MetProd on tegelenud tooraine ja metallide kaevandamise ja tootmisega üle 20 aasta ning selle aja jooksul oleme saavutanud oma toodete kõrgeima kvaliteedi. Tegeleme haruldaste tulekindlate metallide kaevandamisega, mille hulka kuulub nioobium – metall, mille omadused ja ulatus võimaldavad seda kasutada kõige kriitilisemates tööstusharudes. Saame garanteerida toodete kvaliteedi, sest arendame omal jõul nioobiumimaardlaid.

Nioobium ja selle omadused

See metall on väga vastupidav erinevatele keemilistele mõjudele - see määrab selle populaarsuse tööstuses ja kõrge hinna. Selle rakendusvaldkondadest on vastutusrikkamad meditsiin, teemandi- ja raketitööstus ning müntide tootmine. Lisaks on materjal töötlemise ajal üsna tempermalmist, kui seda teostatakse madalatel temperatuuridel. Nioobiumil on kõrge üleminekutemperatuur – see omadus on ülijuhtivate juhtmete ja magnetite valmistamisel väga oluline.

Seda tarnitakse valuplokkide, pulbri või ligatuurina. Seega sisaldab N6PM kaubamärgi tuntuim pulber lisaks nioobiumile ka süsinikku, lämmastikku, hapnikku, rauda, ​​titaani, tantaali ja räni ning sellel võib olla üks neljast tera suurusest (40–100 μm).

Nioobiumi keemiline stabiilsus avaldub koostoimel selliste ainetega nagu lämmastik, ortofosfor, väävel ja vesinikkloriidhape. Seda saab lahustada ainult väga suures kontsentratsioonis söövitavas leelis või väävelhappes, samuti kontsentreeritud ja eelkuumutatud temperatuurini 150 °C.

Milleks nioobiumi kasutatakse?

metallist koos ainulaadsed omadused, on väga vajalikud metallurgia erinevate harude jaoks, sest see optimeerib oluliselt teraste omadusi. Niobiumi osalusega sulamitest toodetakse selliseid kriitilisi tooteid nagu:

• torud ja mahutid gaasijuhtmetele, naftajuhtmetele, sulametallidele;
• aatomi- ja tuumareaktorite kestad;
• elektrolüütkondensaatorite osad;
• mitmesugused tulekindlad materjalid, spetsiaalsed klaasid ja lampide tarvikud;
• karbiidid;
• kõrget korrosioonikindlust nõudvad keemiatööstuse inventar;
• "kuumad" liitmikud generaatoritele ja radarite elektroonikatorudele - katoodid, anoodid, võred jne.

Praegu kasvab nõudlus nioobiumi järele ning ettevõte püüab rahuldada kõiki turunõudmisi: selleks, et saaksime nioobiumi soodsalt osta, kontrollime selle kaevandamist ja tootmist kõikides etappides ise. Pakume puhast metalli ja selle sulameid, mida kasutatakse raketitööstuses, lennunduse ja kosmosetehnoloogia osade tootmiseks, elektroonikas ja raadiotehnikas, tuumaenergeetikas ja keemiaaparaadi ehitamises.

Ligikaudu pool kogu praegu turul olevast nioobiumist kasutatakse terase legeerimiseks ja umbes 30% soovitud omadustega sulamite saamiseks. Need on legeeritud värviliste metallidega, sealhulgas uraaniga, mis viiakse terasesse, et vältida teradevahelist korrosiooni ja parandada selle omadusi.

Nioobiumi kasutamine metallide legeerimiseks

Nioobiumiga legeeritud terasel on hea korrosioonikindlus. Kroom suurendab ka terase korrosioonikindlust ja on palju odavam kui nioobium. Sellel lugejal on korraga õigus ja vale. Vale, sest ma unustasin ühe asja.

Kroom-nikkelterases, nagu igas teises, on alati süsinikku. Kuid süsinik ühineb kroomiga, moodustades karbiidi, mis muudab terase rabedamaks. Nioobiumil on suurem afiinsus süsiniku suhtes kui kroomil. Seetõttu tekib terasele nioobiumi lisamisel tingimata nioobiumkarbiid. Nioobiumiga legeeritud teras omandab kõrged korrosioonivastased omadused ja ei kaota oma elastsust. Soovitud efekt saavutatakse, kui tonnile terasele lisatakse ainult 200 g metallilist nioobiumi. Ja kroom-manga terasest nioobium annab kõrge kulumiskindluse.

