Ниобий

Общая характеристика
Ниобий (рус. ниобий, англ. Niobium, нем. Niob n, Niobium n) – химический элемент, символ Nb, ат. н. 41; ат.м. 92,9064. Светло-серый блестящий пластичный металл. Химически неактивен. Плотность 8,570; t плав 2500 ° С, t кип 4927 ° С. При взаимодействии с галогенами образует галогениды. Н. – литофильные элемент, связанный с гранитными, нефелин-сиенитовых, ультраосновными щелочными породами и карбонатитами. Его кларк в земной коре 2 • 10 -3% масс. Тесно ассоциирует с Да, образуя вместе с ним более 50 минералов. Важнейшие минералы: группа колумбита-Танталиту (Fe, Mn) (Nb, Ta) 2 O 6, пирохлор (Ca, Na) (Nb, Ta, Ti) 2 O 6 (OH, F), лопарит (Na, Ce, Ca ) 2 (Ti, Nb, Ta) O 3.
История
По хим. свойствам близок к тантала. Ниобий и тантал всегда встречаются совместно. В 1801 г. английским химиком Ч. Гатчетом из минерала, найденного в Колумбии, впервые был выделен оксид нового элемента, названный Колумбией. В 1802 г. шведский химик А. Экеберг выделил похож оксид другого элемента, названного танталом. Оба элемента считались идентичными, но в 1844 г. Г. Розе доказал, что во всех минералах рядом с танталом присутствует еще один элемент, весьма близкий к нему по свойствам, который был им назван ниобием. Колумбит Гатчета оказался смесью ниобия и тантала, но название колумбит вплоть до 1949 г. сохранялась за ниобием, пока не было принято решение оставить за элементом название ниобий.
Происхождение названия
Назван в честь Ниобы дочери Тантала.
Кристаллы ниобия.

Свойства
Физические свойства
Плотность 8,570; t плав 2500 ° С, t кип 4927 ° С. С добавками Sn, Zr, Ge отличается сверхпроводимостью при низких температурах (180 К). Тугоплавкий. Пластичный, сохраняет прочность при высоких температурах.
Химические свойства
По химическому свойствам близок к тантала. Химически неактивен. Н. чрезвычайно устойчив на холоде и при небольшом нагревании к действию многих агрессивных сред, в т.ч. и кислот. Н. растворяет только плавиковая кислота, ее смесь с азотной кислотой и щелочи. Амфотерный.
Получение
Важнейшие минералы: группа колумбита-Танталиту (Fe, Mn) (Nb, Ta) 2 O 6, пирохлор (Ca, Na) (Nb, Ta, Ti) 2 O 6 (OH, F), лопарит (Na, Ce, Ca ) 2 (Ti, Nb, Ta) O 3. Их перерабатывают алюмо – или силикотермическим восстановлением на силикомарганец (40-60% Nb) и ферротанталониобий. Металлический ниобий получают из рудных концентратов по сложной технологии в три стадии:

расщепления концентрата,
разделения ниобия и тантала и получение их чистых химических соединений,
восстановления и рафинирования металлического ниобия и его сплавов. Основные промышленные методы производства Nb и сплавов – алюмотермичний, натрийтермичний, карботермическим:
из смеси Nb 2 O 5 и сажи вначале получают при 1800 ° C в атмосфере водорода карбиды, затем из смеси карбидов и пентаокису при 1800-1900 ° С в вакууме – металл.

Для получения сплавов ниобия в эту смесь добавляют окислы легирующих металлов;
По другому варианту ниобий восстанавливают при высокой температуре в вакууме непосредственно из Nb 2 O 5 сажей.
Натрийтермичним способом ниобий восстанавливают натрием из K 2 NbF 7,
Алюминотермическим – алюминием с Nb 2 O 5.
Компактный металл (слиток) производят методами порошковой металлургии, спикаючы прессованные из порошков таблетки в вакууме при 2300 ° C или электроннолучевой и вакуумной дуговой плавкой;
Монокристаллы ниобия высокой чистоты – получают электроннолучевой зонной плавкой.
Применение
Н. входит в многих жаро-и коррозионностойких сплавов. Н. – один из осн. компонентов при легировании жаропрочных сталей. Н. и его сплавы используются как конструкционные материалы для деталей реактивных двигателей, ракет, газовых турбин, хим. аппаратуры, электронных приборов, электрических конденсаторов, сверхпроводящих устройств.
Ниобаты широко применяют как сегнетоэлектрики, пьезоэлектрики, лазерные материалы. Ниобий широко используется в виде ферониобию, как добавка к нержавеющих сталей. Небольшое поперечное сечение захвата тепловых нейтронов (1,1 барн) делает его перспективным конструкционным материалом для ядерных реакторов. Ниобаты широко применяют как сегнетоэлектрики, пьезоэлектрики, лазерные материалы.

Ниобиевые руды
ресурсы и запасы тантала
Ресурсы и запасы ниобия