Ниобий
[Kr] 4d⁴ 5s¹ · 2 · 8 · 18 · 12 · 1
Тугоплавкий металл с самой высокой температурой перехода в сверхпроводящее состояние среди чистых элементов — 9,25 K. Из ниобиевых сплавов сделаны магниты всех МРТ-томографов и Большого адронного коллайдера.
3D-модель
Модель Бора: ядро и электронные оболочки по конфигурации. Валентные электроны подсвечены.
Тяните, чтобы вращать; колесо — масштаб
Атомные свойства
- Атомный номер
- 41
- Атомная масса
- 92.906 а.е.м.
- Электронная конфигурация
- [Kr] 4d⁴ 5s¹
- Электроны по оболочкам
- 2 · 8 · 18 · 12 · 1
- Блок
- d-блок
- Группа
- Подгруппа ванадия
- Период
- 5
- Электроотрицательность (Полинг)
- 1.6
- Электроотрицательность (Аллен)
- 1.41
- Атомный радиус
- 198 pm
- Ковалентный радиус
- 164 pm
- Ван-дер-ваальсов радиус
- 208 pm
- 1-я энергия ионизации
- 652.1 kJ/mol
- 2-я энергия ионизации
- 1 380 kJ/mol
- 3-я энергия ионизации
- 2 416 kJ/mol
- 4-я энергия ионизации
- 3 700 kJ/mol
- 5-я энергия ионизации
- 4 877 kJ/mol
- Сродство к электрону
- 86.1 kJ/mol
- Характерные степени окисления
- +5
- Степени окисления
- -3, -1, +1, +2, +3, +4, +5
Физические свойства
- Состояние при 25 °C
- твёрдое
- Плотность
- 8.57 g/cm³
- Температура плавления
- 2 750 K · 2 476.9 °C
- Температура кипения
- 5 017 K · 4 743.9 °C
- Скорость звука
- 3 480 m/s
Тепловые свойства
- Теплота плавления
- 30 kJ/mol
- Теплота испарения
- 689.9 kJ/mol
- Удельная теплоёмкость
- 0.265 J/(g·K)
- Теплопроводность
- 53.7 W/(m·K)
Механические свойства
- Модуль Юнга
- 105 GPa
- Модуль сдвига
- 38 GPa
- Модуль объёмного сжатия
- 170 GPa
- Коэффициент Пуассона
- 0.4
- Твёрдость по Моосу
- 6
- Твёрдость по Бринеллю
- 736 MPa
Электрические и магнитные свойства
- Удельное сопротивление
- 152 nΩ·m
- Магнитный тип
- парамагнетик
- Точка Кюри
- нет данных
- Точка Нееля
- нет данных
- Температура сверхпроводимости
- 9.25 K
Кристаллическая структура
- Кристаллическая решётка
- объёмноцентрированная кубическая (ОЦК)
- Параметры решётки
- a = 330.04 pm
Распространённость
- В земной коре
- 20 mg/kg
- В океане
- 1·10⁻⁶ mg/L
- Во Вселенной
- 2 mg/kg
- В теле человека
- 0 mg/kg
Изотопы
| Изотоп | Распространённость | Период полураспада | Тип распада |
|---|---|---|---|
| 93Nb | 100 % | стабилен | — |
Единственный стабильный изотоп — ниобий-93. Ниобий-94 с периодом 20 тысяч лет образуется в конструкциях реакторов и учитывается при выводе их из эксплуатации.
Открытие
- Год открытия
- 1801
- Кто открыл
- Чарльз Хатчетт
- Где
- Англия
- Происхождение названия
- в честь Ниобы, дочери Тантала: элемент всегда встречался рядом с танталом
История
Чарльз Хатчетт нашёл элемент в 1801 году в образце руды, присланном в Британский музей из Коннектикута. Полвека ниобий путали с танталом, пока Генрих Розе в 1846 году не разделил их окончательно, назвав ниобий в честь Ниобы — дочери Тантала.
Где встречается
20 мг/кг коры. Главный минерал — колумбит-танталит; более 90 % мировой добычи приходится на одно месторождение в Бразилии.
Как получают
Из пирохлорового концентрата алюминотермией получают феррониобий для сталей; чистый металл — восстановлением пентоксида в вакууме.
Роль в живой природе
Биологической роли нет. Ниобий биосовместим и не вызывает аллергии, поэтому используется в пирсинге и имплантатах.
Безопасность
Металл безвреден. Пыль пентоксида раздражает дыхательные пути.
Применение
- Микролегирование стали: сотые доли процента ниобия резко повышают прочность трубопроводных сталей
- Сверхпроводящие магниты: сплавы Nb-Ti и Nb₃Sn в МРТ и ускорителях
- Сверхпроводящие резонаторы линейных ускорителей
- Жаропрочные сплавы для ракетных сопел
- Ювелирные изделия: анодированный ниобий даёт устойчивые цвета без красителей
Любопытные факты
- Все магниты Большого адронного коллайдера намотаны проводом из ниобий-титанового сплава.
- Ниобий и тантал названы в честь Ниобы и её отца Тантала — единственная такая «родственная» пара в таблице.
- В США ниобий до 1950-х официально назывался колумбием, и в металлургии это название местами живо до сих пор.
- Анодирование ниобия даёт всю палитру цветов за счёт интерференции в оксидной плёнке.