Paljud värvilised metallid on samuti legeeritud nioobiumiga. Niisiis ei reageeri leelistes kergesti lahustuv alumiinium nendega, kui sellele lisatakse ainult 0,05% nioobiumi. Ja vask, mis on tuntud oma pehmuse ja paljude selle sulamite, nioobiumi poolest, näib kõvenevat. See suurendab metallide nagu titaan, molübdeen, tsirkoonium tugevust ja samal ajal suurendab nende kuumakindlust ja kuumakindlust.

Nüüd hindavad nioobiumi omadusi ja võimalusi lennundus, masinaehitus, raadiotehnika, keemiatööstus ja tuumaenergia. Kõigist neist said nioobiumi tarbijad.

Unikaalne omadus - nioobiumi ja uraani märgatava interaktsiooni puudumine temperatuuril kuni 1100 ° C ja lisaks hea soojusjuhtivus, soojuslike neutronite väike efektiivne neeldumisristlõige muutis nioobiumi tõsiseks konkurendiks tunnustatud metallidele. tuumatööstus - alumiinium, berüllium ja tsirkoonium. Lisaks on nioobiumi kunstlik (indutseeritud) radioaktiivsus madal. Seetõttu saab sellest valmistada konteinereid radioaktiivsete jäätmete hoidmiseks või rajatisi nende kasutamiseks.

Keemiatööstus tarbib nioobiumi suhteliselt vähe, kuid seda saab seletada vaid selle vähesusega. Mõnikord valmistatakse kõrge puhtusastmega hapete tootmiseks seadmeid nioobiumi sisaldavatest sulamitest ja harvem nioobiumilehtmaterjalist. Nioobiumi võimet mõjutada mõnede keemiliste reaktsioonide kiirust kasutatakse näiteks alkoholi sünteesil butadieenist.

Elemendi nr 41 tarbijad olid ka raketi- ja kosmosetehnika. Pole saladus, et teatud kogused seda elementi juba pöörlevad Maa-lähedastel orbiitidel. Nioobiumi sisaldavatest sulamitest ja puhtast nioobiumist valmistatakse rakettide osasid ja Maa tehissatelliitide pardaseadmeid.

Nioobiumi kasutamine teistes tööstusharudes

Nioobiumilehtedest ja vardadest valmistatakse "kuumad liitmikud" (st kuumutatud osad) - anoodid, võred, kaudselt kuumutatud katoodid ja muud elektrooniliste lampide osad, eriti võimsad generaatorlambid.

Lisaks puhtale metallile kasutatakse samadel eesmärkidel tantalooniumi-obiumi sulameid.

Nioobiumit kasutati elektrolüütkondensaatorite ja alaldite valmistamiseks. Siin kasutatakse nioobiumi võimet moodustada anoodsel oksüdatsioonil stabiilne oksiidkile. Oksiidkile on happelistes elektrolüütides stabiilne ja läbib voolu ainult elektrolüüdist metalli suunas. Tahke elektrolüüdiga nioobiumkondensaatoreid iseloomustab suur mahtuvus väikestel mõõtmetel, kõrge isolatsioonitakistus.

Nioobiumkondensaatori elemendid on valmistatud õhukesest fooliumist või metallipulbritest pressitud poorsetest plaatidest.

Hapetes ja muudes keskkondades sisalduva nioobiumi korrosioonikindlus koos kõrge soojusjuhtivuse ja plastilisusega muudab selle väärtuslikuks konstruktsioonimaterjaliks keemia- ja metallurgiatööstuse seadmete jaoks. Nioobiumil on kombinatsioon omadustest, mis vastavad tuumaenergia nõuetele konstruktsioonimaterjalidele.

Kuni 900°C interakteerub nioobium uraaniga nõrgalt ja sobib elektrireaktorite uraankütuseelementide kaitsekestade valmistamiseks. Sel juhul on võimalik kasutada vedelaid metallist jahutusvedelikke: naatriumi või naatriumi ja kaaliumi sulamit, millega nioobium ei interakteeru kuni 600°C. Uraani kütuseelementide vastupidavuse suurendamiseks legeeritakse uraan nioobiumiga (~ 7% nioobiumi). Niobiumilisand stabiliseerib uraani kaitsva oksiidkile, mis suurendab selle vastupidavust veeaurule.

