Niob

Niob (Nb, łac. niobium) – pierwiastek chemiczny z grupy metali przejściowych układu okresowego. Nazwa pochodzi od Niobe, córki Tantala z mitologii greckiej. W anglosaskiej literaturze dotyczącej metalurgii spotykana jest nazwa Columbium z symbolem Cb.

Niob

cyrkon ← niob → molibden
V ↑ Nb ↓ Ta 41 Nb
Wygląd
metaliczny szary, anodowany jest niebieskawy
Widmo emisyjne niobu
Ogólne informacje
Nazwa, symbol, l.a.	niob, Nb, 41 (łac. niobium)
Grupa, okres, blok	5 (VB), 5, d
Stopień utlenienia	III, V
Właściwości metaliczne	metal przejściowy
Właściwości tlenków	średnio kwasowe
Masa atomowa	92,906 ± 0,001[a][1]
Stan skupienia	stały
Gęstość	8570 kg/m³
Temperatura topnienia	2477 °C[2]
Temperatura wrzenia	4744 °C[2]
Numer CAS	7440-03-1
PubChem	23936
Właściwości atomowe Promień • atomowy • walencyjny 145 (obl. 198) pm 137 pm Konfiguracja elektronowa [Kr]4d45s1 Zapełnienie powłok 2, 8, 18, 12, 1 (wizualizacja powłok) Elektroujemność • w skali Paulinga • w skali Allreda 1,60 1,23 Potencjały jonizacyjne I 652,1 kJ/mol II 1380 kJ/mol III 2416 kJ/mol
Właściwości fizyczne Ciepło parowania 696,6 kJ/mol Ciepło topnienia 26,4 kJ/mol Ciśnienie pary nasyconej 7,55×10−2 Pa (2741 K) Konduktywność 6,93×106 S/m Ciepło właściwe 265 J/(kg·K) Przewodność cieplna 53,7 W/(m·K) Układ krystalograficzny regularny przestrzennie centrowany Twardość • w skali Mohsa 6 Prędkość dźwięku 3480 m/s Objętość molowa 10,83×10−6 m³/mol
Najbardziej stabilne izotopy izotop wyst. o.p.r. s.r. e.r. MeV p.r. 91Nb {syn.} 680 lat w.e. 1,235 91Zr 92Nb {syn.} 3,47×107 lat w.e. β− 2,006 0,356 92Zr 92Mo 93Nb 100% stabilny izotop z 52 neutronami 93mNb {syn.} 16,13 lat i.t. 0,031 93Nb 94Nb {syn.} 2,03×104 lat β− 0,471 94Mo
Niebezpieczeństwa Karta charakterystyki: dane zewnętrzne firmy Sigma-Aldrich [dostęp 2011-10-05] Globalnie zharmonizowany system klasyfikacji i oznakowania chemikaliów Na podstawie podanej karty charakterystyki Niebezpieczeństwo Zwroty H H250 Zwroty P P222, P231, P422 NFPA 704 Na podstawie podanego źródła[3] 0 0 3   Numer RTECS QT9900000
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą warunków normalnych (0 °C, 1013,25 hPa)

Charakterystyka

Blacha niobowa

Jest to stalowoszary, miękki, ciągliwy i kowalny metal, podobny właściwościami do tantalu. Nie ulega korozji nawet w wysokiej temperaturze, jest odporny na działanie mocnych kwasów nieorganicznych i wody królewskiej, a także stopionych alkaliów^[4]. Reaguje, podobnie jak tantal, z kwasem fluorowodorowym, z utworzeniem kompleksu – kwasu sześciofluoroniobowego(V):

2Nb + 12HF → 2NbF−
6 + 2H+
+ 5H
2↑

W środowisku niekompleksującym jony niobu nie istnieją – strąca się wodorotlenek Nb(OH)
5. Niob tworzy tlenek Nb
2O
5, który reaguje z roztopionymi alkaliami, tworząc niobiany, rozpuszczalne w wodzie tylko przy wysokim pH. Jony niobu na V stopniu utlenienia są bezbarwne, na IV i III stopniu utlenienia mają zabarwienie.

Występowanie

Występuje w skorupie ziemskiej w ilości 20 ppm. Minerałem tego pierwiastka jest kolumbit (Fe,Mn)Nb
2O
6.

Odkrycie

Niob został odkryty w 1801 r. przez Charlesa Hatchetta.

Zastosowanie

Przykładowe zastosowanie Niobu – rezonans magnetyczny

Otrzymuje się go na skalę przemysłową i stosuje do produkcji stopów z żelazem i niklem, a także w technice jądrowej^[5]. Stopy niobu z cyną i glinem wykazują właściwości nadprzewodzące. Katalizatory zawierające tlenek niobu są przydatne do produkcji kwasu akrylowego^[6][7][8], krakingu węglowodorów^[9] i hydrorafinacji frakcji ropy naftowej^[10].

