Niobiu

iso	N / A	TD	DM	DE	DP
⁹¹ Nb	sintetic	680 de ani	ε	1,253	⁹¹ Zr
⁹² Nb	sintetic	3,47 × 10 ⁷ ani	β ^- ε	0,356 2.006	⁹² Mo ⁹² Zr
⁹³ Nb	100%	Nb este stabil cu 52 de neutroni
jumătate	sintetic	16,13 ani	ACEASTA	0,031
⁹⁴ Nb	sintetic	20 300 de ani	β ^-	2.045	⁹⁴ Mo

iso: izotop
NA: abundență în natură
TD: timp de înjumătățire
DM: modul de descompunere
DE: energia de descompunere în MeV
DP: produs de descompunere

Niobiul, cunoscut în trecut și sub numele de columbiu, a fost descoperit deoarece, împreună cu tantalul din columbitul mineral, este „ elementul chimic al numărului atomic 41 și simbolul său este Nb. Este un metal de tranziție rar, tipic ductil, de culoare cenușie.

Este prezent în columbit și este utilizat în principal în producția de aliaje metalice speciale și în suduri de înaltă rezistență.

Caracteristici

Niobiul este un metal ductil cenușiu lucios care capătă o nuanță albăstruie atunci când este expus la aer la temperatura camerei pentru perioade prelungite. Proprietățile chimice ale niobiului sunt substanțial similare cu cele ale tantalului , care aparține propriului grup al tabelului periodic al elementelor , această similitudine în reactivitatea Nb și Ta se datorează faptului că dimensiunile lor sunt în mare parte identice, fenomen acest lucru este posibil să se explice cu contracția lantanidă .

Chiar și la temperaturi scăzute, este procesat într-o atmosferă inertă, deoarece deja a 200 ° C tinde să sufere oxidare .

Cele mai frecvente stări de oxidare ale sale sunt +2, +3 și +5.

Aplicații

Niobiul are aplicații multiple: este o componentă a unor oțeluri inoxidabile și aliaje de metale neferoase; multe dintre aceste aliaje se caracterizează prin rezistență ridicată și sunt utilizate în construcția conductelor. Alte utilizări includ:

utilizare în industria nucleară, datorită secțiunii sale transversale reduse cu neutroni termici ; ^{[ fără sursă ]}
producerea de electrozi pentru sudarea cu arc a numeroase oțeluri speciale; ^{[ fără sursă ]}
de obicei în aliaj, datorită culorii sale albastre este folosit și ca motiv estetic în piercinguri și bijuterii ^{[ fără sursă ]} . În 2003 a fost folosit la bănirea monedei bimetalice ( argint și niobiu) din 25 € , comemorând cei 700 de ani ai orașului Hall din Tirol , sediul vechii monedei Tirolului și ulterior al Imperiului Austro-Ungar . Alte state urmează exemplul Austriei în utilizarea niobiului în numismatică . Münze Österreich , moneda austriacă, în 2006 a folosit acest metal, din aliaj cu argint, pentru o monedă de 25 EUR, comemorativă a sistemului de poziționare european ;
în aliajele de înaltă puritate cu fier , nichel și cobalt, este utilizat în sectoarele aeronautic și aerospațial pentru construcția de piese de motoare cu reacție , părți de rachete și structuri rezistente la temperaturi ridicate. S-a utilizat pe scară largă acest material în misiunile programului Gemeni ; ^{[ fără sursă ]}
utilizarea ca alternativă la tantalul condensatorilor , încă în studiu;
Niobatul de litiu , un cristal uniaxial, are proprietatea electrooptică de a-și modifica indicele de refracție în funcție de tensiunea aplicată acestuia. Acest efect este exploatat pentru a construi modulatori electro-optici pentru emițătoare de sistem de telecomunicații cu fibră optică de mare capacitate ( 100 Gbit / s și mai mult). ^[1] ^[2]