Nioobium on reaktiivmootorite gaasiturbiinide erinevate kuumakindlate sulamite komponent. Molübdeeni, titaani, tsirkooniumi, alumiiniumi ja vase legeerimine nioobiumiga parandab järsult nende metallide, aga ka nende sulamite omadusi. Reaktiivmootorite ja rakettide osade konstruktsioonimaterjalina (turbiinilabade, tiibade esiservade, lennukite ja rakettide ninaotsade, rakettide nahad) on nioobiumil põhinevad kuumakindlad sulamid. Nioobiumi ja sellel põhinevaid sulameid saab kasutada töötemperatuuridel 1000 - 1200°C.

Nioobiumkarbiid on mõne terase lõikamiseks kasutatavate volframkarbiidipõhiste karbiidide klasside koostisosa.

Nioobiumi kasutatakse laialdaselt terases legeeriva lisandina. Terase süsinikusisaldusest 6–10 korda suuremas koguses nioobiumi lisamine välistab roostevaba terase teradevahelise korrosiooni ja kaitseb keevisõmblusi hävimise eest.

Nioobiumi lisatakse ka erinevate kuumakindlate teraste koostisesse (näiteks gaasiturbiinide jaoks), samuti tööriista- ja magnetteraste koostisesse.

Nioobium viiakse terasesse sulamis rauaga (ferronioobium), mis sisaldab kuni 60% Nb. Lisaks kasutatakse ferrotantalonioobiumi ferrosulamis erineva tantaali ja nioobiumi vahekorraga.

Orgaanilises sünteesis kasutatakse katalüsaatoritena mõningaid nioobiumiühendeid (fluorikompleksi soolad, oksiidid).

Nioobiumi kasutamine ja tootmine kasvab kiiresti, mis on tingitud selle omaduste kombinatsioonist, nagu tulekindlus, väike termilise neutronite püüdmise ristlõige, võime moodustada kuumakindlaid, ülijuhtivaid ja muid sulameid, korrosioonikindlus, getteri omadused, madal elektrontöö funktsioon, hea külm töödeldavus ja keevitatavus. Peamised nioobiumi kasutusvaldkonnad: raketiteadus, lennundus- ja kosmosetehnoloogia, raadiotehnika, elektroonika, keemiaaparaadi ehitus, tuumaenergeetika.

• Lennuki osad on valmistatud puhtast nioobiumist või selle sulamitest; uraani ja plutooniumi kütuseelementide kestad; mahutid ja torud; vedelate metallide jaoks; elektrolüütkondensaatorite üksikasjad; elektrooniliste (radariseadmete) ja võimsate generaatorlampide (anoodid, katoodid, võred jne) "kuumad" liitmikud; korrosioonikindlad seadmed keemiatööstuses.
• Nioobium on legeeritud teiste värviliste metallidega, sealhulgas uraaniga.
• Nioobiumi kasutatakse krüotronites – arvutite ülijuhtivates elementides. Nioobium on tuntud ka selle kasutamise poolest suure hadronipõrguti kiirendavates struktuurides.

• Stannide Nb 3 Sn ja nioobiumi sulameid titaani ja tsirkooniumiga kasutatakse ülijuhtivate solenoidide valmistamiseks.
• Nioobium ja tantaaliga sulamid asendavad paljudel juhtudel tantaali, mis annab suure majandusliku efekti (nioobium on tantalist odavam ja peaaegu kaks korda kergem).
• Ferroniobiumi lisatakse roostevabasse kroom-nikkelterastesse, et vältida nende teradevahelist korrosiooni ja hävimist, ning muudesse teraseliikidesse nende omaduste parandamiseks.
• Nioobiumi kasutatakse kogumismüntide vermimisel. Nii väidab Läti Pank, et 1-latilistes kollektsioonimüntides kasutatakse koos hõbedaga ka nioobiumi.

