Niobium
|
---|
Graligt metal
|
Periodiske system
|
---|
|
Generelt
|
---|
Atomtegn
|
Nb
|
---|
Atomnummer
|
41
|
---|
Elektronkonfiguration
|
2, 8, 18, 12, 1
|
---|
Gruppe
|
5
(
Overgangsmetal
)
|
---|
Periode
|
5
|
---|
Blok
|
d
|
---|
Atomare egenskaber
|
---|
Atommasse
|
92,90638(2)
|
---|
Kovalent radius
|
137 pm
|
---|
Elektronkonfiguration
|
[
Kr
] 4d
4
5s
1
|
---|
Elektroner i hver skal
|
2, 8, 18, 12, 1
|
---|
Kemiske egenskaber
|
---|
Oxidationstrin
|
5, 3 (svagt
surt
oxid)
|
---|
Elektronegativitet
|
1,6 (Paulings skala)
|
---|
Fysiske egenskaber
|
---|
Tilstandsform
|
Fast
|
---|
Krystalstruktur
|
Kubisk rumcentreret
|
---|
Massefylde
(fast stof)
|
8,57 g/cm
3
|
---|
Smeltepunkt
|
2477 °C
|
---|
Smeltevarme
|
30
kJ
/mol
|
---|
Fordampningsvarme
|
689,9 kJ/mol
|
---|
Varmefylde
|
(25 °C) 24,60 J·mol
?1
K
?1
|
---|
Varmeledningsevne
|
(300 K) 53,7 W·m
?1
K
?1
|
---|
Varmeudvidelseskoeff.
|
(25 °C) 7,3 μ
m
/m·K
|
---|
Magnetiske egenskaber
|
Ikke oplyst
|
---|
Mekaniske egenskaber
|
---|
Youngs modul
|
105 GPa
|
---|
Forskydningsmodul
|
38 GPa
|
---|
Kompressibilitetsmodul
|
170 GPa
|
---|
Poissons forhold
|
0,40
|
---|
Hardhed
(
Mohs' skala
)
|
6,0
|
---|
Hardhed
(Vickers)
|
1320 MPa
|
---|
Hardhed
(Brinell)
|
736 MPa
|
---|
|
Niobium
(opkaldt efter
Tantalos
' datter
Niobe
i den
græske mytologi
), tidligere kaldet
niob
, er det
41
.
grundstof
i det
periodiske system
, og har det
kemiske symbol
Nb
. Under normale
temperatur
- og
trykforhold
optræder dette
overgangsmetal
som et blødt, formbart og temmelig tungt graligt
metal
.
Niobiums egenskaber er næsten identiske med egenskaberne for
tantal
, som star umiddelbart under niobium i det periodiske system. Ved
stuetemperatur
angribes niobium ganske langsomt af
atmosfærisk luft
, og antager derved et svagt blaligt skær, men allerede ved 200 °C angribes metallet hurtigt af luftens
ilt
, hvilket nødvendiggør en iltfri atmosfære hvis niobiumet skal forarbejdes ved selv moderate temperaturer.
Niobium er
superledende
ved temperaturer helt op til 9,3
kelvin
; dette er den højeste
kritiske temperatur
for superledning blandt alle grundstofferne. Nar det er superledende, har niobium desuden rekorden for magnetisk penetrationsdybde; det er den superleder der lader eksterne
magnetfelter
trænge længst ind. Niobium er et af de tre grundstoffer der er sakaldte
type II-superledere
; modsat
type I-superledere
bliver niobium samt
vanadium
og
technetium
ved med at være superledende, selv om man "udsætter" dem for stærke magnetfelter.
I
kemiske forbindelse
optræder niobium oftest med
oxidationstrin
+5 og +3, men er ogsa set med en lang række andre oxidationstrin; ?3, ?1, 0, +1, +2, og +4.
Niobium indgar i en række
legeringer
, blandt mange andre
rustfrit stal
; niobiumholdige legeringer er ganske stærke, og bruges i anseelige mængder til rørledninger samt til kritiske komponenter i
jet
- og
raketmotorer
der skal kunne modsta høje store mekaniske belastninger og høje temperaturer. Niobium har desuden et lavt
neutronindfangningstværsnit
, hvilket gør det velegnet til en række komponenter der bruges i
atomreaktorer
.
Savel rent niobium som en række niobiumholdige legeringer bruges til smykker og
implantater
som f.eks.
pacemakere
, fordi det ikke irriterer det levende væv. Nar det ætses med
natriumhydroxid
danner niobium endda en porøs overflade som lettere "vokser sammen" med
knoglevæv
. Lige som
titan
,
tantal
og
aluminium
kan niobium farves ved varmebehandling og
eloxering
i næsten enhver
farve
.
Niobium bruges som et tilsætningsstof til glas, hvor det forøger materialets
brydningsindeks
; det gør det muligt at opna større styrke i f.eks. brilleglas uden at forøge deres tykkelse.
Opdagelsen af grundstoffet niobium tilskrives
Charles Hatchett
, som i
1801
fandt det i nogle prøver af
mineralet
columbit
der var blevet sendt til
England
i
1750'erne
af
John Winthrop
, den første
guvernør
i
delstaten
Connecticut
; han kaldte stoffet for
columbium
og gav det det kemiske symbol Cb. Da niobium har der i høj grad ligner et andet grundstof, tantal, var det til at begynde med meget svært at skelne de to stoffer. Først i
1846
da
Heinrich Rose
og
Jean Charles Galissard de Marignac
"genopdagede" niobium, fik man klarhed over de to stoffers egenskaber. Rose kendte intet til Hatchetts arbejde, og valgte et andet navn til det nye grundstof; niobium efter den græske sagnfigur
Niobe
, datter af
Tantalos
, som grundstoffet
tantal
(Ta) er opkaldt efter.
I
USA
blev mange kilder ved med at omtale dette grundstof som columbium, og selv i dag bruger de fleste kommercielle leverandører af stoffet betegnelsen columbium. I
Europa
vandt betegnelsen niobium udbredelse i stedet. En tilsvarende "navnestrid" eksisterede omkring grundstoffet wolfram, der i USA kaldes for "tungsten", og i
1950
besluttede
IUPAC
sig for et kompromis der gjorde det "europæiske" navn niobium, og det "amerikanske" navn tungsten til de officielle betegnelser for grundstof nummer henholdsvis 41 og 74.
Det første metalliske niobium blev isoloeret af
Christian Blomstrand
, som i
1864
reducerede
niobiumklorid til frit metal i en atmosfære af
brint
.
Niobium findes aldrig i fri, metallisk form i naturen, men indgar i en række forskellige mineraler, herunder columbit og
euxenit
. Pa grund af de temmelig ens kemiske egenskaber optræder niobium de samme steder som tantal.
Brasilien
og
Canada
er de primære producenter af niobiumholdige mineralkoncentrater. Desuden rader
Nigeria
, den
Demokratiske Republik Congo
og
Rusland
over betydelige aflejringer af niobiumholdige mineraler.
Naturligt forekommende niobium bestar af en enkelt stabil
isotop
; niobium-93. Dertil kender man til 26
radioaktive
isotoper, hvoraf niobium-92 er den mest "sejlivede" med en
halveringstid
pa 34,7
millioner
ar
. Niobium-94 har en halveringstid pa 20.300 ar, og niobium-91 680 ar. De øvrige radioaktive isotoper har halveringstider pa fa timer.