Niobio | ||||
---|---|---|---|---|
← Zirconio | Molibdeno → | ||||
| ||||
Apariencia de una sustancia simple. | ||||
cristales de niobio | ||||
Propiedades del átomo | ||||
Nombre, símbolo, número | Niobio / Niobio (Nb), 41 | |||
Grupo , período , bloque |
5 (obsoleto 5), 5, elemento d |
|||
Masa atómica ( masa molar ) |
92.90638(2) [1] a. m.e. ( g / mol ) | |||
Configuración electrónica | [Kr] 4d 4 5s 1 | |||
Radio del átomo | 146 horas | |||
Propiedades químicas | ||||
radio covalente | 164 horas | |||
Radio de iones | (+5e)69 h | |||
Electronegatividad | 1.6 (escala de Pauling) | |||
Potencial de electrodo | 0 | |||
Estados de oxidación | +1, +2, +3, +4, +5 | |||
Energía de ionización (primer electrón) |
663,6(6,88) kJ / mol ( eV ) | |||
Propiedades termodinámicas de una sustancia simple. | ||||
Densidad (en n.a. ) | 8,57 g/cm³ | |||
Temperatura de fusión | 2741K (2468°C, 4474°F) | |||
Temperatura de ebullición | 5015K (4742°C, 8567°F) | |||
Oud. calor de fusión | 26,8 kJ/mol | |||
Oud. calor de evaporacion | 680 kJ/mol | |||
Capacidad calorífica molar | 24,44 [2] J/(K mol) | |||
Volumen molar | 10,8 cm³ / mol | |||
La red cristalina de una sustancia simple. | ||||
Estructura de celosía |
cuerpo cúbico centrado |
|||
Parámetros de celosía | 3.301Å _ | |||
Debye temperatura | 275K _ | |||
Otras características | ||||
Conductividad térmica | (300 K) 53,7 W/(m·K) | |||
número CAS | 7440-03-1 |
41 | Niobio |
Nótese bien92.9064 | |
4d 4 5s 1 |
Niobio ( símbolo químico - Nb , del lat. Niobium , nombre obsoleto - columbium ) - un elemento químico del quinto grupo (según la clasificación obsoleta - un subgrupo lateral del quinto grupo, VB), el Quinto período del sistema periódico de elementos químicos de D. I. Mendeleev , con número atómico 41.
La sustancia simple niobio es un metal de transición gris plateado brillante con una red cristalina centrada en el cuerpo cúbico del tipo α-Fe, a = 0,3294. Para el niobio, se conocen isótopos con números de masa de 81 a 113.
El niobio fue descubierto en 1801 por el científico inglés Charles Hatchet en un mineral enviado en 1734 al Museo Británico de Massachusetts por John Winthrop (nieto de John Winthrop Jr. ). El mineral se denominó columbita , y el elemento químico se denominó columbio (Cb) en honor al país de donde se obtuvo la muestra ( Colombia - el nombre solemne de los Estados Unidos) [3] .
En 1802, A. G. Ekeberg descubrió el tantalio , que coincidía en casi todas las propiedades químicas con el niobio, por lo que durante mucho tiempo se creyó que se trataba del mismo elemento. Recién en 1844 el químico alemán Heinrich Rose estableció que se trataba de un elemento diferente al tantalio y lo rebautizó como "niobio" en honor a la hija de Tantalus , Niobe , lo que enfatizaba las similitudes entre los elementos. Sin embargo, en algunos países (EE.UU., Inglaterra), el nombre original del elemento, columbium, se mantuvo durante mucho tiempo, y recién en 1950, por decisión de la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada ( IUPAC , IUPAC), fue el elemento finalmente recibió el nombre de niobio.
El niobio puro fue obtenido por primera vez a finales del siglo XIX por el químico francés Henri Moissan por medios electrotérmicos: redujo el óxido de niobio con carbono en un horno eléctrico [4] .
Clarke de niobio - 18 g/t. El contenido de niobio aumenta desde rocas ultramáficas (0,2 g/t Nb) hasta rocas ácidas (24 g/t Nb). El niobio siempre va acompañado de tantalio. Las propiedades químicas cercanas del niobio y el tantalio determinan su presencia conjunta en los mismos minerales y su participación en procesos geológicos comunes. El niobio puede reemplazar al titanio en varios minerales que contienen titanio ( esfena , ortita , perovskita , biotita ). La forma de encontrar niobio en la naturaleza puede ser diferente: disperso (en minerales formadores de rocas y accesorios de rocas ígneas) y mineral. En total, se conocen más de cien minerales que contienen niobio. De estos, solo unos pocos tienen importancia industrial: columbit-tantalita (Fe, Mn) (Nb, Ta) 2 O 6 , pirocloro (Na, Ca, TR, U) 2 (Nb, Ta, Ti) 2 O 6 ( OH, F ) (Nb 2 O 5 0 - 63 %), loparita (Na, Ca, Ce) (Ti, Nb) O 3 ((Nb, Ta) 2 O 5 8 - 10 %), euxenita, torolita, ilmenorutil a veces se utilizan, así como minerales que contienen niobio como impurezas ( ilmenita , casiterita , wolframita ). En las rocas ultrabásicas alcalinas, el niobio se encuentra disperso en minerales como la perovskita y en el eudialito. En procesos exógenos, los minerales de niobio y tantalio, al ser estables, pueden acumularse en placeres aluviales-deluviales (placeres de columbita), a veces en bauxitas de la corteza meteorizada. La concentración de niobio en el agua de mar es 1⋅10 −5 mg/l [5] .
