Niobiumin käyttö. Niobiumin tuotanto Venäjällä

Ihmiskunta on tuntenut alkuaineen, joka sijaitsee jaksollisen taulukon 41. solussa, jo pitkään. Sen nykyinen nimi, niobium, on lähes puoli vuosisataa nuorempi. Kävi niin, että elementti nro 41 avattiin kahdesti. Ensimmäisen kerran vuonna 1801 englantilainen tiedemies Charles Hatchet tutki näytteen todellisesta mineraalista, joka lähetettiin British Museumiin Amerikasta. Tästä mineraalista hän eristi aiemmin tuntemattoman alkuaineen oksidin. Hatchet nimesi uuden elementin kolumbiumiksi, mikä totesi sen ulkomaisen alkuperän. Ja mustaa mineraalia kutsuttiin kolumbiitiksi.

Vuotta myöhemmin ruotsalainen kemisti Ekeberg eristi kolumbiitista toisen uuden alkuaineen, tantaalin, oksidin. Kolumbian ja tantaalin samankaltaisuus oli niin suuri, että useimmat kemistit uskoivat 40 vuoden ajan tantaalin ja kolumbiumin olevan sama alkuaine.

Vuonna 1844 saksalainen kemisti Heinrich Rose tutki Baijerista löydettyjä kolumbiittinäytteitä. Hän löysi jälleen kahden metallin oksideja. Yksi niistä oli jo tunnetun tantaalin oksidi. Oksidit olivat samankaltaisia, ja korostaen niiden samankaltaisuutta Rose nimesi toisen oksidin muodostavan alkuaineen niobiumiksi mytologisen marttyyri Tantaluksen tyttären Nioben mukaan.

Rose, kuten Hatchet, ei kuitenkaan pystynyt saamaan tätä elementtiä vapaana.

Ruotsalainen tiedemies Blomstrand sai metallisen niobiumin ensimmäisen kerran vasta vuonna 1866 pelkistämällä niobiumkloridia vedyllä. SISÄÄN myöhään XIX V. löydettiin kaksi muuta tapaa saada tämä elementti. Ensin Moissan sai sen sähköuunissa pelkistämällä niobiumoksidia hiilellä, ja sitten Goldschmidt pystyi pelkistämään saman alkuaineen alumiinilla.

Ja kutsu elementti nro 41 tuumaa eri maat jatkui eri tavoin: Englannissa ja USA:ssa - Kolumbian kanssa, muissa maissa - niobiumilla. Kansainvälinen puhtaan ja sovelletun kemian liitto IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) lopetti tämän kiistan vuonna 1950. Alkuaineen nimi "niobium" päätettiin laillistaa kaikkialla, ja nimi "kolumbiitti" annettiin niobiumin päämineraalille. Sen kaava on (Fe, Mn) (Nb, Ta) 2 O 6.

Kemistin silmin

Elemental niobium on erittäin tulenkestävä (2468°C) ja korkealla kiehuva (4927°C) metalli, joka kestää hyvin monia aggressiivisia ympäristöjä. Kaikilla hapoilla, fluorivetyhappoa lukuun ottamatta, ei ole siihen vaikutusta. Hapettavat hapot "passivoivat" niobiumin peittäen sen suojaavalla oksidikalvolla (nro 205). Mutta kun korkeita lämpötiloja niobin kemiallinen aktiivisuus lisääntyy. Jos 150...200°C:ssa vain pieni pintakerros metallia hapettuu, niin 900...1200°C:ssa oksidikalvon paksuus kasvaa merkittävästi.

Niobium reagoi aktiivisesti monien ei-metallien kanssa. Halogeenit, typpi, vety, hiili ja rikki muodostavat yhdisteitä sen kanssa. Tässä tapauksessa niobiumilla voi olla erilaisia ​​valensseja - kahdesta viiteen. Mutta tämän elementin päävalenssi on 5+. Viisiarvoista niobiumia voi esiintyä suolassa sekä kationina että yhtenä anionialkuaineista, mikä osoittaa alkuaineen nro 41 amfoteerisuuden.

Niobihappojen suoloja kutsutaan niobaateiksi. Ne saadaan vaihtoreaktioiden seurauksena sen jälkeen, kun niobiumpentoksidi on sulatettu soodan kanssa:

Nb2O5 + 3Na2CO4 → 2Na3NbO4 + 3CO2.

Useiden niobihappojen suoloja on tutkittu melko hyvin, ensisijaisesti metaniobium HNbO 3 , samoin kuin diniobaatit ja pentaniobaatit (K 4 Nb 2 O 7, K 7 Nb 5 O 16 · m H2O). Ja suolat, joissa alkuaine nro 41 toimii kationina, saadaan tavallisesti suoralla vuorovaikutuksella yksinkertaiset aineet, esimerkiksi 2Nb + 5Cl 2 → 2NbCl 5.

Kirkkaanväriset neulanmuotoiset niobipentahalidien kiteet (NbCl - keltainen, NbBr 5 - purppurapunainen) liukenevat helposti orgaanisiin liuottimiin - kloroformiin, eetteriin, alkoholiin. Mutta kun nämä yhdisteet liuotetaan veteen, ne hajoavat täysin ja hydrolysoituvat muodostaen niobaaatteja:

NbCl5 + 4H20 → 5HCl + H3NbO4.

Hydrolyysi voidaan estää, jos vesiliuosta lisää vähän vahvaa happoa. Tällaisissa liuoksissa niobipentahalidit liukenevat hydrolysoimatta.

Niobium muodostaa kaksoissuoloja ja kompleksisia yhdisteitä, helpoimmin fluoria. Fluoroniobaatit ovat näiden kaksoissuolojen nimi. Niitä saadaan, jos minkä tahansa metallin fluoria lisätään niobi- ja fluorivetyhapon liuokseen.

Kompleksiyhdisteen koostumus riippuu liuoksessa reagoivien komponenttien suhteesta. Yhden näistä yhdisteistä tehty röntgenanalyysi osoitti rakenteen, joka vastasi kaavaa K2NbF7. Voidaan myös muodostaa niobiumoksoyhdisteitä, esimerkiksi kaliumoksofluoripobaattia K 2 NbOF 5 H 2 O.

Nämä tiedot eivät tietenkään tyhjennä alkuaineen kemiallisia ominaisuuksia. Nykyään alkuaineen 41 tärkeimmät yhdisteet ovat muiden metallien yhdisteet.

Niobium ja suprajohtavuus

Hämmästyttävän suprajohtavuuden ilmiön, jossa johtimen lämpötilan laskiessa siinä tapahtuu äkillinen sähköresistanssin katoaminen, havaitsi ensimmäisen kerran hollantilainen fyysikko G. Kamerlingh-Onnes vuonna 1911. Ensimmäinen suprajohde osoittautui elohopeaksi, mutta ei se, vaan niobiumista ja joistakin niobin metallien välisistä yhdisteistä oli tarkoitus tulla ensimmäiset teknisesti tärkeät suprajohtavat materiaalit.