• Nb 2 O 5 katalüsaator keemiatööstuses;
• tulekindlate materjalide, metallkeraamika, eritoodete valmistamisel klaas, nitriid, karbiid, niobaadid.
• Tsirkooniumkarbiidi ja uraan-235 karbiidiga sulamis sisaldav nioobiumkarbiid (mp. 3480 °C) on tahkefaasilise tuumareaktiivmootorite kütusevardade kõige olulisem konstruktsioonimaterjal.
• Nioobiumnitriidi NbN kasutatakse õhukeste ja üliõhukeste ülijuhtivate kilede tootmiseks, mille kriitiline temperatuur on 5–10 K ja kitsa üleminekuga, suurusjärgus 0,1 K

Niobiumi kõrge korrosioonikindlus võimaldas seda kasutada meditsiinis. Nioobiumfilamendid ei ärrita eluskudet ja sulanduvad sellega hästi. Taastav kirurgia on edukalt kasutanud selliseid õmblusi rebenenud kõõluste parandamiseks, veresooned ja isegi närvid.

Nioobiumil pole mitte ainult tehnikaga nõutud omadusi, vaid see näeb ka üsna ilus välja. Juveliirid püüdsid seda valget läikivat metalli kasutada kellakorpuste valmistamiseks. Nioobiumi sulamid volframi või reeniumiga asendavad mõnikord väärismetalle: kulda, plaatinat, iriidiumi. Viimane on eriti oluline, kuna nioobiumi ja reeniumi sulam ei näe mitte ainult välja nagu metalliline iriidium, vaid on peaaegu sama kulumiskindel. See võimaldas mõnel riigil purskkaevuotsikute jootmise tootmisel ilma kalli iriidiumita hakkama saada.

Ülijuhtivuse hämmastavat nähtust, kui juhi temperatuuri langedes tekib selles elektritakistuse järsk kadumine, täheldas esmakordselt Hollandi füüsik G. Kamerling-Onnes aastal 1911. Esimeseks ülijuhiks osutus elavhõbe, kuid mitte elavhõbe, vaid nioobium ja mõned nioobiumi intermetallilised ühendid pidid saama esimesteks tehniliselt tähtsateks ülijuhtivateks materjalideks.

Ülijuhtide kaks omadust on praktiliselt olulised: kriitilise temperatuuri väärtus, mille juures toimub üleminek ülijuhtivusseisundisse, ja kriitiline magnetväli (isegi Kamerling-Onnes täheldas ülijuhtivuse kaotust ülijuhi poolt, kui ta puutub kokku piisavalt tugeva magnetiga. väli). 1975. aastal sai nioobiumi ja germaaniumi intermetalliline ühend koostisega Nb 3 Ge kriitilise temperatuuri poolest rekordiliseks ülijuhiks. Selle kriitiline temperatuur on 23,2°K; see on üle vesiniku keemistemperatuuri. (Enamik tuntud ülijuhte muutuvad ülijuhtideks ainult vedela heeliumi temperatuuril).

Võime minna ülijuhtivusseisundisse on omane ka Nb 3 Sn nioobiumstapniidile, nioobiumi sulamitele alumiiniumi ja germaaniumiga või titaani ja tsirkooniumiga. Kõiki neid sulameid ja ühendeid kasutatakse juba ülijuhtivate solenoidide, aga ka mõnede muude oluliste tehniliste seadmete tootmiseks.

• Üks aktiivselt kasutatavatest ülijuhtidest (ülijuhtiva ülemineku temperatuur 9,25 K). Nioobiumiühendite ülijuhtivuse üleminekutemperatuur on kuni 23,2 K (Nb 3 Ge).
• Kõige sagedamini kasutatavad tööstuslikud ülijuhid on NbTi ja Nb 3 Sn.
• Nioobiumi kasutatakse ka magnetsulamites.
• Seda kasutatakse legeeriva lisandina.
• Nioobiumnitriidi kasutatakse ülijuhtivate bolomeetrite tootmiseks.

Nioobiumi ja selle tantaaliga sulamite erakordne vastupidavus ülekuumendatud tseesium-133 aurudes teeb sellest ühe eelistatuima ja odavama konstruktsioonimaterjali suure võimsusega termogeneraatorite jaoks.

Füüsikalised omadused nioobium

Nioobium on läikiv, hõbehall metall.

Elementaarne nioobium on äärmiselt tulekindel (2468°C) ja kõrge keemistemperatuuriga (4927°C) metall, mis on väga vastupidav paljudes agressiivsetes keskkondades. Kõik happed, välja arvatud vesinikfluoriid, ei mõjuta seda. Oksüdeerivad happed "passiveerivad" nioobiumi, kattes selle kaitsva oksiidkilega (nr 205). Aga kl kõrged temperatuurid ah, nioobiumi keemiline aktiivsus suureneb. Kui 150...200°C juures oksüdeerub metallist vaid väike pinnakiht, siis 900...1200°C juures suureneb oluliselt oksiidkile paksus.

