نیوبیم

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو
زیرکونیمنیوبیممولیبدن
V

Nb

Ta
ظاهر
gray metallic, blueish when oxidized
A lump of gray shining crystals with hexagonal facetting
ویژگی‌های کلی
نام, نماد, عدد نیوبیم, Nb, 41
تلفظ به انگلیسی /nˈbiəm/
nye-OH-bee-əm;
alternatively, /kəˈlʌmbiəm/
kə-LUM-bee-əm
نام گروهی برای عناصر مشابه فلزات واسطه
گروه، تناوب، بلوک ۵۵, d
جرم اتمی استاندارد 92.90638 g·mol−۱
آرایش الکترونی [Kr] 4d4 5s1
الکترون به لایه 2, 8, 18, 12, 1 (تصویر)
ویژگی‌های فیزیکی
حالت جامد
چگالی (نزدیک به r.t.) 8.57 g·cm−۳
نقطه ذوب 2750 K, 2477 °C, 4491 °F
نقطه جوش 5017 K, 4744 °C, 8571 °F
گرمای هم‌جوشی 30 kJ·mol−1
گرمای تبخیر 689.9 kJ·mol−1
ظرفیت گرمایی 24.60 J·mol−۱·K−۱
فشار بخار
فشار (پاسکال) ۱ ۱۰ ۱۰۰ ۱k ۱۰k ۱۰۰k
دما (کلوین) 2942 3207 3524 3910 4393 5013
ویژگی‌های اتمی
وضعیت اکسید شدن 5, 4, 3, 2, -1
(mildly اسیدic oxide)
الکترونگاتیوی 1.6 (مقیاس پاولینگ)
انرژی‌های یونیزه شدن 1st: 652.1 kJ·mol−1
2nd: 1380 kJ·mol−1
3rd: 2416 kJ·mol−1
شعاع اتمی 146 pm
شعاع کووالانسی 164±6 pm
متفرقه
ساختار کریستالی cubic body-centered
مغناطیس paramagnetic
مقاومت الکتریکی (0 °C) 152 nΩ·m
رسانایی گرمایی (300 K) 53.7 W·m−1·K−1
انبساط گرمایی 7.3 µm/(m·K)
سرعت صوت (سیم نازک) (20 °C) 3480 m/s
مدول یانگ 105 GPa
مدول شیر 38 GPa
مدول باک 170 GPa
نسبت پواسون 0.40
سختی موس 6.0
سختی ویکر 1320 MPa
سختی برینل 736 MPa
عدد کاس 7440-03-1
پایدارترین ایزوتوپ‌ها
مقاله اصلی ایزوتوپ‌های نیوبیم
iso NA نیمه عمر DM DE (MeV) DP
91Nb syn 6.8×102 y ε - 91Zr
91mNb syn 60.86 d IT 0.104e 91Nb
92Nb syn 10.15 d ε - 92Zr
γ 0.934 -
92Nb syn 3.47×107y ε - 92Zr
γ 0.561, 0.934 -
93Nb 100% 93Nb ایزوتوپ پایدار است که 52 نوترون داردs
93mNb syn 16.13 y IT 0.031e 93Nb
94Nb syn 2.03×104 y β 0.471 94Mo
γ 0.702, 0.871 -
95Nb syn 34.991 d β 0.159 95Mo
γ 0.765 -
95mNb syn 3.61 d IT 0.235 95Nb
نیوبیوم

نیوبیوم عنصر ۴۱ با معادل انگلیسی Niobium نماد: Nb

تاریخچه[ویرایش]

نوبیوم ( که در افسانه‌های یونان از کلمه نیوب که دختر تانتالاس بوده است گرفته شده است )در سال ۱۸۰۱ توسط شخصی به نام " Charles Hatchett" کشف شد. Hatchet دریافت که نیوبیوم را در معدن کلومبیت که در دهه ۱۷۵۰ توسط "John Winthrop" که یکی از فرماندهان Connecticut بود، به انگلستان فرستاده شد، کشف کرد. در آن زمان سردرگمی زیادی در خصوص تغییرات بسیار شبیه به هم در خصوص نیوبیوم و تانتالیوم وجود داشت که تا سال ۱۸۴۶ که "Charles Margnac" و "Heinrich Rose" این عنصر را مجدداً کشف کردند، حل نشده باقی ماند. در سال ۱۸۶۴ شخصی به نام "Christian Blomstrand" اولین کسی بود که فلز آن را آماده ساخت. وی این عمل را با کم کردن کلرید نوبیوم با حرارت دادن آن در هوای هیدروژنی انجام داد. کلومبیوم نامی بود که Harchet به این عنصر داده بود، اما انجمن International Union of Pure and Applied Chemistry بطور رسمی نام نوبیوم را در سال ۱۹۵۰ بعد از حدوداً صد سال مباحثه برای این عنصر برگزید. بسیاری از انجمنهای شیمی و سازمانهای دولتی نام رسمی انجمن IUPAC را برای این عنصر بکار بردند، در حالی که بسیاری از فلز شناسان و بیشتر تولیدکنندگان اقتصادی امریکایی هنوز این فلز را با نام اصلی Columbium می‌نامند.

