплавов с танталом в перегретом паре цезия-133 делает его одним из наиболее предпочтительных и дешёвых конструкционных материалов для термоэмиссионных генераторов большой мощности.

Примечания

  1. Редкол.:Кнунянц И. Л. (гл. ред.). Химическая энциклопедия: в 5 т. — Москва: Советская энциклопедия, 1992. — Т. 3. — С. 249. — 639 с. — 50 000 экз. — ISBN 5—85270—039—8.
  2. Венецкий С.И. Сорок первый // Рассказы о металлах. — Москва: Металлургия, 1979. — 240 с. — 60 000 экз.
  3. J.P. Riley and Skirrow G. Chemical Oceanography V. I, 1965
  4. Larry D. Cunningham. . Minerals.usgs.gov (5 апреля 2012). Дата обращения: 17 августа 2012.
  5.  (недоступная ссылка). Дата обращения: 7 февраля 2009.
  6.  (недоступная ссылка). Euro-Coins.News. Дата обращения: 12 марта 2012.
  7.  (недоступная ссылка). Мир монет. Дата обращения: 19 марта 2012.
  8. Для этого используется также титан в тех же количествах.
  9.  (недоступная ссылка). Дата обращения: 5 декабря 2007.
  10.  (недоступная ссылка). Дата обращения: 5 декабря 2007.

Нахождение в природе

Кларк ниобия — 18 г/т. Содержание ниобия увеличивается от ультраосновных (0,2 г/т Nb) к кислым породам (24 г/т Nb). Ниобию всегда сопутствует тантал. Близкие химические свойства ниобия и тантала обусловливают совместное их нахождение в одних и тех же минералах и участие в общих геологических процессах. Ниобий способен замещать титан в ряде титансодержащих минералов (сфен, ортит, перовскит, биотит). Форма нахождения ниобия в природе может быть разной: рассеянной (в породообразующих и акцессорных минералах магматических пород) и минеральной. В общей сложности известно более ста минералов, содержащих ниобий. Из них промышленное значение имеют лишь некоторые: колумбит-танталит (Fe, Mn)(Nb, Ta)2O6, пирохлор (Na, Ca, TR, U)2(Nb, Ta, Ti)2O6(OH, F) (Nb2O5 0 — 63 %), лопарит (Na, Ca, Ce)(Ti, Nb)O3 ((Nb, Ta)2O5 8 — 10 %), иногда используются эвксенит, торолит, ильменорутил, а также минералы, содержащие ниобий в виде примесей (ильменит, касситерит, вольфрамит). В щелочных — ультраосновных породах ниобий рассеивается в минералах типа перовскита и в эвдиалите. В экзогенных процессах минералы ниобия и тантала, являясь устойчивыми, могут накапливаться в делювиально-аллювиальных россыпях (колумбитовые россыпи), иногда в бокситах коры выветривания. Концентрация ниобия в морской воде 1⋅10−5 мг/л.

Месторождения

Месторождения ниобия расположены в США, Японии, России (Кольский полуостров), Бразилии, Канаде.

Добыча ниобия по странам (тонн) (оценка USGS)
Страна200020012002200320042005200620072008200920102011
Австралия160230290230200200200?????
Бразилия30 00022 00026 00029 00029 90035 00040 00057 30058 00058 00058 00058 000
Канада2,2903,2003,4103,2803,4003,3104,16730204380433044204400
Демократическая Республика Конго?5050135225??????
Мозамбик??5341303429?????
Нигерия3530301901704035?????
Руанда281207622636380?????
Всего в мире
32 60025 60029 90032 80034 00038 70044 50060 40062 90062 90062 90063 000

Металлы: общая характеристика

Все металлы объединяются общими химическими и физическими свойствами, по которым их легко отличить от неметаллических веществ. Так, например, строение кристаллической решетки позволяет им быть:

  • проводниками электрического тока;
  • хорошими теплопроводниками;
  • ковкими и пластичными;
  • прочными и блестящими.

Конечно, среди них есть и различия. Одни металлы блестят серебристым цветом, другие – более матовым белым, третьи – вообще красным и желтым. Также отличия есть и в показателях тепло- и электропроводности. Однако все равно эти параметры – общие для всех металлов, в то время как у неметаллов больше различий, нежели схожести.

По химической природе все металлы – восстановители. В зависимости от условий реакции и конкретных веществ могут выступать и в роли окислителей, однако редко. Способны образовывать многочисленные вещества. Химические соединения металлов встречаются в природе в огромном количестве в составе руды или полезных ископаемых, минералов и прочих пород. Степень окисления металлов всегда положительная, может быть постоянной (алюминий, натрий, кальций) или переменной (хром, железо, медь, марганец).

Многие из них получили широкое распространение в качестве строительных материалов, используются в самых разных отраслях науки и техники.

Соединения щелочных металлов и их применение

Щелочными называются элементы, расположенные в первой группе главной подгруппе периодической системы. Их всего 6, и открыты они были практически все одновременно с небольшим временным интервалом. В форме простых веществ в природе данные элементы не встречаются.

Вследствие высокой химической активности работать с ними очень тяжело и опасно. Поэтому пришлось потрудиться, чтобы выделить их в чистом виде. Гораздо раньше людьми начали использоваться различные соединения щелочных металлов

Некоторые из них были известны еще с древности и не потеряли важности и актуальности сегодня. Они используются в технике, строительстве, медицине, пищевой отрасли, химической промышленности, металлургии, машиностроении, сельском хозяйстве и многих других разделах народного хозяйства

Основные из них рассмотрим подробнее.

Виды соединения щелочных металлов с другими металлами относятся к группам:

  • интерметаллических соединений;
  • комплексных соединений;
  • двойных солей.

Поделитесь в социальных сетях:vKontakteFacebookTwitter
Напишите комментарий