Ниобий является элементом побочной подгруппы пятой группы, пятого периода периодической системы химических элементов Дмитрия Ивановича Менделеева. Вместе с танталом ниобий входит в подгруппу ванадия.
| Символ элемента | Nb |
|---|---|
| Атомный номер | 41 |
| Массовое число | 92.906 г/моль |
| Плотность | 8.57 г/см³ (при 20 °C) |
| Температура кипения | 5017 °C |
| Температура плавления | 2468 °C |
| Относительная атомная масса | 92.906 |
| Ковалентный радиус | 1.34 Å |
| Электронная конфигурация | 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s¹ 4d⁴ |
| Группа | Переходные металлы |
| Состояние при обычных условиях | Твердое |
| Цвет | Серебристо-белый |
| Ядро | Безнейтронное |
Ниобий — это переходный металл, который обладает рядом важных свойств и применений:
- Сплавы: Часто используется в сплавах, особенно в сочетании с другими металлами, для улучшения их механических свойств. Сплавы ниобия применяются в авиационной и автомобильной промышленности.
- Сверхпроводники: Является одним из материалов, обладающих свойствами сверхпроводника при низких температурах. Это делает его важным для магнитных исследований и создания суперпроводящих магнитов.
- Ядерная энергетика: Используется в обшивке топливных элементов ядерных реакторов.
- Химическая промышленность: Применяется в химической промышленности, в частности, для создания оборудования, устойчивого к коррозии.
- Электроника: Используется в электронике, включая создание конденсаторов и полупроводниковых устройств.
- Энергетические технологии: Применяется в некоторых энергетических технологиях, включая производство турбин для атомных и газовых электростанций.
Ниобий имеет важное значение в различных областях, включая промышленность, энергетику и научные исследования, благодаря его уникальным свойствам и возможности использования в различных приложениях.
Имея в наружном электронном слое атома два или один электрон, эти элементы отличаются от элементов главной подгруппы преобладанием металлических свойств и отсутствием водородных соединений.
В свободном состоянии ванадий, ниобий и тантал весьма стойки к химическим воздействиям и обладают высокими температурами плавления. Эти металлы совместно с хромом, молибденом, вольфрамом, рением, а также рутением, родием, осмием и иридием относятся к тугоплавким металлам.
Сорок первый элемент в свободном состоянии — металл серо-стального цвета, твердый (однако не хрупкий), тугоплавкий (температура плавления 2500° C) и высококипящий (4927° C), хорошо поддающийся механической обработке и весьма стойкий во многих агрессивных средах. Плотность ниобия 8,57 г/см3. Природный ниобий состоит всего из одного стабильного изотопа 93Nb.
История открытия сорок первого элемента очень тесно связана с историей другого родственного металла, входящего в ту же подгруппу, что и ниобий — тантала. Еще в середине семнадцатого века в Южной Америке (в бассейне реки Колумбии) был обнаружен тяжелый черный минерал с золотистыми прожилками слюды.
Его доставили в Англию, где он более века провел в одной из витрин Британского музея под именем «железной руды» и лишь в 1801 году английский химик Чарльз Хатчет заинтересовался необычным минералом. Он выделил окисел неизвестного прежде элемента, который назвал «колумбием», а минерал «колумбитом».
Год спустя шведский химик Экеберг выделил из того же минерала окисел еще одного нового элемента, названного танталом. По этой причине долгие годы считалось, что колумбий и тантал — идентичные металлы, ведь находятся они в одном минерале.
Лишь в 1844 году немецкий химик Генрих Розе, исследуя колумбит, обнаружил в нем окислы двух металлов, сходных по свойствам, однако являющихся самостоятельными элементами. Один из них был известный уже тантал, а другой Розе назвал ниобием (по имени Ниобы, дочери мифологического мученика Тантала).