Struktura Niobio (NB), właściwości, użycia, uzyskiwanie

On niobium Jest to element chemiczny, który należy do grupy V tabeli Oeriódica. Należy do metali drugiej serii przejściowej. Jego symbol chemiczny to NB. Większość jego cech i zachowań odpowiada właściwom metalu, jednak niektóre z jego właściwości chemicznych w utlenianiu +5 są bardzo podobne do właściwości nie -metal.

Kiedy odkryto w 1801 r., Nazwa Columbio została przydzielona na cześć Christophera Columbusa, ponieważ był częścią próby minerałów sprowadzonych z Ameryki do Anglii.

Lokalizacja niobio w okresowej tabeli pierwiastków chemicznych. Autor: Ahoerstemeier. Wektoralizacja: sushant savla. Źródło: Wikimedia Commons.

Przez pewien czas Columbio (CB) i tantalium (TA) były uważane za ten sam element, aż po wielu trudnościach zidentyfikowano różnice między nimi.

Kolumbio był wtedy, ze względu na jego podobieństwo do Tantalio, zwanego Niobio, terminem pochodzącym z Niobe, córki Tantalusa, który jest postacią mitologii greckiej potępionej na wieczną frustrację i syna boga Jowisza. W branży metalurgicznej w Stanach Zjednoczonych Niobio wciąż nazywa się Columbio.

Liczba atomowa, symbol i masa atomowa Niobium. Źródło: ME/CC BY-S (https: // creativeCommons.ORG/Licencje/BY-SA/2.5). Źródło: Wikimedia Commons.

Jest to metal ogniotrwały, więc opiera się bardzo wysokim temperaturze bez topienia lub rozkładu. Kiedy odlew można mieszać w dowolnym proporcji z żelazem.

Dlatego jest stosowany w produkcji stali do różnych zastosowań, w tym w branży lotniczej i lotniczej. Jest również stosowany w implantach kostnych ze względu na jego biokompatybilność z żywymi tkankami.

[TOC]

Struktura elektroniczna i konfiguracja

Konfiguracja elektroniczna tego elementu to:

1S² 2S² 2P⁶ 3S² 3P⁶ 3D¹⁰ 4S² 4P⁶ 4D⁴ 5S¹,

lub także:

[Kr] 4D⁴ 5S¹,

Ta konfiguracja wyjaśnia, że ​​jej najsilniejszy stan utleniania wynosi +5, ponieważ gdy traci 5 elektronów swoich najbardziej zewnętrznych warstw (4D⁴ 5S¹) Zdobądź stabilną konfigurację Noble Gas Kripton (KR). Ma jednak także inne wartościowości.

Krystaliczna struktura Niobium jest wyśrodkowana sześcienna, co oznacza, że ​​8 atomów znajduje się tworzenie kostki, a na środku, znajduje się również atom.

Może ci służyć: Cyclopentano (C5H10): Struktura, właściwości i zastosowaniaKryształy Niobio. Możesz zobaczyć swoją formę sześcienną. Alchemist-HP (rozmowa) (www.Pse-Mendelejew.of) [fal lub gfdl 1.2 (http: // www.gnu antylopa.Org/licencje/stare licencje/FDL-1.2.html)]. Źródło: Wikimedia Commons.

Nomenklatura

• Niobio, symbol chemiczny NB
• Columbio, symbol chemiczny CB

Nieruchomości

Liczba atomowa

41

Stan fizyczny

Metaliczne stałe z srebrną jasnością.

Cylinder Niobio. W. Oelen/CC BY-SA (https: // creativeCommons.Org/licencje/by-sa/3.0). Źródło: Wikimedia Commons.

Masa atomowa

92,9

Temperatura topnienia

2477 ° C

Punkt wrzenia

4741 ºC

Gęstość

8,57 g/cm³

Rozpuszczalność

W stanie ciekłym, to znaczy stopione, jest całkowicie mieszane z żelazem. Jest nierozpuszczalny w wodzie.

Właściwości chemiczne

Ma wysoką odporność na korozję i wiele chemikaliów. Z tego powodu jest bardzo odporny na kwasy, jest jednak atakowany przez kwas fluorhorowy (HF) i energicznie reaguje z mieszaniną tego z kwasem azotowym (HNO₃).

Rozpuszcza się powoli w wodorotlenku sodu (NaOH) lub stopionym wodorotlenku potasu, ale jest odporny na roztwory amoniaku (NH₃).

Stan utleniania +5 jest tym, który wytwarza najbardziej stabilne związki tego pierwiastka, takie jak fluor, winian, szczawian i nadtlenek. Ma jednak również związki z innymi wartościami wartościowymi.

Właściwości mechaniczne

W zależności od jego czystości może być bardzo plastyczna, to znaczy może z łatwością ulec deformacji, umożliwiając nawet uzyskanie przewodów. Jednak poprzez zwiększenie wydłużenia materiału staje się trudniejsze i bardziej odporne, tracąc plastyczność, ale bez kruchych.

Drut Niobio. 盧樂 lu le/cc by-sa (https: // creativeCommons.Org/licencje/by-sa/3.0). Źródło: Wikimedia Commons.

Jest to materiał bardzo odporny na ciepło, wspierający bardzo wysokie temperatury bez topienia lub rozkładu, utrzymujące jego właściwości mechaniczne, więc należy do klasy metali oporowych.