Niobiul devine un superconductor atunci când este răcit sub temperatura sa critică, 9,25 K ^{[ este necesară citarea ]} , care este cea mai înaltă dintre supraconductorii elementari. În plus, niobiul este un superconductor de tip II, deci are un câmp magnetic critic mai mare decât alte metale supraconductoare pure. Aliaje de niobiu- staniu și niobiu- titan sunt utilizate pentru a produce înfășurările magneților supraconductori capabili să producă câmpuri magnetice de intensitate foarte mare. Niobiul cu puritate foarte mare este utilizat în construcția cavităților rezonante supraconductoare pentru acceleratorii de particule .

Pentru proprietățile sale supraconductoare, niobiul a fost utilizat în proiectul Gravity Probe B al NASA , care a măsurat mai întâi efectele prezise de teoria relativității generale a lui Einstein pentru Pământ. ^[3]

Catalizatorii care conțin niobiu sunt promițătoare pentru divizarea apei ^[4] în hidrogen , oxidarea selectivă a alcanilor și olefinelor ^[5] ^[6] ^[4] ^[7] , epoxidarea ^[4] și conversia celulozei în substanțe chimice valoroase ^[8] ^[9 ^] ^] .

Istorie

Niobiul (din mitologia greacă personajul lui Niobe (în greacă Νιόβη Nióbe ), fiica lui Tantalus ) a fost descoperit de Charles Hatchett în 1801 , care l-a numit columbio . Hatchett a găsit niobiu în minereuri columbite expediate în Anglia în jurul anului 1650 de către John Winthrop , primul guvernator al Connecticut . Pentru o lungă perioadă de timp a fost dificil să-l deosebiți de tantal, până când Heinrich Rose și Jean Charles Galissard de Marignac l-au redescoperit în 1846 . Întrucât Rose nu știa de lucrările anterioare ale lui Hatchett, ea a dat elementului noul nume de niobiu. Diferențele dintre tantal și niobiu au fost demonstrate fără echivoc în 1864 de Christian Blomstrand , ^[10] care a fost primul care a obținut metalul în formă pură prin încălzirea clorurii sale într-o atmosferă de hidrogen , Henri Sainte-Claire Deville și Louis Joseph Troost , care au determinat formulele unor compuși în 1865 . ^[10] ^[11]

După aproximativ un secol de controverse privind numele, în 1950 IUPAC a decis să adopte oficial numele de niobiu. Cu toate acestea, utilizarea vechiului nume este folosită ocazional în industria metalurgică din SUA chiar și astăzi.

Disponibilitate

Niobiul nu se găsește niciodată în starea sa natală. Mineralele în care apare sunt niobitul ( Fe , Mn ) (Nb, Ta ) ₂ O ₆ , niobitul-tantalit (Fe, Mn) (Ta, Nb) ₂ O ₆ , piroclorul Na Ca Nb ₂ O ₆ F și ' euxenita ( Y , Ca, Ce , U , Th ) (Nb, Ta, Ti ) ₂ O ₆ .

Mineralele care conțin niobiu conțin deseori și tantal. S-au găsit depozite mari de niobiu asociate cu carbonatite ( roci de silicat de carbon ) ca elemente constitutive ale piroclorului. Brazilia și Canada sunt principalii producători de minereuri de niobiu; alte situri cu rezerve substanțiale de minerale de niobiu se află în Nigeria , Republica Democrată Congo și Rusia .

Producția mondială

Principalii producători de niobiu în 2019 ^[12]
Poziţie	țară	Producție (Mii tone)
1	Brazilia	88,9
2	Canada	6.8
	Alte țări	1.2

Izotopi

Niobiul găsit în natură este compus dintr-un singur izotop , ⁹³ Nb. Cel mai stabil radioizotop cunoscut este ⁹² Nb, care are un timp de înjumătățire de 34,7 milioane de ani. Urmează ⁹⁴ Nb (20 300 ani) și ⁹¹ Nb (680 ani). Există, de asemenea, o meta-stare cu energie de 0,031 MeV a cărui perioadă de înjumătățire este de 16,13 ani ^{[ fără sursă ]} .

