Ниобий

Ниобий (лат. Nіobіum; Nb) — элементтердің периодтық жүйесінің V тобындағы хим. элемент, ат. н. 41, ат. м. 92,9064. Табиғатта тұрақты бір изотопы 93Nb бар. Ниобийді ағылшын химигі Ч.Хатчет (1765 – 1847) ашқан (1801ж). Жер қыртысындағы массалық мөлшері 2.10–3%. Маңызды минералдары: колумбит-танталит тобы (Fe, Mn) (Nb, Ta)2O6, пирохлор (Сa, Na) (Nb, Ta, Tі)2O6 (OH, F), лопарит (Na, Ce, Ca)2(Tі, Nb, Ta)O3. Ниобий ашық-сұр түсті иілгіш металл, кристалдық торы көлемді орталықтандырылған кубты; тығыздылығы 8,57 г/см3, балқу t 2500ӘС, қайнау t 4927ӘС. Тотығу дәрежесі +5, +1-ден +4-ке дейінгілері сирек кездеседі.

41 Цирконий ← Ниобий → Молибден V ↑ Nb ↓ Ta Периодическая система элементов 41Nb
Жай заттың сыртқы бейнесі
Күміс-ақ түсті жылтыр металл; көкшіл оксидті пленкамен жабылған
Атом қасиеті
Атауы, символ, нөмірі	Ниобий, 41
Топ, период, блок	5, 5, d
Атомдық масса (молярлық масса)	92.90637(1) м. а. б. (г/моль)
Электрондық конфигурация	[Kr] 4d4 5s1
Қабықшалар бойынша электрондар	2, 8, 18, 12, 1
Атом радиусы	146 пм
Химиялық қасиеттері
Ковалентті радиус	164±6 пм
Ион радиусы	(+5e)69 пм
Электртерістілігі	1,6 (Полинг шкаласы)
Электродты потенциал	0
Тотығу дәрежелері	−3, −1, 0, +1, +2, +3, +4, +5
Иондалу энергиясы	1-ші: 652.1 кДж/моль (эВ) 2-ші: 1380 кДж/моль (эВ) 3-ші: 2416 кДж/моль (эВ)
Жай заттың термодинамикалық қасиеттері
Термодинамикалық фаза	Қатты дене
Тығыздық (қ.ж.)	8,57 г/см³
Балқу температурасы	2741 K (2468 °С, 4474 °F)
Қайнау температурасы	5015 K (4742 °С, 8567 °F)
Балқу жылуы	26,8 кДж/моль
Булану жылуы	680 кДж/моль
Молярлық жылусыйымдылық	24,44 Дж/(K·моль)
Молярлық көлем	10,8 см³/моль
Қаныққан бу қысымы P (Па) 1 10 100 1000 10 000 100 000 T (К) 2942 3207 3524 3910 4393 5013
Жай заттың кристаллдық торы
Тор құрылымы	кубтық көлемдік орталықтанған
Тор параметрлері	3,301 Å
Дебай температурасы	275 K
Басқа да қасиеттері
Жылуөткізгіштік	(300 K) 53,7 Вт/(м·К)
Юнг модульі	105 ГПа
Жылжу модульі	38 ГПа
Пуассон коэффициенті	0.40
Моос қаттылығы	6.0
Виккерс қаттылығы	870–1320 МПа
Бринеллий қаттылығы	735–2450 МПа
CAS нөмірі	7440-03-1

Ниобий Nb

Бөлме температурасында HCl, HNO3, H2SO4, H3PO4, патша арағы және NH3 ерітіндісі әсеріне тұрақты, фторсутек және оның HNO3 қоспасымен, сілті ерітінділері және балқымаларымен, 300 – 400ӘС-та F2, 200ӘС-тан жоғары O2 және Cl2, 250ӘС-тан жоғары Br2, H2, 400ӘС-та N2, 1200 – 1400ӘС-та C-пен әрекеттеседі. 1500 – 1800ӘС-та Nb2O5-ті көміртекпен немесе алюминиймен, K2NbF7-ні натриймен тотықсыздандыру, Nb2O5-ті K2NbF7 балқымасында электролиздеу арқылы алады. Оның құймалары реактивті қозғалтқыштардың, зымырандардың, газды трубиналардың, хим. аппараттардың, электронды құралдардың, эл. конденсаторлардың және асқын өткізгіш қондырғылар бөлшектерінің құрылымдық материалдары ретінде қолданылады.

Ниобийдің құрамы ультра негізді (0,2 г/т Nb) қышқыл жыныстарға (24 г/т Nb) артады. Ниобий әрдайым тантал жүреді. Ниобий мен танталдың жақын химиялық қасиеттері олардың бір минералдарда бірге болуына және жалпы геологиялық процестерге қатысуына себепші болады. Ниобий құрамында титан бар минералдар қатарында титанды алмастыра алады (сфен, ортит, перовскит, биотит). Ниобийдің табиғатта болу түрі әртүрлі болуы мүмкін: шашыраңқы (магмалық жыныстардың тұқым түзуші және акцессорлық минералдарында) және минералды.

Жалпы алғанда, ниобий бар жүзден астам минералдар белгілі. Олардың өнеркәсіптік маңызы тек кейбір: 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 %), кейде эвксенит қолданылады сондай-ақ құрамында қоспалар (ильменит, касситерит, вольфрамит) түріндегі ниобий бар минералдар бар.