Niobium

Niobium is 'n chemiese element in die periodieke tabel met die simbool Nb en atoomgetal van 41. Niobium is 'n seldsame sagte, grys, pletbare oorgangsmetaal wat in die mineraal kolumbiet aangetref word en word gebruik in verskeie legerings. Die bekendste legerings word gebruik om spesiale staalsoorte en sterk sweislaste te vervaardig. Niobium is in verskeie minerale ontdek wat as kolumbiete bekend staan. Charles Hatchett (1765-1847) het aanvanklik in 1801 die element hierna ook Columbium (Cb) genoem. Daar was egter verwarring omdat in 1802 tantaal ontdek is en mense gedink het dat columbium en tantaal dalk dieselfde element was. Heinrich Rose het beweer dat kolumbiet naas tantaal twee ander elemente bevat het wat hy niobium en pelopium genoem het. Later het geblyk dat niobium en columbium identiek was en nie columbium en tantaal nie. Altwee name columbium en niobium is steeds tot 1949 gebruik tot die IUPAC besluit het dit niobium te noem.^[1] Die mineraal heet nogtans steeds kolumbiet.

Meer inligting Algemeen, Fisiese eienskappe ...

41

sirkonium ← niobium → molibdeen

V
↑
Nb
↓
Ta

Algemeen

niobium, Nb, 41

5, 5, d

92.90638 (2) g/mol

[Kr] 4d⁴ 5s¹

Elektrone per skil

2, 8, 18, 12, 1

Fisiese eienskappe

Toestand

vastestof

Digtheid (naby k.t.)

8.57 g/cm³

2750 K
(2477 °C)

5017 K
(4744 °C)

30 kJ/mol

689.9 kJ/mol

(25 °C) 24.60 J/(mol·K)

Dampdruk
P/Pa	1	10	100	1 k	10 k	100 k
teen T/K	2942	3207	3524	3910	4393	5013

Atoomeienskappe

Kristalstruktuur

kubies vlakgesentreerd

Strukturbericht-kode

A2

Oksidasietoestande

5, 3
(effens suur oksied)

Elektronegatiwiteit

1.6 (Skaal van Pauling)

Ionisasie-energieë

1ste: 652.1 kJ/mol

2de: 1380 kJ/mol

3de: 2416 kJ/mol

Atoomradius

145 pm

Atoomradius (ber.)

198 pm

Kovalente radius

137 pm

Diverse

Magnetiese rangskikking

geen data

Elektriese resistiwiteit

(20 °C) 152 nΩ·m

Termiese geleidingsvermoë

(300 K) 53.7 W/(m·K)

Termiese uitsetting

(25 °C) 7.3 µm/(m·K)

Spoed van klank (dun staaf)

(20 °C) 3480 m/s

105 GPa

38 GPa

170 GPa

0.40

6.0

1320 MPa

736 MPa

7440-03-1

Vernaamste isotope

Isotope van Niobium
iso	NV	halfleeftyd	VM	VE (MeV)	VP
⁹¹Nb	sin	6.8×10² y	e	-	⁹¹Zr
^91mNb	sin	60.86 d	IO	0.104e	⁹¹Nb
⁹²Nb	sin	10.15 d	e	-	⁹²Zr
⁹²Nb	sin	10.15 d	?	0.934	-
⁹²Nb	sin	3.47×10⁷y	e	-	⁹²Zr
⁹²Nb	sin	3.47×10⁷y	?	0.561, 0.934	-
⁹³Nb	100%	Nb is stabiel met 52 neutrone
^93mNb	sin	16.13 y	IO	0.031e	⁹³Nb
⁹⁴Nb	sin	2.03×10⁴ y	ß^-	0.471	⁹⁴Mo
⁹⁴Nb	sin	2.03×10⁴ y	?	0.702, 0.871	-
⁹⁵Nb	sin	34.991 d	ß^-	0.159	⁹⁵Mo
⁹⁵Nb	sin	34.991 d	?	0.765	-
^95mNb	sin	3.61 d	IO	0.235	⁹⁵Nb

Portaal

Chemie

Sluit

Niobiem is 'n blink grys, pletbare metaal wat 'n blouerige tint verkry wanneer dit by kamertemperatuur vir 'n verlengde periode aan lug blootgestel word. Niobium se chemiese eienskappe is bykans identies aan dié van tantaal, wat reg onder niobium op die periodieke tabel voorkom.

Wanneer dit verwerk word moet niobium onder 'n beskermende atmosfeer geplaas word selfs by lae temperature. Die metaal begin om in lug by 200 °C te oksideer; met mees algemene oksidasietoestande van +3 en +5. Ander toestande is wel ook bekend.