Suprajohteiden kaksi ominaisuutta ovat käytännössä tärkeitä: kriittisen lämpötilan arvo, jossa siirtyminen suprajohtavuustilaan tapahtuu, ja kriittinen magneettikenttä(Kamerlingh Onnes havaitsi myös suprajohtavuuden menetyksen, kun suprajohde altistuu riittävän voimakkaalle magneettikentällä). 1. tammikuuta 1975 alkaen suprajohde – kriittisen lämpötilan "ennätyksen haltija" - oli niobiumin ja germaniumin metallien välinen yhdiste, jonka koostumus oli Nb 3 Ge. Sen kriittinen lämpötila on 23,2 °K; Tämä on korkeampi kuin vedyn kiehumispiste. (Useimmat tunnetut suprajohteet muuttuvat suprajohtimiksi vain nestemäisen heliumin lämpötilassa).

Kyky siirtyä suprajohtavuustilaan on ominaista myös niobistannidille Nb 3 Sn, niobiumin seoksille alumiinin ja germaniumin tai titaanin ja zirkoniumin kanssa. Kaikkia näitä seoksia ja yhdisteitä käytetään jo suprajohtavien solenoidien sekä eräiden muiden tärkeiden teknisten laitteiden valmistukseen.

Niobium - metalli

Metallista niobiumia voidaan saada pelkistämällä sen yhdisteitä, kuten niobiumkloridia tai kaliumfluori-niobaattia, korkeassa lämpötilassa:

K2NbF 7 + 5Na → Nb + 2KF + 5NaF.

Mutta ennen kuin niobiummalmi saavuttaa tämän olennaisesti viimeisen tuotantovaiheen, se käy läpi monia jalostusvaiheita. Ensimmäinen niistä on malmin rikastus, rikasteiden saaminen. Konsentraatti sulatetaan erilaisten juoksutteiden kanssa: kaustinen sooda tai sooda. Tuloksena oleva seos liuotetaan. Mutta se ei liukene kokonaan. Liukenematon sakka on niobiumia. Totta, se on edelleen hydroksidikoostumuksessa, jota ei ole erotettu analogistaan ​​alaryhmässä - tantaali - eikä sitä ole puhdistettu joistakin epäpuhtauksista.

Vuoteen 1866 asti ei tunnettu teollisesti sopivaa menetelmää tantaalin ja niobiumin erottamiseksi. Ensimmäisen menetelmän näiden äärimmäisen samanlaisten elementtien erottamiseksi ehdotti Jean Charles Galissard de Marignac. Menetelmä perustuu näiden metallien monimutkaisten yhdisteiden erilaiseen liukoisuuteen ja sitä kutsutaan fluoridiksi. Monimutkainen tantaalifluoridi on veteen liukenematon, mutta vastaava niobiyhdiste on liukoinen.

Fluorimenetelmä on monimutkainen, eikä se mahdollista niobin ja tantaalin täydellistä erottamista. Siksi sitä ei nykyään käytetä melkein koskaan. Se korvattiin valikoivan uuton, ioninvaihdon, halogenidien oikaisemisen jne. menetelmillä. Näitä menetelmiä käytetään viidenarvoisen niobiumoksidin ja -kloridin saamiseksi.

Niobiumin ja tantaalin erottamisen jälkeen tapahtuu päätoiminto - pelkistys. Niobipentoksidi Nb 2 O 5 pelkistetään alumiinilla, natriumilla, noella tai niobikarbidilla, joka on saatu saattamalla Nb 2 O 5 reagoimaan hiilen kanssa; Niobiumpentakloridi pelkistetään natriummetallilla tai natriumamalgaamilla. Näin saadaan jauhettua niobiumia, joka on sitten muutettava monoliitiksi, muutettava muoviksi, kompaktiksi ja prosessoitavaksi. Kuten muutkin tulenkestävät metallit, niobiummonoliittia valmistetaan jauhemetallurgisilla menetelmillä, joiden olemus on seuraava.

Syntynyt metallijauhe puristetaan suuressa paineessa (1 t/cm2) niin sanotuiksi tangoiksi, joiden poikkileikkaus on suorakaiteen tai neliön muotoinen. Tyhjiössä 2300°C:ssa nämä tangot sintrataan ja yhdistetään sauvoiksi, jotka sulatetaan tyhjökaariuuneissa ja tangot näissä uuneissa toimivat elektrodina. Tätä prosessia kutsutaan kuluvien elektrodien sulatukseksi.

Yksikiteistä muoviniobiumia tuotetaan upokkattoman vyöhykkeen elektronisuihkusulattamalla. Sen olemus on, että voimakas elektronisäde suunnataan jauhemaiseen niobiumiin (puristus- ja sintrausoperaatiot eivät sisälly!), joka sulattaa jauheen. Metallipisarat valuvat niobiharkon päälle, joka kasvaa vähitellen ja poistuu työkammiosta.

Kuten näette, niobin polku malmista metalliin on joka tapauksessa melko pitkä ja tuotantomenetelmät ovat monimutkaisia.

Niobium ja metallit

On loogisinta aloittaa tarina niobiumin käytöstä metallurgian kanssa, koska juuri metallurgiassa hän löysi eniten laaja sovellus. Sekä ei-rautametallurgiassa että rautametallurgiassa.

Niobiumilla seostetulla teräksellä on hyvä korroosionkestävyys. "Mitä sitten? – toinen kokenut lukija sanoo. "Kromi lisää myös teräksen korroosionkestävyyttä, ja se on paljon halvempaa kuin niobium." Tämä lukija on yhtä aikaa oikeassa ja väärässä. Väärin, koska unohdin yhden asian.

Kromi-nikkeliteräs, kuten mikä tahansa muu, sisältää aina hiiltä. Mutta hiili yhdistyy kromin kanssa muodostaen karbidia, mikä tekee teräksestä hauraampaa. Niobiumilla on suurempi affiniteetti hiileen kuin kromilla. Siksi, kun niobiumia lisätään teräkseen, muodostuu välttämättä niobikarbidia. Niobiumilla seostettu teräs saa korkeat korroosionesto-ominaisuudet eikä menetä taipuisuuttaan. Haluttu vaikutus saavutetaan, kun vain 200 g niobiummetallia lisätään tonniin terästä. Ja niobium antaa korkean kulutuskestävyyden kromi-mangaaniteräkselle.

Myös monet ei-rautametallit on seostettu niobiumilla. Näin ollen alkaleihin helposti liukeneva alumiini ei reagoi niiden kanssa, jos siihen lisätään vain 0,05 % niobiumia. Ja kupari, joka tunnetaan pehmeyydestään, ja monet sen seokset näyttävät olevan niobiumin kovettamia. Se lisää metallien, kuten titaanin, molybdeenin, zirkoniumin, lujuutta ja samalla lisää niiden lämmönkestävyyttä ja lämmönkestävyyttä.