Au fost identificați alți 23 de izotopi radioactivi ai niobiului, majoritatea înjumătățind în mai puțin de două ore, cu excepția ⁹⁵ Nb (35 zile), ⁹⁶ Nb (23,4 ore) și ⁹⁰ Nb (14,6 ore).).

Izotopii mai ușori ai degradării stabile de ⁹³ Nb în principal prin captarea electronilor , în timp ce cei mai grei preferă dezintegrarea beta . ¹⁰⁴ Nb, ¹⁰⁹ Nb și ¹¹⁰ Nb se degradează inițial prin emisia de neutroni .

Precauții

Compușii cu niobiu sunt destul de rare de întâlnit în viața de zi cu zi; cu toate acestea sunt toxice și trebuie manipulate cu prudență. Pudra metalică de niobiu irită pielea și ochii și se poate aprinde.

Niobiul nu are un rol biologic cunoscut.

Notă

^ Site-ul Oclaro , pe oclaro.com .
^ Site-ul Oclaro , pe oclaro.com .
^ Caterina Visco, Iată dovada că Einstein a avut dreptate în privința gravitației , în Wired.it , 5 mai 2011. Accesat pe 5 mai 2011 .
^ ^a ^b ^c ( EN ) Agata Wawrzynczak, Izabela Nowak și Agnieszka Feliczak-Guzik, Către exploatarea comportamentului silicaților mezopori care conțin niobiu vs. Polyoxometalates in Catalysis , în Frontiers in Chemistry , vol. 6, 2018, DOI : 10.3389 / fchem.2018.00560 . Adus la 4 ianuarie 2021 .
^ Chimia de suprafață a oxidului de fază-pur M1 MoVTeNb în timpul funcționării în oxidarea selectivă a propanului în acid acrilic , în J. Catal. , vol. 285, 2012, pp. 48-60.
^ Multifuncționalitatea catalizatorilor de oxid MoV cristalin (TeNb) M1 în oxidarea selectivă a alcoolului propan și benzilic , în ACS Catal. , vol. 3, nr. 6, 2013.
^ Studii cinetice ale oxidării propanului pe catalizatori de oxid mixt pe bază de Mo și V , 2011.
^ (EN) Skrodczky Kai, M. Margarida Antunes și Xianying Han, nanomateriale pentoxid de niobiu cu structuri distorsionate ca catalizatori acizi eficienți , în Chemistry Communications, vol. 2, nr. 1, 13 noiembrie 2019, pp. 1-11, DOI : 10.1038 / s42004-019-0231-3 . Adus la 4 ianuarie 2021 .
^ (EN) Min Wu, meiyou Huang și Lu Chen, Conversia directă a celulozei în 5-hidroximetilfurfural peste catalizator SnNb2O6-ZrO2 , în Reaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis, vol. 130, nr. 2, 1 august 2020, pp. 903–918, DOI : 10.1007 / s11144-020-01823-7 . Adus la 4 ianuarie 2021 .
^ ^a ^b Marignac, Blomstrand, Deville, H., Troost, L. și Hermann, R., Tantalsäure, Niobsäure, (Ilmensäure) und Titansäure , în Fresenius 'Journal of Analytical Chemistry , vol. 5, 1866, pp. 384–389, DOI : 10.1007 / BF01302537 .
^ (EN) CK Gupta și Suri, AK, Metalurgia extractivă a niobiului, CRC Press, 1994, pp. 1-16, ISBN 978-0-8493-6071-8 .
^ Statistici privind producția de niobiu de către USGS

Bibliografie

Francesco Borgese, Elementele tabelului periodic. Descoperire, proprietăți, utilizări. Manual chimic, fizic, geologic , Roma, CISU, 1993, ISBN 88-7975-077-1 .
R. Barbucci, A. Sabatini și P. Dapporto, Tabel periodic și proprietăți ale elementelor , Florența, Edizioni V. Morelli, 1998 (arhivat din original la 22 octombrie 2010) .