W 2010 roku wydobyto łącznie ok. 63 tys. ton niobu, z czego 58 tys. ton (ok. 92%) w Brazylii, zaś 4,42 tys. ton (ok. 7%) w Kanadzie^[11]. Ze względu na znaczenie niobu w działalności gospodarczej i wysokie ryzyko dostaw, UE zaliczyła niob do surowców krytycznych^[12].

Uwagi

1. Podana wartość stanowi przybliżoną standardową względną masę atomową (ang. abridged standard atomic weight) publikowaną wraz ze standardową względną masą atomową, która wynosi 92,90637 ± 0,00001. Zob. Prohaska i in. 2021 ↓, s. 584.

Przypisy

1. ThomasT. Prohaska ThomasT. i inni, Standard atomic weights of the elements 2021 (IUPAC Technical Report), „Pure and Applied Chemistry”, 94 (5), 2021, s. 573–600, DOI: 10.1515/pac-2019-0603 (ang.).
2. David R.D.R. Lide David R.D.R. (red.), CRC Handbook of Chemistry and Physics, wyd. 90, Boca Raton: CRC Press, 2009, s. 4-24, ISBN 978-1-4200-9084-0 (ang.).
3. Niobium (nr 262722) (ang.) – karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck) na obszar Stanów Zjednoczonych. [dostęp 2011-10-05]. (przeczytaj, jeśli nie wyświetla się prawidłowa wersja karty charakterystyki)
4. IzabelaI. Nowak IzabelaI., MariaM. Ziolek MariaM., Niobium Compounds: Preparation, Characterization, and Application in Heterogeneous Catalysis, „Chemical Reviews”, 99 (12), 1999, s. 3603–3624, DOI: 10.1021/cr9800208, PMID: 11849031 [dostęp 2024-09-21] (ang.).
5. HeH. Jilin HeH. i inni, Niobium Metallurgy, [w:] The ECPH Encyclopedia of Mining and Metallurgy, Singapore: Springer Nature Singapore, 2024, s. 1440–1443, DOI: 10.1007/978-981-99-2086-0_841, ISBN 978-981-99-2085-3 (ang.).
6. KazuhikoK. Amakawa KazuhikoK. i inni, Multifunctionality of Crystalline MoV(TeNb) M1 Oxide Catalysts in Selective Oxidation of Propane and Benzyl Alcohol, „ACS Catalysis”, 3 (6), 2013, s. 1103–1113, DOI: 10.1021/cs400010q [dostęp 2024-09-21] (ang.).
7. MichaelM. Hävecker MichaelM. i inni, Surface chemistry of phase-pure M1 MoVTeNb oxide during operation in selective oxidation of propane to acrylic acid, „Journal of Catalysis”, 285 (1), 2012, s. 48–60, DOI: 10.1016/j.jcat.2011.09.012 [dostęp 2024-09-21] (ang.).
8. Lénárd-IstvánL.I. Csepei Lénárd-IstvánL.I., Kinetic studies of propane oxidation on Mo and V based mixed oxide catalysts, Technische Universität Berlin, 2011 [dostęp 2024-09-21] (ang.), rozprawa doktorska. Brak numerów stron w książce
9. William de RezendeW.R. Locatel William de RezendeW.R. i inni, Effect of steam on the modification of Brønsted/Lewis acidity of Nb–Mn mixed oxide catalysts, „Reaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis”, 137 (1), 2024, s. 251–268, DOI: 10.1007/s11144-023-02536-3 [dostęp 2024-09-21] (ang.).
10. Carlos F.C.F. Linares Carlos F.C.F., PabloP. Bretto PabloP., Hydrotreating of light cycle oil over CoMo catalysts supported on niobia-alumina or niobia-silica, „Reaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis”, 136 (2), 2023, s. 837–849, DOI: 10.1007/s11144-023-02392-1 [dostęp 2024-09-21] (ang.).
11. John F.J.F. Papp John F.J.F., Niobium [online], U.S. Geological Survey, styczeń 2011 [dostęp 2013-09-17].
12. Theresa vonT. Rennenberg Theresa vonT. i inni, Circularity Reinforcement of Critical Raw Materials in Europe: A Case of Niobium, „Circular Economy and Sustainability”, 2024, DOI: 10.1007/s43615-024-00369-3 [dostęp 2024-09-21] (ang.).

Bibliografia

• JerzyJ. Minczewski JerzyJ., ZygmuntZ. Marczenko ZygmuntZ., Chemia analityczna. 1. Podstawy teoretyczne i analiza jakościowa, Warszawa: PWN, 2001, ISBN 83-01-13498-4, ISBN 83-01-13499-2, OCLC 749313943. Brak numerów stron w książce

Kontrola autorytatywna (pierwiastek chemiczny):

• LCCN: sh85091993
• GND: 4042362-1
• NDL: 00568530
• BnF: 12257830n
• BNE: XX543817
• J9U: 987007531486605171

Encyklopedie internetowe:

• Britannica: science/niobium
• Treccani: niobio
• Universalis: niobium, tantale-et-niobium
• SNL: niob
• Catalana: 0126369
• DSDE: niobium

Identyfikatory zewnętrzne:

• identyfikator minerału w Mindat: 7981