Nyt niobin ominaisuuksia ja ominaisuuksia arvostavat ilmailu, koneenrakennus, radiotekniikka, kemianteollisuus, ydinenergia. Kaikista heistä tuli niobin kuluttajia.

Ainutlaatuinen ominaisuus - niobiumin ja uraanin välisen huomattavan vuorovaikutuksen puuttuminen jopa 1100 °C:n lämpötiloissa ja lisäksi hyvä lämmönjohtavuus, lämpöneutronien pieni tehokas absorptiopoikkileikkaus - teki niobista vakavan kilpailijan ydinaineissa tunnetuille metalleille. teollisuus - alumiini, beryllium ja zirkonium. Lisäksi niobin keinotekoinen (indusoitu) radioaktiivisuus on alhainen. Siksi sitä voidaan käyttää säilytysastioiden valmistukseen radioaktiivinen jäte tai asennuksia niiden käyttöön.

Kemianteollisuus kuluttaa niobiumia suhteellisen vähän, mutta tämä selittyy vain sen niukkuudella. Laitteet erittäin puhtaiden happojen valmistukseen valmistetaan joskus niobiumia sisältävistä seoksista ja harvemmin niobiumista. Niobiumin kyky vaikuttaa joidenkin nopeuteen kemialliset reaktiot käytetään esimerkiksi alkoholin synteesissä butadieenista.

Raketti- ja avaruusteknologiasta tuli myös elementin nro 41 kuluttajia. Ei ole mikään salaisuus, että jotkut määrät tätä elementtiä pyörivät jo lähellä maapalloa. Jotkut rakettien ja koneen laitteiden osat on valmistettu niobiumia sisältävistä seoksista ja puhtaasta niobiumista keinotekoiset satelliitit Maapallo.

Niobimineraalit

Kolumbiitti (Fe, Mn) (Nb, Ta) 2 O 6 oli ensimmäinen niobimineraali, ihmiskunnan tiedossa. Ja tämä sama mineraali on rikkain alkuaineella nro 41. Niobiumin ja tantaalin oksidit muodostavat jopa 80 % kolumbiitin painosta. Niobiumia on paljon vähemmän pyrokloorissa (Ca, Na) 2 (Nb, Ta, Ti) 2 O 6 (O, OH, F) ja lopariittissa (Na, Ce, Ca) 2 (Nb, Ti) 2 O 6. Kaikkiaan tunnetaan yli 100 mineraalia, jotka sisältävät niobiumia. Tällaisten mineraalien esiintymiä on merkittäviä eri maissa: Yhdysvalloissa, Kanadassa, Norjassa, Suomessa, mutta Afrikan osavaltiosta Nigeriasta on tullut suurin niobiumrikasteiden toimittaja maailmanmarkkinoille. Neuvostoliitolla on suuret lopariittivarat, niitä löydettiin Kuolan niemimaalta.

Vaaleanpunainen karbidi

Niobiummonokarbidi NbC on muoviaine, jolla on tyypillinen vaaleanpunainen kiilto. Tämä tärkeä yhdiste muodostuu melko helposti, kun metallinen niobium reagoi hiilivetyjen kanssa. Yhdistelmä hyvää muovattavuutta ja korkeaa lämmönkestävyyttä miellyttäviin "ulkoisiin ominaisuuksiin" teki niobiummonokarbidista arvokasta materiaalia pinnoitteiden valmistukseen. Tämän aineen kerros, jonka paksuus on vain 0,5 mm, suojaa luotettavasti monia materiaaleja korroosiolta korkeissa lämpötiloissa, erityisesti grafiittia, jota muut pinnoitteet eivät käytännössä suojaa. NbC:tä käytetään myös rakennemateriaalina rakettitieteessä ja turbiinien tuotannossa.

Niobiumilla ristisilloitetut hermot

Niobiumin korkea korroosionkestävyys on mahdollistanut sen käytön lääketieteessä. Niobilangat eivät ärsytä elävää kudosta ja tarttuvat siihen hyvin. Rekonstruktiivinen kirurgia on onnistuneesti käyttänyt tällaisia ​​lankoja repeytyneiden jänteiden, verisuonten ja jopa hermojen yhdistämiseen.

Ulkonäkö ei petä

Niobiumilla ei ole vain joukko tekniikalle välttämättömiä ominaisuuksia, vaan se näyttää myös melko kauniilta. Jalokivikauppiaat yrittivät käyttää tätä valkoista kiiltävää metallia koteloiden valmistukseen. rannekello. Niobiumin ja volframin tai reniumin seokset korvaavat joskus jalometalleja: kultaa, platinaa, iridiumia. Jälkimmäinen on erityisen tärkeä, koska niobium-renium-seos ei ainoastaan ​​näytä samanlaiselta kuin metallinen iridium, vaan on melkein yhtä kulutusta kestävä. Tämän ansiosta jotkut maat saattoivat tulla toimeen ilman kallista iridiumia täytekynän kärkien juotoskärkien tuotannossa.

Niobium ja hitsaus

Vuosisadamme 20-luvun lopulla sähkö- ja kaasuhitsaus alkoi korvata niittausta ja muita komponenttien ja osien yhdistämismenetelmiä. Hitsaus on parantanut tuotteiden laatua, nopeuttanut ja alentanut niiden kokoonpanoprosesseja. Hitsaus vaikutti erityisen lupaavalta suurten, syövyttävässä ympäristössä tai korkeassa paineessa toimivien asennuksien asennuksessa. Mutta sitten kävi ilmi, että ruostumatonta terästä hitsattaessa hitsaussaumalla on paljon vähemmän lujuutta kuin itse teräksellä. Sauman ominaisuuksien parantamiseksi "ruostumattomaan teräkseen" alettiin lisätä erilaisia ​​​​lisäaineita. Paras niistä oli niobium.

Aliarvioituja lukuja

Ei ole sattumaa, että niobiumia pidetään harvinaisena alkuaineena: sitä todellakin löytyy harvoin ja pieninä määrinä, aina mineraalien muodossa eikä koskaan alkuperäisessä tilassa. Mielenkiintoinen yksityiskohta: niobiumin clarke (pitoisuus maankuoressa) on eri viitejulkaisuissa erilainen. Tämä johtuu pääasiassa siitä, että vuonna viime vuodet Afrikan maista on löydetty uusia niobiumia sisältäviä mineraaliesiintymiä. The Chemist's Handbook, osa 1 (M., Chemistry, 1963) antaa seuraavat luvut: 3,2 10 -5 % (1939), 1 10 -3 % (1949) ja 2, 4,10 -3 % (1954). Mutta viimeisimmät luvut ovat myös aliarvioituja: viime vuosina löydetyt Afrikan esiintymät eivät sisälly tähän. Siitä huolimatta on arvioitu, että noin 1,5 miljoonaa tonnia metallista niobiumia voidaan sulattaa jo tunnettujen esiintymien mineraaleista.