Alte proiecte

Wikționarul conține dicționarul lema « niobiu »
Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere pe niobiu

linkuri externe

niobium , pe Treccani.it - Enciclopedii online , Institutul Enciclopediei Italiene .
( EN ) Niobium , în Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.
( EN ) Niobium , pe periodic.lanl.gov , Laboratorul Național Los Alamos .
(RO) niobiu , pe WebElements.com.
( EN ) Niobium , pe EnvironmentalChemistry.com .
( EN ) Centrul Internațional de Studii Tantal- Niobium , pe tanb.org .

Controlul autorității	LCCN (EN) sh85091993 · GND (DE) 4042362-1 · BNF (FR) cb12257830n (dată) · BNE (ES) XX543817 (dată) · NDL (EN, JA) 00.56853 milioane

Portalul chimiei : portalul științei compoziției, proprietăților și transformărilor materiei

[1] Site-ul Oclaro , pe oclaro.com .

[2] Site-ul Oclaro , pe oclaro.com .

[3] Caterina Visco, Iată dovada că Einstein a avut dreptate în privința gravitației , în Wired.it , 5 mai 2011. Accesat pe 5 mai 2011 .

[:0-4] ( EN ) Agata Wawrzynczak, Izabela Nowak și Agnieszka Feliczak-Guzik, Către exploatarea comportamentului silicaților mezopori care conțin niobiu vs. Polyoxometalates in Catalysis , în Frontiers in Chemistry , vol. 6, 2018, DOI : 10.3389 / fchem.2018.00560 . Adus la 4 ianuarie 2021 .

[5] Chimia de suprafață a oxidului de fază-pur M1 MoVTeNb în timpul funcționării în oxidarea selectivă a propanului în acid acrilic , în J. Catal. , vol. 285, 2012, pp. 48-60.

[6] Multifuncționalitatea catalizatorilor de oxid MoV cristalin (TeNb) M1 în oxidarea selectivă a alcoolului propan și benzilic , în ACS Catal. , vol. 3, nr. 6, 2013.

[7] Studii cinetice ale oxidării propanului pe catalizatori de oxid mixt pe bază de Mo și V , 2011.

[8] (EN) Skrodczky Kai, M. Margarida Antunes și Xianying Han, nanomateriale pentoxid de niobiu cu structuri distorsionate ca catalizatori acizi eficienți , în Chemistry Communications, vol. 2, nr. 1, 13 noiembrie 2019, pp. 1-11, DOI : 10.1038 / s42004-019-0231-3 . Adus la 4 ianuarie 2021 .

[9] (EN) Min Wu, meiyou Huang și Lu Chen, Conversia directă a celulozei în 5-hidroximetilfurfural peste catalizator SnNb2O6-ZrO2 , în Reaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis, vol. 130, nr. 2, 1 august 2020, pp. 903–918, DOI : 10.1007 / s11144-020-01823-7 . Adus la 4 ianuarie 2021 .

[Ilmen-10] Marignac, Blomstrand, Deville, H., Troost, L. și Hermann, R., Tantalsäure, Niobsäure, (Ilmensäure) und Titansäure , în Fresenius 'Journal of Analytical Chemistry , vol. 5, 1866, pp. 384–389, DOI : 10.1007 / BF01302537 .

[11] (EN) CK Gupta și Suri, AK, Metalurgia extractivă a niobiului, CRC Press, 1994, pp. 1-16, ISBN 978-0-8493-6071-8 .

[12] Statistici privind producția de niobiu de către USGS

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9

[10]

[11]

[12]