Los depósitos de niobio se encuentran en EE . UU ., Japón [6] , Rusia ( Península de Kola ), Brasil, Canadá [7] .
País | 2000 | 2001 | 2002 | 2003 | 2004 | 2005 | 2006 | 2007 | 2008 | 2009 | 2010 | 2011 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Australia | 160 | 230 | 290 | 230 | 200 | 200 | 200 | ? | ? | ? | ? | ? |
Brasil | 30,000 | 22 000 | 26 000 | 29 000 | 29 900 | 35,000 | 40 000 | 57 300 | 58 000 | 58 000 | 58 000 | 58 000 |
Canadá | 2.290 | 3,200 | 3.410 | 3.280 | 3,400 | 3.310 | 4.167 | 3020 | 4380 | 4330 | 4420 | 4400 |
República Democrática del Congo | ? | cincuenta | cincuenta | 13 | 52 | 25 | ? | ? | ? | ? | ? | ? |
Mozambique | ? | ? | 5 | 34 | 130 | 34 | 29 | ? | ? | ? | ? | ? |
Nigeria | 35 | treinta | treinta | 190 | 170 | 40 | 35 | ? | ? | ? | ? | ? |
Ruanda | 28 | 120 | 76 | 22 | 63 | 63 | 80 | ? | ? | ? | ? | ? |
totales en el mundo | 32 600 | 25 600 | 29 900 | 32 800 | 34 000 | 38 700 | 44 500 | 60 400 | 62 900 | 62 900 | 62 900 | 63 000 |
El niobio natural consta de un solo isótopo estable , 93 Nb. Todos los demás isótopos de niobio obtenidos artificialmente con números de masa de 81 a 113 son radiactivos (se conocen un total de 32). El isótopo más longevo es el 92Nb con una vida media de 34,7 millones de años.
También se conocen 25 estados metaestables de los núcleos de sus diversos isótopos.
La configuración electrónica completa del átomo de niobio es: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 4 5s 1
El niobio es un metal de transición dúctil y refractario cuyas propiedades físicas dependen de la temperatura. Punto de fusión 2468 °C y densidad 8,57 g/cm 3 (a 20 °C). El punto de ebullición del niobio es de 4742 °C, la estructura reticular es cúbica centrada en el cuerpo con un período de 0,33 nm.
Químicamente, el niobio es bastante estable, pero inferior en este aspecto al tantalio . Prácticamente no se ve afectado por los ácidos clorhídrico , ortofosfórico , sulfúrico diluido , nítrico . El metal se disuelve en ácido fluorhídrico HF , una mezcla de HF y HNO 3 , soluciones concentradas de álcalis cáusticos , así como en ácido sulfúrico concentrado cuando se calienta por encima de 150 °C. Cuando se calcina en el aire, se oxida a Nb 2 O 5 . Se han descrito alrededor de 10 modificaciones cristalinas para este óxido . A presión ordinaria, la forma β de Nb 2 O 5 es estable .
Los minerales de niobio suelen ser complejos y pobres en metal. Los concentrados de mineral contienen Nb 2 O 5 : pirocloro - no menos del 37%, loparita - 8%, columbita - 30-60%. La mayoría de ellos se procesan mediante reducción aluminotérmica o silicotérmica en ferroniobio (40–60% Nb) y ferrotantalonibio. El niobio metálico se obtiene a partir de concentrados de mineral utilizando una tecnología compleja en tres etapas:
Los principales métodos industriales para la producción de niobio y sus aleaciones son aluminotérmicos, sodio-térmicos, carbotérmicos: a partir de una mezcla de Nb 2 O 5 y hollín , se obtiene primero carburo a 1800 °C en atmósfera de hidrógeno , luego a partir de una mezcla de carburo y pentóxido a 1800-1900 ° C en vacío - metal ; para obtener aleaciones de niobio, se añaden a esta mezcla óxidos de metales de aleación; alternativamente, el niobio se reduce a alta temperatura en vacío directamente a partir de negro de carbón Nb 2 O 5 . El niobio se reduce por el método térmico de sodio con sodio a partir de K 2 NbF 7 , por el método aluminotérmico con aluminio a partir de Nb 2 O 5 . Un metal compacto ( aleación ) se produce mediante métodos de pulvimetalurgia, barras de sinterización prensadas a partir de polvos en vacío a 2300 °C o mediante fusión por haz de electrones y arco en vacío; monocristales de niobio de alta pureza - zona de fusión por haz de electrones sin crisol .
El uso y la producción de niobio están aumentando rápidamente, lo que se debe a una combinación de sus propiedades, como la refractariedad, una pequeña sección transversal de captura de neutrones térmicos , la capacidad de formar aleaciones resistentes al calor, superconductoras y otras, resistencia a la corrosión, propiedades absorbentes, baja función de trabajo de electrones , buena trabajabilidad en frío y soldabilidad. Las principales áreas de aplicación del niobio: ciencia de cohetes, tecnología espacial y de aviación, ingeniería de radio, electrónica, construcción de aparatos químicos, ingeniería de energía nuclear.
25 € "700 años de Hall en Tirol"
25 € "150 aniversario del Ferrocarril Alpino"
25 € "50 Años de Televisión"
25 € "Biónica"
![]() |
| |||
---|---|---|---|---|
|
Serie de actividad electroquímica de los metales. | |
---|---|
Eu , Sm , Li , Cs , Rb , K , Ra , Ba , Sr , Ca , Na , Ac , La , Ce , Pr , Nd , Pm , Gd , Tb , Mg , Y , Dy , Am , Ho , Er , Tm , Lu , Sc , Pu , |
de niobio | compuestos|
---|---|
|