MÄÄRITELMÄ

Niobium- neljäkymmentäensimmäinen elementti jaksollinen järjestelmä. Nimitys - Nb latinan sanasta "niobium". Sijaitsee viidennellä kaudella, VBA-ryhmä. Viittaa metalleihin. Ydinpanos on 41.

Maankuoressa on 0,002 % (massa) niobiumia. Tämä alkuaine on monella tapaa samanlainen kuin vanadiini. Vapaassa tilassa se on tulenkestävä metalli, kova, mutta ei hauras, soveltuu mekaaniseen käsittelyyn (Kuva 1. Niobiumin tiheys on 8,57 g/cm 3, sulamispiste - 2500 o C.

Niobium on vakaa monissa aggressiivisissa ympäristöissä. Suolahappo ja aqua regia eivät vaikuta siihen, koska tämän metallin pinnalle muodostuu ohut mutta erittäin vahva ja kemiallisesti kestävä oksidikalvo.

Riisi. 1. Niobium. Ulkomuoto.

Niobiumin atomi- ja molekyylimassa

MÄÄRITELMÄ

Aineen suhteellinen molekyylimassa (M r) on luku, joka osoittaa, kuinka monta kertaa tietyn molekyylin massa on suurempi kuin 1/12 hiiliatomin massasta, ja suhteellinen atomimassa elementti (A r)- kuinka monta kertaa atomien keskimääräinen massa kemiallinen alkuaine enemmän kuin 1/12 hiiliatomin massasta.

Koska niobiumia esiintyy vapaassa tilassa monoatomisten Nb-molekyylien muodossa, sen atomi- ja molekyylipaino täsmätä. Ne ovat yhtä suuret kuin 92,9063.

Niobiumin isotoopit

Tiedetään, että luonnossa niobiumia löytyy ainoan stabiilin isotoopin 93 Nb muodossa. Massaluku on 93, atomin ydin sisältää neljäkymmentäyksi protonia ja viisikymmentäkaksi neutronia.

On olemassa keinotekoisia epävakaita zirkoniumin isotooppeja, joiden massaluvut ovat 81-113, sekä 25 ytimien isomeeritilaa, joista pisin elänyt isotooppi 92 Nb, jonka puoliintumisaika on 34,7 miljoonaa vuotta.

Niobium-ionit

Niobiatomin ulkoenergiatasolla on viisi elektronia, jotka ovat valenssia:

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

Kemiallisen vuorovaikutuksen seurauksena niobium luovuttaa valenssielektroninsa, ts. on niiden luovuttaja ja muuttuu positiivisesti varautuneeksi ioniksi:

Nb0-1e → Nb+;

Nb0-2e → Nb2+;

Nb0-3e → Nb3+;

Nb0-4e → Nb4+;

Nb 0 -5e → Nb 5+ .

Niobiummolekyyli ja atomi

Vapaassa tilassa niobiumia esiintyy yksiatomisten Nb-molekyylien muodossa. Tässä on joitain ominaisuuksia, jotka kuvaavat niobiatomia ja -molekyyliä:

Niobiumisseokset

Niobium on yksi monien lämmön- ja korroosionkestävien metalliseosten komponenteista. Erityisesti hyvin tärkeä niissä on lämmönkestäviä niobiumseoksia, joita käytetään kaasuturbiinien valmistuksessa, suihkumoottorit, raketteja.

Niobiumia käytetään myös ruostumattomiin teräksiin. Se parantaa merkittävästi niiden mekaanisia ominaisuuksia ja korroosionkestävyyttä. Teräksille, jotka sisältävät 1-4 % niobiumia, on tunnusomaista korkea lämmönkestävyys, ja niitä käytetään materiaalina korkeapainekattiloiden valmistukseen.

Esimerkkejä ongelmanratkaisusta

ESIMERKKI 1

ESIMERKKI 2

Niobium Nb:n fysikaaliset ominaisuudet on annettu lämpötilasta riippuen alueella -223 - 2527 °C. Seuraavat kiinteän ja nestemäisen niobin ominaisuudet otetaan huomioon:

• niobiumin tiheys d;
• ominaismassan lämpökapasiteetti C s;
• lämpödiffuusiokerroin a;
• lämmönjohtavuuskerroin λ ;
• erityisiä sähköinen vastus ρ ;
• lineaarinen lämpölaajenemiskerroin α .

Fyysiset ominaisuudet niobium riippuu lämpötilasta eri tavalla. Sen muutos on suurin vaikutus niobin sähköisestä resistiivisyydestä. Esimerkiksi kun tämän metallin lämpötila nousee 0°C:sta sulamispisteeseen, sen ominaisvastus kasvaa yli 8-kertaiseksi (arvoon 109·10-8 ohm·m).

Niobium on sitkeä, tulenkestävä metalli, jonka sulamispiste on 2477°C ja tiheys 8570 kg/m 3 (20°C:ssa). Niobiumin kiehumispiste on 4744°C, hilarakenne on kappalekeskeinen kuutio, jonka jakso on 0,33 nm.

Niobiumin tiheys pienenee kuumennettaessa. Niobiumilla on sulassa tilassa huomattavasti pienempi tiheys kuin kiinteässä tilassa: 2477°C:n lämpötilassa nestemäisen niobin tiheys on 7580 kg/m 3 .

Niobiumin ominaislämpökapasiteetti huoneenlämpötilassa on 268 J/(kg astetta) ja kasvaa kuumennettaessa. Huomaa, että sulamisen aikana tämän niobin fyysisen ominaisuuden arvo muuttuu hieman ja nestemäisessä tilassa sen ominaislämpökapasiteetti on 1,7 kertaa suurempi kuin klassinen arvo 3R.

Niobiumin lämmönjohtavuus 0 °C:ssa on 48 W/(m deg), se on kooltaan lähellä. Niobiumin lämmönjohtavuuskertoimen lämpötilariippuvuudelle on ominaista tasainen minimi huonelämpötila-alueella ja positiivinen lämpötilakerroin- yli 230°C. Kun niobium lähestyy sulamispistettä, sen lämmönjohtavuus kasvaa.

Niobiumin lämpödiffusiivisuudella on myös lempeä minimi lähellä huoneenlämpötiloja ja sitten lempeä maksimi 900...1500°C:ssa. Niobiumin lineaarinen lämpölaajenemiskerroin on suhteellisen pieni. Se on arvoltaan verrattavissa metallien, kuten volframin, iridiumin ja.

0,145 nm, (koordinaationumero on merkitty suluissa) Nb 2+ 0,085 nm (6), Nb 3+ 0,086 nm (6), Nb 4+ 0,082 nm (6), 0,092 nm (8), Nb 5 + 0,062 4), 0,078 nm (6), 0,083 nm (7), 0,088 nm (8).