Niobium het 'n aantal gebruike: dit is 'n bestanddeel van sommige vlekvrye staalsoorte en in sommige nie-yster metaallegerings. Hierdie legerings is baie sterk en word dikwels gebruik in die konstruksie van pyplyne. Ander gebruike sluit in:

Die metaal het 'n lae vangsdeursnee vir termiese neutrone en word dus in die kernnywerheid gebruik;
Dit word ook in stawe vir boogsweiswerk van gestabiliseerde vlekvrye staalsoorte gebruik.
Betekenisvolle hoeveelhede niobium in die vorm van hoë-suiwerheid ferronobium en nikkel-niobium word in nikkel-, kobalt- en ystergebaseerde superlegerings ingesluit wat op hul beurt gebruik word vir toepassings soos straalenjinonderdele, vuurpylonderdele en in hittebestande en verbrandingstoerusting.
Niobium word ondersoek as 'n alternatief vir die gebruik van tantaal in kapasitore.
Omdat niobium-metaal en sommige van sy legerings fisiologies inert (en dus hipoallergenies) is, word hulle gebruik in juwele en in mediese toestelle soos pasaangeërs. Niobium-metaal wat behandel word met natriumhidroksied vorm 'n poreuse laag wat osseintegrasie aanhelp.^[2]
Saam met titaan, tantaal en aluminium kan Niobium ook elektries verhit en geanodiseer word na 'n wye verskeidenheid kleure deur van 'n proses gebruik te maak wat bekend staan as reaktiewe metaalanodisering. Dit maak die metaal aantreklik vir gebruik in juweliersware.
Niobium kan ook by glas gevoeg word om 'n hoër refraksie-indeks te verkry, 'n eienskap wat belangrik is in die optiese nywerheid om dunner brilglase moontlik te maak.
In 2005 het Sierra-Leone 'n muntstuk gemaak ter ere van Pous Johannes Paulus die Tweede wat bestaan het uit 24-karaat goud omring met 'n purper getinte Niobiumring.

Niobium word 'n supergeleier by kriogeniese temperature. By atmosferiese druk het dit die hoogste kritieke temperatuur van die suiwer element supergeleiers: 9.3 K. Niobium het ook die grootste magnetiese penetrasie-diepte van enige element. Verder is dit een van slegs drie suiwer element supergeleiers (vanadium en tegnesium is die ander twee) wat Tipe II supergeleiers is, wat beteken dat dit 'n supergeleier bly wanneer dit blootgestel word aan sterk magnetiese velde. Niobium-tin en niobium-titaanlegerings word gebruik vir drade in supergeleiermagnete wat in staat is om buitengewoon sterk magnetiese velde te produseer. Niobium word ook in die suiwer vorm gebruik om supergeleidende komponente vir partikelversnellers te vervaardig.

Niobium se naam is afkomstig uit Griekse mitologie en is vernoem na Niobe, die dogter van Tantalus. Die element is in 1801 deur Charles Hatchett ontdek. Hatchett het niobium in kolumbiet-erts ontdek wat in die 1750's deur John Winthrop, die eerste goewerneur van Connecticut na Engeland gestuur is. Daar het baie verwarring ontstaan oor die verskil tussen die nou-verwante niobium en tantaal en die probleem is eers in 1846 opgelos deur Heinrich Rose en Jean Charles Galissard wat die element toe herontdek het. Omdat Rose nie bewus was van Hatchett se werk nie, het hy die element 'n ander naam, Niobium gegee. In 1864 was Christian Blomstrand die eerste gewees om die suiwer metaal voor te berei deur niobiumchloried in 'n waterstof atmosfeer te reduseer.

Kolumbium (simbool Cb) was die aanvanklike naam wat Hatchett aan die element gegee het, maar Internasionale Vereniging van Suiwer en Toegepaste Chemie (IUPAC) het "niobium" as die amptelike naam vir element 41 in 1950 aanvaar meer as 'n 100 jaar na die omstredenheid ontstaan het.

Die element word nooit in sy suiwer vorm in die natuur aangetref nie, maar kom wel voor in die minerale kolumbiet ((Fe,Mn)(Nb,Ta)₂O₆), kolumbiet-tantaliet oftewel koltan ((Fe,Mn)(Ta,Nb)₂O₆), pirochlore ((Na,Ca)₂Nb₂O₆OH,F) en eukseniet ((Y,Ca,Ce,U,Th)(Nb,Ta,Ti)₂O₆).

Niobium bevattende minerale bevat ook dikwels tantaal. Groot neerslae niobium is gevind saam met karbonatiet (koolstof-silikaat vulkaniese rotse) en ook as 'n bestanddeel van pirochlore. Brasilië en Kanada is die hoofvervaardigers van niobium mineraalkonsentraat en groot reserwes bestaan ook in Nigerië, Kongo en in Rusland.

[1]
"Rejected element names" (in Engels). Geargiveer vanaf die oorspronklike op 16 Mei 2020.
[2]
Godley Reut, David Starosvetsky en Irena Gotman, 2004, Bonelike apatite formation on niobium metal treated in aqueous NaOH, Journal of Materials Science: Materials in Medicine volume = 15 bladsye = 1073–1077 PDF-formaat^{[dooie skakel]}, afgelaai op 2006-09-07