Inne właściwości

Ma właściwości nadprzewodników, co oznacza, że ​​po ochłodzeniu poniżej pewnej temperatury nie oferuje odporności na przejście prądu elektrycznego, stając się doskonałym przewodnikiem elektrycznym.

Uzyskanie

Najważniejszymi źródłami tego elementu są minerały columbita, zwane także niobita lub ferrolumbita i pirochloro. Columbita zawiera również Tantalio (TA), więc musisz oddzielić NB od wspomnianego metalu.

Może ci służyć: kwas nadchlorowy: wzór, charakterystyka i zastosowania

Jedna z metod ekstrakcji opiera się na różnicy w temperaturze wrzenia między chlorkiem NB a TA. Minerał rozpoczyna się od gazu chloru (CL₂), tak że tworzenie chlorków metalowych.

Następnie wykonuje się destylacja; Chlorek tantalio (TACL₅) ma temperaturę wrzenia 236 ° C, podczas gdy NBCL₅ gotować w 248 ° C. Dlatego po ogrzewaniu mieszaniny przed chlorkiem tantalio, a następnie Niobio.

NB jest również generowane jako produkt wtórny podczas ekstrakcji cyny.

Aplikacje

W branży metalurgicznej

Jest to bardzo przydatne w produkcji stali, w której w wysokich temperaturach jest ona połączona z węglem i azotem, tworząc bardzo cienkie cząstki węgla niobium (NBC) i Niobium nitruro (NBN).

Dlatego jego obecność w tym materiale pomaga kontrolować wielkość ziarna i poprawić odporność na korozję.

Zwiększa także oporność mechaniczną stopów, szczególnie w niskich temperaturach, więc jest użyteczny w branży lotniczej, gdzie jest stosowany w rakietach i silnikach odrzutowych. Jako dodatkowa zaleta w tym zastosowaniu, wśród metali ogniotrwałych jest ta o najniższej gęstości.

Stopy Niobio są używane w produkcji rakiet. Autor: WikiImages. Źródło: Pixabay.

Jego stopy są używane w belkach do budowlanych struktur i platform ekstrakcji oleju oraz w gazociągach i rurociągach. Niektóre stopy Niobium ze stalą chromową i molibdenem są stosowane w zastosowaniach do wysokich temperatur jako gotowania.

Ma również stalowe zastosowanie do opornych na zużycie narzędzi i ścierania. A ze względu na swoją wysoką ciągliwość można go wykorzystać do formowania procesów, w tym naciskanie, zgięcie i drukowanie.

Arkusze Niobium. Mauro Caleb/CC BY-SA (https: // creativeCommons.Org/licencje/by-sa/3.0). Źródło: Wikimedia Commons.

W elektromagnetach

Ze względu na właściwości nadprzewodnictwa stosuje się do produkcji magnesów nadprzewodników stosowanych w akceleratorach cząstek, stosowanych przez naukowców w fizyce cząstek subatomowych.

Może ci służyć: węgielObraz wnętrza osoby uzyskanej przez rezonans magnetyczny. Niobio umożliwia produkcję magnetos lub magnesów, z pomocą tego rodzaju egzaminów lekarskich. Autor: Ranveig. Źródło: Wikimedia Commons.

Magnesy te są również stosowane w jądrowym urządzeniu do rezonansu magnetycznego do analizy struktur związków chemicznych i w skanerach obrazów rezonansu magnetycznego, które służą do uzyskania wewnętrznych obrazów ludzkiego ciała z celami diagnozy medycznej.

W okularach na obiektyw

Tlenki Niobium są dodawane do szklanych preparatów do soczewek korekcyjnych w celu zwiększenia ich wskaźnika refrakcji i umożliwienia opracowania cieńszego szkła.

Inne aplikacje

Poprzez proces anodowania do tego metalu nakłada się gęstą warstwę tlenku z pewnymi substancjami, co pozwala na lśnienie atrakcyjnych kolorów i w ten sposób wytwarzane są przewody dekoracyjne, a także wstawiane na monety.

Anodowany niobio. Mauro Caleb/CC BY-SA (https: // creativeCommons.Org/licencje/by-sa/3.0). Źródło: Wikimedia Commons.

Z niobio istnieją pojemniki do odparowania odpornego na korozję, które są przydatne w technologii powlekania. Produkowane są również specjalne krzyżowiska.

Jest również stosowany w materiałach służących do implantów kostnych, ponieważ jest wysoce biokompatybilny z tkankami organizmu ludzkiego.

Bibliografia

1. Royal Society of Chemistry. (2020). Tabela okresu. Niobium. RSC odzyskał.org.
2. Bawełna, f. Albert i Wilkinson, Geoffrey. (1980). Zaawansowana chemia nieorganiczna. Czwarta edycja. John Wiley & Sons.
3. Gasik, m.Siema. (2013). Technologia niobium ferroalls. Właściwości niobium. W Handbook of Ferroalls. Odzyskane z naukowym.com.
4. Marczenko, Z. i Balkcak, m. (2000). Rozdział, wstępne stężenie i spektrofotometria w analizie nieorganicznej. Niobium. W bibliotece spektroskopii analitycznej. Odzyskane z naukowym.com.
5. Agulyansky, a. (2004). Wstęp. Proces rafinacji. W chemii związków Tantalum i Niobium. Odzyskane z naukowym.com.
6. Plansee se. (2020). Niobium. Odzyskane z plazji.com.
7. Lyon, s.B. (2010). Korozja i degradacja materiałów inżynierskich. Informacje historyczne. W korozji Sepira. Odzyskane z naukowym.com.