Sisältö maankuoressa 2. 10-3 painoprosenttia. Sitä esiintyy yleensä luonnossa yhdessä Ta:n kanssa. Naib. tärkeitä ovat kolumbiitti-tantaliitti ja lopariitti. Kolumbiitti-tantaliitti (Fe,Mn)(Nb,Ta)2O6 sisältää 82-86 % Nb:tä ja Ta:ta. Kun niobipitoisuus on suurempi kuin Ta, sitä kutsutaan. kolumbiitti, päinvastaisella suhteella - tantaliitti. (Na,Ca,Ce)2(Nb,Ti)2(OH,F)06 sisältää tavallisesti 37,5-65,6 % Nb205:tä; lopariitti (Na,Ce,Ca,SrXNb,Ti)O3 -8-10 % Nb205. niobium ovat heikosti paramagneettisia ja radioaktiivisia U- ja Th-epäpuhtauksien vuoksi.

Kolumbiittia löytyy vulkaanisista pegmatiiteista, biotiiteista ja emäksisistä graniiteista, joskus pesäkerrostumista (Nigeria), ja sitä louhitaan usein tinarikasteiden rikastamisen sivutuotteena. löytyy karbonatiiteista, alkalisista (Kanada), nefeliini-syeniittipegmatiiteista, syeniitti-karbonatiittien eluviaalisista sään aiheuttamista tuotteista (Brasilia). Neuvostoliitossa on suuria lopariittiesiintymiä.

Maailman niobiumin kokonaisvarannot (ilman Neuvostoliittoa) arvioitiin (1980) 18 miljoonaksi tonniksi teollisina määrinä. talletukset - n. 3,4 miljoonaa tonnia (josta 3,2 miljoonaa tonnia Brasiliassa).

Ominaisuudet. Niobium on kiiltävä hopeanharmaa; kristalli-stallich. keskitetty verkko kuutio a-Fe tyyppi, a = 0,3294 nm, z = 2, avaruus. Im3m ryhmä; sp. 2477 °C, kp. OK. 4760 °C; tiheä 8,57 g/cm3; Co p 24,44 J/(.K); DH 0 pl 31,0 kJ/ (2477 °C), DH 0 ex 720 kJ/ (0 K), DH 0 ex 662 kJ/ (4760 °C); S 0 298 36,27 JDmol K); taso lämpötilariippuvuus nestemäisen niobiumin päällä: logр(Pa) = 13,877-40169/T (2304<= Т<= 2596 К); температурный коэф. линейного расширения 7,1 . 10 -6 К -1 (0-100 °С); 52,3 Вт/(м. К) при 20 °С и 65,2 Вт/(м. К) при 600 °С; r 1,522 . 10 -9 Ом. м при 0°С, температурный коэф. r 3,95 х х 10 -3 К -1 (0-100°С). Ниобий парамагнитен, уд. магн. восприимчивость + 2,28 . 10 -6 (18 °С). Т-ра перехода в сверхпрово-дящее состояние 9,28 К.

Puhdas niobium on helppo käsitellä kylmässä; lämmönkestävä; s nousu 342 MPa (20 °C) ja 312 MPa (800 °C); liittyy venymä 19,2 % (20 °C) ja 20,7 % (800 °C); Brinellin mukaan 450 MPa puhtaalle ja 750-1800 MPa tekniselle. H:n, N:n, C:n ja O:n epäpuhtaudet vähentävät niobiumia ja lisäävät sitä. Niobium muuttuu hauraaksi lämpötiloissa -100 - -200°C.

Kemiallisesti niobium on melko stabiili. Kompaktissa muodossa se alkaa hapettua yli 200 °C:ssa, jolloin syntyy vuorovaikutusta. Cl 2:n kanssa yli 200 °C, F 2:n ja H2:n kanssa - yli 250 °C (intensiivisesti H2:n kanssa - 360 °C:ssa), N 2:n kanssa - yli 400 °C, C:n ja hiilivedyillä - 1200-1600 °C:ssa KANSSA. Ei liukene kylmään. kloorivety- ja rikkihapoissa, ei reagoi HNO 3:n, H 3 PO 4:n, HClO 4:n, NH 3:n vesiliuoksen kanssa. Kestää sulaa. Li, Na, K, Sn, Pb, Bi ja myös Hg. Sol. fluorivetyhapossa, sen seoksissa HNO 3:n kanssa, sulassa. NH4HF2 ja NaOH. Absorboi reversiibelisti H 2:ta muodostaen kiinteän interstitiaalisen liuoksen (jopa 10 at.% H) ja koostumuksen NbH x (x = 0,7-1,0) rombisella. kiteinen raastaa; NbH:lle 0,761 DH 0 arr - 74,0 kJ/; Niobiumin pH vaihtelee välillä 104 cm3/g 20 °C:ssa arvoon 4,0 cm3/g 900 °C:ssa, yli 1000 °C:ssa H2 on käytännössä liukenematonta. niobiumissa. muodostuu myös niobiumin ensimmäisissä vaiheissa vetyfluoridissaesimerkiksi sen seos HNO3:n ja NH4HF2:n kanssa sekä niobiumin kanssa (tällä tavalla saatiin NbH 2,00). niobiumilla ja lämmityksessä käytetään hienojakoisena saamiseksi.

Kun niobi on vuorovaikutuksessa C:n kanssa, muodostuu yksi kolmesta faasista: kiinteä liuos C, Nb2C tai NbC. Kiinteä liuos sisältää 2 at. % C 2000 °C:ssa; Niobiumin C:n pH-arvo laskee jyrkästi lämpötilan laskeessa. Nb 2 C -karbidi muodostaa kolme polymorfia: rombinen muoto on stabiili 1230 °C:seen asti. a-faasi (avaruusryhmä Pbcn), 1230°C:ssa se muuntuu. kuusikulmioon. b-faasi (avaruusryhmä P6 3 22), joka muuttuu 2450 °C:ssa toiseksi kuusikulmioksi. -g-faasi (avaruusryhmä P63/mmc); sp. OK. 2990 °C (epäyhdenmukainen, vapautuu kiinteää ainetta NbС x). a-Nb2C:lle: C 0 p 63,51 J/(. K); DH 0 arr - 188 kJ/; S 0 298 64,10 JDmol. TO); suprajohtavaan tilaan siirtymislämpötila 9,2 K. NbC-kiteet tai harmaanruskea väri, homogeenisuusalue NbC 0,70 - NbC 1,0; 377 °C:ssa havaitaan polymorfinen siirtymä, korkean lämpötilan kuutio. faasi (a = 0,4458 nm, avaruusryhmä Pm3m, tiheys 7,81 g/cm3) sulaa epäyhtenäisesti n. 3390 °C; DH 0 arr - 135 kJ/; S 0 298 35,4 JDmol K); suprajohtavaan tilaan siirtymisen lämpötila on 12,1 K. NbC-faasilla 0,80 on sulamispiste. ~ 3620 °C. NbC muodostaa kiinteitä liuoksia TaC:n, TiC:n, ZrC:n jne. kanssa. NbC-teollisuudessa saadaan aikaan vuorovaikutusta. Nb 2 O 5 noin. 1800 °C H2:ssa; M.B. saadaan myös alkuaineista tai kuumentamalla haihtuvia niobiumhalogenideja 2300-2900 °C:seen.

