Ниобий

НИОБИЙ, Nb (лат. Niobium; от им. Ниобы — дочери Тантала в др.-греч. мифологии * а. niobium; н. Niob, Niobium; ф. niobium; и. niobio), — химический элемент V группы периодической системы Менделеева, атомный номер 41, атомная масса 92,9064. Имеет один природный изотоп ⁹³Nb.

Оксид ниобия выделен впервые английским химиком Ч. Хатчетом в 1801 из колумбита. Металлический ниобий получил в 1866 шведский учёный К. В. Бломстранд.

Ниобий свойства

Ниобий- металл стального цвета, имеет объёмно-центрированную кубического решётку с а=0,3294 нм; плотность 8570 кг/м³; t плавления2500°С, t кипения4927°С; теплоёмкость (298 К) 24,6 Дж/(моль•К); теплопроводность (273 К) 51,4 Вт/(м•К); температурный коэффициент линейного расширения (63-1103 К) 7,9•10^-6 К^-1; удельное электрическое сопротивление (293 К) 16•10^-8 Ом•м; термический коэффициент электрического сопротивления (273 К) 3,95•10^-3 К^-1. Температура перехода в сверхпроводящее состояние 9,46 К.

Степень окисления +5, реже от +1 до +4. По химическим свойствам близок к танталу, чрезвычайно устойчив к холоду и при небольшом нагревании к действию многих агрессивных сред, в т.ч. и кислот. Ниобий растворяет только плавиковая кислота, её смесь с азотной кислотой и щёлочи. Амфотерен. При взаимодействии с галогенами образует галогениды ниобия. При сплавлении Nb₂О₅ с содой получают соли ниобиевых кислот — ниобаты, хотя сами кислоты не существуют в свободном состоянии. Ниобий может образовывать двойные соли и комплексные соединения. Нетоксичен.

Ниобий — литофильный элемент, связан с гранитными, нефелинсиенитовыми, ультраосновными щелочными породами и карбонатитами. Его кларк 2х10^-3% по массе. Породообразующим аналогом Nb (а также Ta) является Ti. При высокой концентрации Ti⁴⁺ происходит рассеяние Nb⁵⁺ по титановым минералам. Накапливается в наиболее поздних дифференциатах многофазных интрузивных комплексов. Тесно ассоциирует с Ta, образуя совместно с ним свыше 50 минералов. Некоторые минералы ниобия (колумбит, лопарит, фергюсонит) весьма устойчивы в зоне гипергенеза и накапливаются в россыпях. Основные типы месторождений, схемы обогащения см. в ст. Ниобиевые руды.

Получение и применение

Для получения ниобия ниобиевый концентрат сплавляют с едким натром или содой и образующийся сплав выщелачивают. Содержащиеся в нерастворившемся осадке Nb и Ta разделяют, оксид ниобия восстанавливают отдельно от оксида тантала. Компактный ниобий получают методами порошковой металлургии, электродуговой, вакуумной и электроннолучевой плавки.

Ниобий — один из основных компонентов при легировании жаропрочных сталей и сплавов. Ниобий и его сплавы используются как конструкционные материалы для деталей реактивных двигателей, ракет, газовых турбин, химической аппаратуры, электронных приборов, электрических конденсаторов, сверхпроводящих устройств. Ниобаты широко применяют как сегнетоэлектрики, пьезоэлектрики, лазерные материалы.