Nióbium

41 cirkónium ← nióbium → molibdén V ↑ Nb ↓ Ta 41 Nb Periódusos rendszer
Általános
Név, vegyjel, rendszám	nióbium, Nb, 41
Elemi sorozat	átmenetifémek
Csoport, periódus, mező	5, 5, d
Megjelenés	szürke fémes
Atomtömeg	92,90638(2) g/mol
Elektronszerkezet	[Kr] 4d4 5s1
Elektronok héjanként	2, 8, 18, 12, 1
Fizikai tulajdonságok
Halmazállapot	szilárd
Sűrűség (szobahőm.)	8,57 g/cm³
Olvadáspont	2750 K (2477 °C, 4491 °F)
Forráspont	5017 K (4744 °C, 8571 °F)
Olvadáshő$\Delta_{fus}{H}^\ominus$	30 kJ/mol
Párolgáshő $\Delta_{vap}{H}^\ominus$	689,9 kJ/mol
Moláris hőkapacitás	(25 °C) 24,60 J/(mol·K)
Gőznyomás P/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k T/K 2942 3207 3524 3910 4393 5013
Atomi tulajdonságok
Kristályszerkezet	köbös tércentrált
Oxidációs szám	5, 3 (enyhén savas oxid)
Elektronegativitás	1,6 (Pauling-skála)
Ionizációs energia	1.: 652,1 kJ/mol
	2.: 1380 kJ/mol
	3.: 2416 kJ/mol
Atomsugár	145 pm
Atomsugár (számított)	198 pm
Kovalens sugár	137 pm
Egyebek
Mágnesség	nincs adat
Elektromos ellenállás	(0 °C) 152 nΩ·m
Hőmérséklet-vezetési tényező	(300 K) 53,7 W/(m·K)
Hőtágulási tényező	(25 °C) 7,3 µm/(m·K)
Hangsebesség (vékony rúd)	(20 °C) 3480 m/s
Young-modulus	105 GPa
Nyírási modulus	38 GPa
Kompressziós modulusz	170 GPa
Poisson-arányszám	0,40
Mohs-keménység	6,0
Vickers-keménység	1320 MPa
Brinell-keménység	736 HB
CAS-szám	7440-03-1
Fontosabb izotópok
Fő cikk: A nióbium izotópjai Izotóp t.e. felezési idő B.m. B.e. (MeV) B.t. 91mNb mest. 60,86 d IT 0,104e 91Nb 91Nb mest. 6,8×10² y ε - 91Zr 92Nb mest. 10,15 d ε - 92Zr γ 0,934 - 92Nb mest. 3,47 E7 y ε - 92Zr γ 0,561, 0,934 - 93mNb mest. 16,13 y IT 0,031e 93Nb 93Nb 100% Nb stabil 52 neutronnal 94Nb mest. 2,03×104 y β- 0,471 94Mo γ 0,702, 0,871 - 95mNb mest. 3,61 d IT 0,235 95Nb 95Nb mest. 34,991 d β- 0,159 95Mo γ 0,765 -
Hivatkozások

A nióbium a periódusos rendszer egy kémiai eleme. Vegyjele Nb, rendszáma 41. Az átmenetifémek közé tartozik. Világosszürke színű fém. A keménysége a kovácsoltvaséhoz hasonló. A vegyületeiben általában három vagy öt vegyértékű. Különleges acélok készítéséhez használják.

Nióbium kristályok

Kémiai tulajdonságai

Magasabb hőmérsékleten reakcióba lép klórral, jóddal, nitrogénnel, foszforral, kénnel. Hevítés hatására szénnel is reagál, karbidot képez. Szobahőmérsékleten vízzel nem reagál, de az izzó nióbium hidrogént fejleszt a vízből. Nem oldódik savakban, még a királyvíz sem támadja meg. Egyedül a hidrogén-fluorid oldja. A nióbiumot a nátrium-hidroxid és a kálium-hidroxid olvadéka megtámadja.

Előfordulása

A természetben a kolumbit nevű ásványként található meg. Ez lényegében a vas és a mangán niobátja.

Izotópjai

A nióbiumnak egy, a természetben előforduló, stabil izotópja van. Emellett sok radioaktív izotópját előállították mesterségesen.

Előállítása

Az előállításához a nióbium-érceket először dúsítják, majd kálium-hidrogén-szulfáttal olvasztják össze, így tárják fel. Lehűlés után aprítják, majd forró vízzel kezelik. Ekkor vízben oldhatatlan alakban marad vissza a tantál, illetve a nióbium. Majd hidrogén-fluoriddal reagáltatják kálium-fluorid jelenlétében. Az ekkor keletkező kálium-fluor-tantalátot és kálium-fluor-niobátot frakcionált kristályosítással választják el. A nióbium fémkalciummal végzett redukcióval szabadítható fel.

Felhasználása

• A nióbiumot különleges acélok készítésére használják. Ilyen acélokat egyenirányítók, rakéták és turbinák készítésére alkalmaznak.
• Nióbium alapú mágneseket használnak az LHC gyorsítójában a részecskenyalábok irányítására. (A gyorsító építése alatt, a világ teljes nióbium kitermelésének közel 80%-át az LHC-be építették be)

Források

• Erdey-Grúz Tibor: Vegyszerismeret