Nb-N-järjestelmässä muodostuu: kiinteää interstitiaaliliuosta niobiumissa (a-faasi), nitridejä Nb 2 N (heksagonaalinen p-faasi) ja NbN (kuutioinen d- ja heksagonaalinen q-faasi) ja useita muita. vaiheet N 2:n P-arvo niobiumissa atm. kuvataan yhtälöllä c = 180exp(-57300/RT) at. % (1073<= T<= 1873 К). b-Фаза гомогенна в области NbN 0,4 -NbN 0,5 ; для нее а = 0,3056 нм с = 0,4995 нм, пространств. группа Р6 3 /ттс- С 0 p 67 ДжДмоль. К); DH 0 обр - 249 кДж/ ; S 0 298 79 ДжДмоль. К). Светло-серая с желтоватым блеском d-фаза гомогенна в области NbN 0,88 -NbN l,06 , для нее а = 0,4373-0,4397 нм, пространств. группа Fm3m. Для q-фа-зы: С 0 р 37,5 ДжДмоль. К), DH 0 oбр -234 кДж/ , S 0 298 33,3 ДжДмоль К). не раств. в соляной к-те, HNO 3 и H 2 SO 4 , при кипячении со выделяют NH 3 , при нагр. на окисляются. Т-ры перехода в сверхпроводящее состояние для NbN x с x = 0,80, 0,90, 0,93 и 1,00 равны соотв. 13,8, 16,0, 16,3 и 16,05 К. получают нагреванием или ниобия в N 2 или NH 3 до 1100-1800 °С или взаимод. летучих галогенидов ниобия с NH 3 . Известны карбо- (получают взаимод. Nb, N 2 или NH 3 с выше 1200°С) и оксинитриды ниобия.

Kuitti. OK. 95 % niobiumista saadaan pyrokloorista, tan-taliittikolumbiitista ja lopariittikivestä. rikastaa gravitaatiota menetelmiä ja sekä sähkömagneettisia. tai radiometristä pyrokloori- ja kolumbiittikonsentraatit, joiden Nb 2 O 5 -pitoisuus on jopa 60 %.

Konsentraatit prosessoidaan ferroniobiumiksi tai teknologiaksi. Nb 2 O 5, harvemmin NbCl 5 ja K 2 NbF 7 (katso). Metallista niobiumia saadaan Nb 2 O 5:stä, K 2 NbF 7:stä tai NbCl 5:stä.

Ferroniobiumia valmistettaessa pyroklooririkasteiden seos Fe 2 O 3:n, jauhemaisen Al:n ja juoksutteen kanssa ladataan pystysuoraan vesijäähdytettyyn teräs- tai kuparireaktoriin ja käyttämällä erityistä. sulake käynnistää eksotermisen. r-tiot: 3Nb205 + 10Al6Nb + + 5Al 2O3; Fe 2 O 3 + 2Al 2Fe + Al 2 O 3. Sitten kuona valutetaan, jäähdytetään ja saatu materiaali murskataan. Niobiumin saanto harkkoon, jonka rikasteen lastauspaino on jopa 18 tonnia, on 98%.

Tech. Nb 2 O 5 Nb ja Ta saadaan tinasulatuksen rikasteista ja kuoneista fluorivetyhapon vaikutuksesta viimeiseen. Nb:n ja Ta:n puhdistaminen ja erottaminen 100-prosenttisella sykloheksanonilla (harvoin muut uuttoaineet), niobiumin uudelleenuutto NH4F:n vesiliuoksella Nb:n uudelleenuutosta ja kalsinointi.

Sulfaattimenetelmän mukaan konsentraatit käsitellään H 2 SO 4:llä tai sen seoksella (NH 4) 2 SO 4:n kanssa 150-300 °C:ssa, liuokset liuotetaan, Nb ja Ta erotetaan Ti:stä, Nb ja Ta erotetaan. ja puhdistetaan fluoridi- tai oksofluoridikomplekseistaan ​​vapauttaen sitten Nb2O5:tä.

Kloridimenetelmä sisältää rikasteen sekoittamisen, briketoinnin ja brikettien kaivoksessa 700-800 °C:ssa tai suoraan jauhetussa tiivisteessä ja suolakloridissa, joka perustuu NaCl- ja KCl-pohjaisiin. Seuraavaksi haihtuvat Nb ja Ta erotetaan, erotetaan ja puhdistetaan, ja niobiumsakka erotetaan kalsinoinnin avulla. Ferroniobiumia tai jätettä joskus kloorataan.

Nb205 pelkistetään alumino- tai hiilitermiseksi tai kuumentamalla Nb205:n ja NbC:n seosta 1800-1900 °C:ssa. Natriotermisiä käytetään myös. K 2 NbF 7, elektrolyyttinen Nb205 tai K2NbF7 K2NbF7:ssä ja . Erityisen puhdasta tai niobiumin pinnoitteita muiden päälle saadaan NbCl 5:llä yli 1000 °C:n lämpötiloissa.

Jauhemainen niobium briketoidaan, sintrataan tankoiksi ja sulatetaan valokaari- tai elektronisuihkusulatuksen avulla. Puhdistuksen alkuvaiheissa sitä käytetään myös kuluvan KCl-NaCl:n kanssa.

Todellinen, empiirinen tai karkea kaava: Huom

Molekyylipaino: 92,906

Niobium- D.I. Mendelejevin kemiallisten alkuaineiden jaksollisen järjestelmän viidennen jakson viidennen ryhmän sekundaarisen alaryhmän elementti, atominumero - 41. Merkitään symbolilla Nb (lat. Niobium). Yksinkertainen aine niobium (CAS-numero: 7440-03-1) on hopeanharmaan värinen kiiltävä metalli, jossa on kuutiomainen runkokeskeinen α-Fe-tyyppinen kidehila, a = 0,3294. Niobiumille tunnetaan isotooppeja, joiden massaluvut ovat 81-113.