Nioobiumi kristallvõre on kehakeskne kuup, parameetriga a = 3,294A.

Puhas metall on plastiline ja seda saab külmas olekus ilma vahepealse lõõmutamiseta valtsida õhukeseks (paksusega kuni 0,01 mm) leheks.

Võimalik on märkida selliseid nioobiumi omadusi nagu kõrge sulamis- ja keemistemperatuur, elektronide madalam tööfunktsioon võrreldes teiste tulekindlate metallide - volframi ja molübdeeniga. Viimane omadus iseloomustab elektronide emissiooni (elektronide emissiooni) võimet, mida kasutatakse nioobiumi kasutamisel elektrovaakumtehnoloogias. Nioobiumil on ka kõrge ülijuhtivuse üleminekutemperatuur.

Tihedus 8,57 g/cm3 (20 °C); sulamisp. 2500 °C; tbp 4927 °С; aururõhk (mm Hg; 1 mm Hg = 133,3 N/m2) 1 10-5 (2194 °C), 1 10-4 (2355 °C), 6 10-4 (sulamistemperatuuril), 1 10-3 ( 2539 °C).

Tavalistel temperatuuridel on nioobium õhus stabiilne. Metalli kuumutamisel temperatuurini 200-300°C täheldatakse oksüdatsiooni (toonkile) algust. Üle 500° toimub kiire oksüdeerumine koos Nb2O5 oksiidi moodustumisega.

Soojusjuhtivus W / (m K) temperatuuril 0 ° C ja 600 ° C vastavalt 51,4 ja 56,2, sama cal / (cm s ° C) 0,125 ja 0,156. Erimahu elektritakistus temperatuuril 0 °C on 15,22 10-8 oomi m (15,22 10-6 oomi cm). Üleminekutemperatuur ülijuhtivasse olekusse on 9,25 K. Nioobium on paramagnetiline. Elektronide tööfunktsioon on 4,01 eV.

Puhas nioobium on kergesti töödeldav külma survega ja säilitab kõrgel temperatuuril rahuldavad mehaanilised omadused. Selle maksimaalne tugevus 20 ja 800 °C juures on vastavalt 342 ja 312 MN/m2, sama on kgf/mm234,2 ja 31,2; suhteline pikenemine 20 ja 800°C juures vastavalt 19,2 ja 20,7%. Puhta nioobiumi kõvadus Brinell 450 järgi, tehniline 750-1800 MN/m2. Mõnede elementide, eriti vesiniku, lämmastiku, süsiniku ja hapniku lisandid kahjustavad oluliselt nioobiumi plastilisust ja suurendavad selle kõvadust.

Keemilised omadused nioobium

Nioobium on eriti hinnatud selle vastupidavuse tõttu anorgaaniliste ja orgaaniliste ainete toimele.

Pulbrilise ja tükilise metalli keemilises käitumises on erinevusi. Viimane on stabiilsem. Metallid ei mõjuta seda, isegi kui neid kuumutatakse kõrge temperatuurini. Vedelad leelismetallid ja nende sulamid, vismut, plii, elavhõbe, tina võivad nioobiumiga pikka aega kokku puutuda, muutmata selle omadusi. Isegi sellised tugevad oksüdeerivad ained nagu perkloorhape, "kuninglik viin", lämmastik-, väävel-, vesinikkloriid- ja kõigist teistest rääkimata ei saa sellega midagi peale hakata. Ka leeliselahused ei mõjuta nioobiumit.

Siiski on kolm reaktiivi, mis võivad nioobiumi metalli keemilisteks ühenditeks muuta. Üks neist on leelismetalli hüdroksiidi sulam:

4Nb + 4NaOH + 5O2 \u003d 4NaNbO3 + 2H2O

Ülejäänud kaks on vesinikfluoriidhape (HF) või selle segu lämmastikhappega (HF+HNO). Sel juhul tekivad fluoriidikompleksid, mille koostis sõltub suuresti reaktsioonitingimustest. Igal juhul on element osa 2- või 2-tüüpi anioonist.