Tarina

Englantilainen tiedemies Charles Hatchet löysi niobiumin vuonna 1801 mineraalista, jonka John Winthrop (John Winthrop Jr.:n pojanpoika) lähetti vuonna 1734 British Museumiin Massachusettsista. Mineraali nimettiin kolumbiitiksi ja kemiallinen alkuaine nimettiin kolumbiumiksi (Cb) sen maan mukaan, josta näyte saatiin - Kolumbia (tuhon aikaan Yhdysvaltojen synonyymi).
Vuonna 1802 A. G. Ekeberg löysi tantaalin, joka oli lähes kaikissa kemiallisissa ominaisuuksissa sama kuin niobiumin, ja siksi pitkään uskottiin, että se oli sama alkuaine. Vasta vuonna 1844 saksalainen kemisti Heinrich Rose totesi sen olevan eri alkuaine kuin tantaali ja nimesi sen uudelleen "niobiumiksi" Tantaluksen tyttären Nioben kunniaksi, mikä korosti alkuaineiden välisiä yhtäläisyyksiä. Kuitenkin joissain maissa (USA, Englanti) alkuaineen alkuperäinen nimi, kolumbium, säilytettiin pitkään, ja vasta vuonna 1950 kansainvälisen puhtaan ja sovelletun kemian liiton (IUPAC) päätöksellä alkuaine otettiin käyttöön. vihdoin nimi niobium.
Puhdasta niobiumia sai ensimmäisen kerran 1800-luvun lopulla ranskalainen kemisti Henri Moissan sähkötermisellä menetelmällä pelkistämällä niobiumoksidia hiilellä sähköuunissa.

Luonnossa oleminen

Clarken niobium - 18 g/t. Niobipitoisuus kasvaa ultramafisista (0,2 g/t Nb) felsisiin kiviin (24 g/t Nb). Niobiumin mukana on aina tantaali. Niobiumin ja tantaalin samanlaiset kemialliset ominaisuudet määräävät niiden yhteisen esiintymisen samoissa mineraaleissa ja osallistumisen yhteisiin geologisiin prosesseihin. Niobium voi korvata titaanin useissa titaania sisältävissä mineraaleissa (sfeeni, ortiitti, perovskiitti, biotiitti). Niobiumin esiintymismuoto luonnossa voi olla erilainen: hajaantunut (kiven muodostavissa ja magmaisten kivien lisämineraaleissa) ja mineraali. Kaiken kaikkiaan tunnetaan yli 100 niobiumia sisältävää mineraalia. Näistä vain muutamat ovat teollisesti tärkeitä: kolumbiitti-tantaliitti ( , )(Nb, Ta) 2 O 6 , pyrokloori ( , Ca, TR, U) 2 (Nb, Ta, Ti) 2 O 6 (OH, F ) (Nb 2 O 5 0 - 63 %), lopariitti (, Ca, Ce) (Ti, Nb) O 3 ((Nb, Ta) 2 O 5 8 - 10 %), eukseniitti, toroliitti, ilmenorutili sekä joskus käytetään mineraaleja, jotka sisältävät niobiumia epäpuhtauksina (ilmeniitti, kasiteriitti, volframiitti). Alkalisissa ultramafisissa kivissä niobiumia on dispergoitunut perovskiittityyppisiin mineraaleihin ja eudialyyttiin. Eksogeenisissa prosesseissa niobium- ja tantaalimineraalit, jotka ovat stabiileja, voivat kerääntyä deluviaali-alluviaalisiin pesäkkeisiin (kolumbiittipesäkkeisiin), joskus säänkuoren bauksiitteihin. Meriveden niobin pitoisuus on 1·10-5 mg/l.

Syntymäpaikka

Niobiumesiintymiä on Yhdysvalloissa, Japanissa, Venäjällä (Kuolan niemimaalla), Brasiliassa ja Kanadassa.

Kuitti

Niobiummalmit ovat yleensä monimutkaisia ​​ja metalliköyhiä. Malmirikasteet sisältävät Nb 2 O 5:tä: pyroklooria - vähintään 37%, lopariittia - 8%, kolumbiittia - 30-60%. Suurin osa niistä jalostetaan alumiinilla tai silikotermisellä pelkistämällä ferroniobiumina (40-60 % Nb) ja ferrotantaloniobiumina. Metallista niobiumia saadaan malmirikasteista monimutkaisella tekniikalla kolmessa vaiheessa:

• tiivisteen avaaminen,
• niobin ja tantaalin erottaminen ja niiden puhtaiden kemiallisten yhdisteiden saaminen,
• metallisen niobin ja sen seosten talteenotto ja jalostus.

Isotoopit

Luonnollinen niobium koostuu yhdestä stabiilista isotoopista - 93 Nb. Kaikki muut keinotekoisesti saadut niobiumin isotoopit, joiden massaluvut ovat 81-113, ovat radioaktiivisia (niitä tunnetaan yhteensä 32 kappaletta). Pisin isotooppi on 92 Nb ja puoliintumisaika 34,7 miljoonaa vuotta. Sen eri isotooppien ytimistä tunnetaan myös 25 metastabiilia tilaa.

Kemialliset ominaisuudet

Kemiallisesti niobium on melko stabiili, mutta on tässä suhteessa huonompi kuin tantaali. Suolahappo, ortofosfori, laimennettu rikki ja typpi eivät käytännössä vaikuta siihen. Metalli liukenee fluorivetyhappoon HF, HF:n ja HNO 3:n seokseen, väkeviin emäshappoliuoksiin ja myös väkevään rikkihappoon kuumennettaessa yli 150 °C:seen. Ilmassa kalsinoituna se hapettuu Nb2O5:ksi. Tälle oksidille on kuvattu noin 10 kidemodifikaatiota. Normaalipaineessa Nb 2 O 5:n β-muoto on stabiili.

• Kun Nb 2 O 5 seostetaan erilaisilla oksideilla, saadaan niobaatteja: Ti 2 Nb 10 O 29, FeNb 49 O 124. Niobaatteja voidaan pitää hypoteettisten niobihappojen suoloina. Ne on jaettu metaniobaatteihin MNbO 3, ortoniobaatteihin M 3 NbO 4, pyroniobaatteihin M 4 Nb 2 O 7 tai polyniobaatteihin M 2 O·nNb 2 O 5 (M on kertavarautunut kationi, n = 2-12). Kaksi- ja kolminkertaisesti varautuneiden kationien niobaatteja tunnetaan.
• Niobaatit reagoivat HF:n, alkalimetallihydrofluoridien (KHF 2) ja ammoniumin sulamien kanssa. Jotkut niobaatit, joilla on korkea M2O/Nb2O5-suhde, hydrolysoituvat: 6Na3NbO4 + 5H2O = Na8Nb6019 + 10NaOH.
• Niobium muodostaa NbO 2:ta, NbO:ta, joukon oksideja, jotka ovat NbO 2:n, 42:n ja NbO 2, 50:n välissä ja jotka ovat rakenteeltaan samanlaisia ​​kuin Nb205:n β-muoto.
• Halogeenien kanssa niobium muodostaa pentahalogenideja NbHa 15, tetrahalogenideja NbHa 14 ja faaseja NbHa 12, 67 - NbHa 13 +x, joissa on Nb3- tai Nb2-ryhmiä. Niobiumpentahalidit hydrolysoituvat helposti vedessä.
• Vesihöyryn ja hapen läsnä ollessa NbC 15 ja NbBr 5 muodostavat oksihalogenideja NbOC 13 ja NbOBr 3 - irtonaisia ​​puuvillamaisia ​​aineita.
• Niobiumin ja grafiitin vuorovaikutuksessa muodostuu karbideja Nb 2 C ja NbC, kiinteitä lämmönkestäviä yhdisteitä. Nb - N -järjestelmässä on useita eri koostumukseltaan vaihtelevia faaseja ja nitridejä Nb 2 N ja NbN. Niobium käyttäytyy samalla tavalla järjestelmissä, joissa on fosforia ja arseenia. Kun niobi on vuorovaikutuksessa rikin kanssa, saadaan seuraavat sulfidit: NbS, NbS 2 ja NbS 3. Kaksoisfluorideja Nb ja kalium (natrium) - K 2 - on syntetisoitu.
• Niobiumia ei ole vielä pystytty eristämään sähkökemiallisesti vesiliuoksista. Niobiumia sisältävien metalliseosten sähkökemiallinen tuotanto on mahdollista. Metallinen niobium voidaan eristää vedettömien suolasulaiden elektrolyysillä.