Kui võtame nioobiumipulbrit, siis on see mõnevõrra aktiivsem. Näiteks sulas naatriumnitraadis see isegi süttib, muutudes oksiidiks. Kompaktne nioobium hakkab üle 200°C kuumutamisel oksüdeeruma ja pulber kaetakse juba 150°C juures oksiidkilega. See näitab ühte neist imelised omadused see metall - see säilitab elastsuse.

Saepuru kujul põleb see üle 900°C kuumutamisel täielikult Nb2O5-ks. Põleb tugevalt kloorijoas:

2Nb + 5Cl2 = 2NbCl5

Kuumutamisel reageerib see väävliga. Enamiku metallidega sulab see vaevaliselt. Võib-olla on ainult kaks erandit: raud, millega tekivad erineva vahekorra tahked lahused, ja alumiinium, milles on Al2Nb ühend nioobiumiga.

Millised nioobiumi omadused aitavad tal vastu seista tugevaimate hapete – oksüdeerivate ainete – toimele? Selgub, et see ei viita metalli omadustele, vaid selle oksiidide omadustele. Kokkupuutel oksüdeerivate ainetega tekib metalli pinnale väga õhuke (ja seetõttu nähtamatu), kuid väga tihe oksiidikiht. See kiht muutub ületamatuks barjääriks oksüdeeriva aine teel puhtale metallpinnale. Ainult mõned keemilised reaktiivid, eriti fluori anioon, võivad sellest läbi tungida. Seetõttu on metall sisuliselt oksüdeerunud, kuid praktiliselt on oksüdatsiooni tulemused märkamatud õhukese kihi olemasolu tõttu. kaitsekile. Vahelduvvoolualaldi loomiseks kasutatakse passiivsust lahjendatud väävelhappe suhtes. See on paigutatud lihtsalt: plaatina- ja nioobiumplaadid kastetakse 0,05 m väävelhappe lahusesse. Passiveeritud olekus nioobium suudab juhtida voolu, kui tegemist on negatiivse elektroodiga – katoodiga ehk elektronid pääsevad läbi oksiidikihi ainult metalli küljelt. Lahusest on elektronide tee suletud. Seetõttu, kui sellist seadet läbib vahelduvvool, läbib ainult üks faas, mille anood on plaatina ja katood nioobium.

nioobiummetalli halogeen

Muus kreeka keeles. mütoloogia * a. nioobium; n. Niob, nioobium; f. nioobium; ja. niobio) on Mendelejevi perioodilise süsteemi V rühma keemiline element, aatomnumber 41, aatommass 92,9064. Sellel on üks looduslik isotoop 93 Nb.

Nioobiumoksiidi eraldas esmakordselt inglise keemik C. Hatchet 1801. aastal kolumbiidist. Metallilise nioobiumi hankis 1866. aastal Rootsi teadlane K. V. Blomstrand.

Nioobiumi omadused

Nioobium on terasevärvi metall, sellel on kehakeskne kuupvõre, mille a = 0,3294 nm; tihedus 8570 kg/m 3; sulamistemperatuur 2500 °C, keemistemperatuur 4927 °C; soojusmahtuvus (298 K) 24,6 J / (mol.K); soojusjuhtivus (273 K) 51,4 W/(m.K); lineaarpaisumise temperatuuritegur (63-1103 K) 7,9,10 -6 K -1; elektri eritakistus (293 K) 16,10 -8 Ohm.m; elektritakistuse soojustegur (273 K) 3.95,10 -3 K -1. Üleminekutemperatuur ülijuhtivasse olekusse on 9,46 K.

Oksüdatsiooniaste on +5, harvemini +1 kuni +4. Keemiliste omaduste poolest on ta tantaalilähedane, ülimalt vastupidav külmale ja vähese kuumenemisega ka paljude agressiivsete ainete toimele, sh. ja happed. Nioobium lahustab ainult vesinikfluoriidhapet, selle segu lämmastikhappe ja leelistega. Amfotereen. Halogeenidega suhtlemisel moodustab see nioobiumhalogeniide. Kui Nb 2 O 5 sulatatakse soodaga, saadakse nioobhappe soolad - niobaadid, kuigi happed ise ei eksisteeri vabas olekus. Nioobium võib moodustada topeltsoolasid ja kompleksühendeid. Mittetoksiline.

Hankimine ja kasutamine

Nioobiumi saamiseks sulatatakse nioobiumi kontsentraat seebikivi või soodaga ja saadud sulam leostatakse. Lahustumata sademes sisalduvad Nb ja Ta eraldatakse ning nioobiumoksiid redutseeritakse tantaaloksiidist eraldi. Kompaktne nioobium saadakse pulbermetallurgia, elektrikaare, vaakumi ja elektronkiirega sulatamise teel.

Nioobium on üks peamisi komponente kuumakindlate teraste ja sulamite legeerimisel. Nioobiumi ja selle sulameid kasutatakse reaktiivmootorite, rakettide, gaasiturbiinide, keemiaseadmete, elektroonikaseadmete, elektrikondensaatorite ja ülijuhtivate seadmete konstruktsioonimaterjalina. Niobaate kasutatakse laialdaselt ferroelektriliste, piesoelektriliste ja lasermaterjalidena.

MÄÄRATLUS

nioobium on perioodilise tabeli neljakümne esimene element. Nimetus - Nb ladinakeelsest sõnast "nioobium". Asub viiendal perioodil, VBA grupp. Viitab metallidele. Tuumalaeng on 41.

Maakoor nioobiumi sisaldab 0,002% (mass.). See element on paljuski sarnane vanaadiumiga. Vabas olekus on see tulekindel metall, kõva, kuid mitte rabe, hästi töödeldav (joonis 1 .. Nioobiumi tihedus on 8,57 g / cm 3, sulamistemperatuur 2500 o C.

Nioobium on stabiilne paljudes agressiivsetes keskkondades. Seda ei mõjuta vesinikkloriidhape ja aqua regia, kuna selle metalli pinnale moodustub õhuke, kuid väga tugev ja keemiliselt vastupidav oksiidkile.

Riis. 1. Nioobium. Välimus.

Nioobiumi aatom- ja molekulmass

MÄÄRATLUS

Aine suhteline molekulmass (M r) on arv, mis näitab, mitu korda on antud molekuli mass suurem kui 1/12 süsinikuaatomi massist ja elemendi suhteline aatommass (A r)- mitu korda on keemilise elemendi aatomite keskmine mass suurem kui 1/12 süsinikuaatomi massist.

Kuna nioobium eksisteerib vabas olekus monoatomiliste Nb-molekulide kujul, langevad selle aatom- ja molekulmassi väärtused kokku. Need on võrdsed 92,9063-ga.

nioobiumi isotoobid

On teada, et nioobium võib looduses esineda ainsa stabiilse isotoobi 93Nb kujul. Massiarv on 93, aatomi tuum sisaldab nelikümmend üks prootonit ja viiskümmend kaks neutronit.

Seal on kunstlikud ebastabiilsed tsirkooniumi isotoobid massiarvuga 81–113, samuti kakskümmend viis tuumade isomeerset olekut, millest pikima elueaga on 92Nb isotoop, mille poolestusaeg on 34,7 miljonit aastat.

Nioobiumioonid

Väljas energia tase Niobiumi aatomil on viis valentselektroni:

1s 2 s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3p 10 4s 2 4p 6 4p 3 5s 2.

Keemilise vastasmõju tulemusena loovutab nioobium oma valentselektronid, s.o. on nende doonor ja muutub positiivselt laetud iooniks:

Nb0-1e → Nb+;

Nb0-2e → Nb2+;

Nb 0 -3e → Nb 3+;

Nb 0 -4e → Nb 4+;

Nb 0 -5e → Nb 5+.

Nioobiumi molekul ja aatom

Vabas olekus eksisteerib nioobium monoatomiliste Nb-molekulide kujul. Siin on mõned omadused, mis iseloomustavad nioobiumi aatomit ja molekuli:

Nioobiumi sulamid

Nioobium on üks paljude kuuma- ja korrosioonikindlate sulamite komponentidest. Eriti olulised on kuumakindlad nioobiumisulamid, mida kasutatakse gaasiturbiinide, reaktiivmootorite ja rakettide tootmisel.

Nioobiumi lisatakse ka roostevabasse terasesse. See parandab oluliselt nende mehaanilisi omadusi ja korrosioonikindlust. 1–4% nioobiumi sisaldavaid teraseid iseloomustab kõrge kuumakindlus ja neid kasutatakse materjalina kõrgsurvekatelde valmistamisel.

Näited probleemide lahendamisest

NÄIDE 1

NÄIDE 2