Sovellus

Niobiumin käyttö ja tuotanto lisääntyvät nopeasti, mikä johtuu sellaisten ominaisuuksien yhdistelmästä kuin tulenkesto, pieni poikkileikkaus lämpöneutronien sieppaamiseen, kyky muodostaa lämmönkestäviä, suprajohtavia ja muita metalliseoksia, korroosionkestävyys, sieppausominaisuudet, alhainen elektronityötoiminto, hyvä työstettävyys kylmässä paineessa ja hitsattavuus. Niobiumin pääasialliset käyttöalueet ovat: rakettitekniikka, lento- ja avaruustekniikka, radiotekniikka, elektroniikka, kemiantekniikka, ydinenergia.

Metallisen niobin sovellukset

• Lentokoneiden osat on valmistettu puhtaasta niobiumista tai sen seoksista; uraanin ja plutoniumin polttoaine-elementtien päällysteet; säiliöt ja putket nestemäisille metalleille; elektrolyyttikondensaattorien osat; "kuumat" liittimet elektronisia (tutka-asennuksia varten) ja tehokkaita generaattorilamppuja (anodit, katodit, ristikot jne.); korroosionkestävät laitteet kemianteollisuudessa.
• Muut ei-rautametallit, mukaan lukien uraani, on seostettu niobiumilla. Esimerkiksi alumiini, jos siihen lisätään vain 0,05 % niobiumia, ei reagoi lainkaan alkalien kanssa, vaikka normaaliolosuhteissa se liukenee niihin. Niobiumilla, jossa on 20 % kuparia, on korkea sähkönjohtavuus ja se on kaksi kertaa kovempi ja kestävämpi kuin puhdas kupari.
• Niobiumia käytetään kryotroneissa - tietokoneiden suprajohtavissa elementeissä. Niobium tunnetaan myös käytöstään Large Hadron Colliderin kiihdyttävissä rakenteissa.
• Niobiumia ja tantaalia käytetään korkean ominaiskapasitanssin omaavien elektrolyyttikondensaattoreiden valmistukseen. Tantaali mahdollistaa korkealaatuisten kondensaattoreiden valmistuksen kuin metalliniobiumi. Niobioksidipohjaiset kondensaattorit ovat kuitenkin luotettavimpia ja palonkestävimpiä.

Metallien väliset yhdisteet ja niobiumin seokset

• Suprajohtavien solenoidien valmistukseen käytetään Nb 3 Sn -stannidia (trinobiumstannidia, joka tunnetaan myös niobium-tina-lejeeringinä), Nb 3 Ge -germanidia (germaniumtriniobium), NbN-nitridiä ja niobiumseoksia titaanin (niobium-titaani) ja zirkoniumin kanssa. Siten Large Hadron Colliderin suprajohtavien magneettien käämit on valmistettu 1200 tonnista niobium-titaaniseoskaapelia.
• Niobi ja tantaaliseokset korvaavat monissa tapauksissa tantaalin, mikä antaa suuren taloudellisen vaikutuksen (niobi on halvempaa ja lähes kaksi kertaa kevyempää kuin tantaali).
• Ferroniobiumia lisätään (jopa 0,6 % niobiumia) ruostumattomiin kromi-nikkeliteräksiin niiden rakeiden välisen korroosion (mukaan lukien se, joka muuten alkaisi ruostumattoman teräksen hitsauksen jälkeen) ja tuhoutumisen estämiseksi ja muihin terästyyppeihin niiden ominaisuuksien parantamiseksi.
• Niobiumia käytetään keräilykolikoiden lyömiseen. Näin ollen Latvian keskuspankki väittää, että niobiumia käytetään hopean kanssa yhden latin keräilykolikoissa.

Niobiyhdisteiden käyttö

• Nb 2 O 5 - katalyytti kemianteollisuudessa;
• tulenkestävän materiaalin, kermettien, erikoislasien, nitridin, karbidin, niobaattien tuotannossa.
• Zirkoniumkarbidin ja uraani-235-karbidin kanssa seostettu niobiumkarbidi (sp. 3480 °C) on kiinteäfaasisten ydinsuihkumoottoreiden polttoainesauvojen tärkein rakennemateriaali.
• Niobiumnitridi NbN:ää käytetään ohuiden ja ultraohuiden suprajohtavien kalvojen valmistukseen, joiden kriittinen lämpötila on 5–10 K ja kapea siirtymä luokkaa 0,1 K.

Ensimmäisen sukupolven suprajohtavat materiaalit

• Yksi aktiivisesti käytetyistä suprajohteista (suprajohtavan siirtymälämpötila 9,25 K). Niobiyhdisteiden suprajohtava siirtymälämpötila on jopa 23,2 K (Nb 3 Ge).
• Yleisimmin käytetyt teollisuuden suprajohteet ovat NbTi ja Nb3Sn.
• Niobiumia käytetään myös magneettisissa seoksissa.
• Käytetään seosaineena.
• Niobiumnitridia käytetään suprajohtavien bolometrien valmistukseen.
• Niobiumin ja sen tantaaliseosten poikkeuksellinen kestävyys tulistetun cesium-133-höyryn kanssa tekee siitä yhden suosituimmista ja halvimmista rakennemateriaaleista suuritehoisiin lämpögeneraattoreihin.

Biologinen rooli

Niobiumin biologisesta roolista ei tällä hetkellä ole tietoa.

Fysiologinen toiminta

Niobimetallipöly on syttyvää ja ärsyttää silmiä ja ihoa. Jotkut niobiyhdisteet ovat erittäin myrkyllisiä. Niobiumin MPC vedessä on 0,01 mg/l. Nieltynä se aiheuttaa sisäelinten ärsytystä ja sitä seuraavaa raajojen halvaantumista.