خصوصیات قابل توجه[ویرایش]

نوبیوم یک فلز خاکستری و هادی جریان الکتریسیته است که هنگامی که برای مدت زمانی در دمای اتاق در معرض هوا قرار بگیرد، به رنگ آبی کمرنگ در می‌آید. خصوصیات شیمیایی نوبیوم کم و بیش همانند خصوصیات شیمیایی تانتالیوم می‌باشد که در جدول تناوبی در زیر نوبیوم قرار دارد. حتی در دمای معمولی نیز نوبیوم باید در یک فضای محافظت شده قرار گیرد. این فلز در هوا در ۲۰۰ درجه سانتی گراد اکسید شده و حالتهای اکسیداسیون آن عبارتند +۲و+۳و+۵.

خواص[ویرایش]

نیوبیوم عنصری است فلزی. با عدداتمی ۴۱ ٬در گروه VB و دوره پنجم جدول تناوبی جای دارد. جرم اتمی ۹۲٫۹۰۶۴، ظرفیتها ۲٬۳٬۴٬۵ . ایزتوپ پایدار ندارد.

مشخصات[ویرایش]

فلز شکل پذیر چکش خوار سفید مایل به خاکستری، در دمای اتاق از جلا نمی‌افتد یا اکسیده نمی‌شود، جرم حجمی ۸٫۵۷٬نقطه ذوب ۲۴۶۸ . فقط هنگامی که گرم شود با هالوژنها و اکسیژن واکنش پذیر می‌شود تا ۱۰۰ درجه اسید نیتریک بر آن اثر ندارد.

محل کشف[ویرایش]

دو کانی اصلی آن یکی کلمبیت و دیگری پیروکلرو است. تولیدکنندگان اصلی کنسانتره کانی نیوبیوم کشورهای برزیل و کانادا بوده و ذخایر گسترده‌ای از کانسارهای این فلز در نیجریه، جمهوری دموکراتیک کنگو و روسیه یافت می‌شود.

طرز تهیه[ویرایش]

به کمک تبلور جز به جز یا به کمک استخراج حلال و سپس خالص سازی ۲ از یکدیگر جدا کرد.

ایزوتوپ‌ها[ویرایش]

نوبیوم طبیعین تنها یک ایزوتوپ ترکیبی پایدار دارد(93-Nb). پایدارترین ایزوتوپ رادیو اکتیوی آن 92-Nb می‌باشد که عمر تجزیه آن ۳۴٫۷ میلیون سال است. 94-Nb نیم عمر ۲۰۳۰۰ سال و 91-Nb نیمه عمر ۶۸۰ سال. همچنین یک ایزوتوپ حالت متا در ۰٫۰۳۱ ولت الکترون وجود دارد که عمر تجزیه آن ۱۶٫۳ سال می‌باشد. ۲۳ ایزوتوپ رادیواکتیوی دیگر نیز شناسایی شده‌اند که عمر تجزیه پذیری اکثر آنها کمتر از ۲ ساعت می‌باشد. حالت تجزیه اولیه قبل از ایزوتوپ پایدار 93-Nb تسخیر الکترونی است و حالت اولیه بعد از حذف بتا با حذف نیوترون در حالت اولیه از دو حالت زوال و تجزیه 104-Nb و۱۰۹ و۱۱۰ اتفاق می‌افتد.

شکلهای قابل دسترس[ویرایش]

صفحه، میله ٬گرد، بلورهای منفرد

کاربرد[ویرایش]

آلیاژهای مغناطیسی و ابررسانایی ٬موشکها٬سرمت٬راکتها٬وسایل سرمازایی یکی از مواد مورد استفاده نوبیوم ، در فلزات ضد زنگ بوده و به عنوان آلیاژ فلزات غیر آهنی بکار می‌رود. این آلیاژها بسیار قوی بوده، معمولاً برای ساخت خطوط لوله به کار می‌روند. این فلز مقطع عرضی کمی در برابر نوترونهای گرمایی داشته ، بنابریان در صنایع هسته‌ای کاربرد دارد. این فلز همچنین برای جوشکاری طاقها و میله‌های ضد زنگ نیز کاربرد دارد. بدلیل رنگ آبی آن به عنوان آلیاژ در صنعت طلا و جواهر کاربرد دارد. مقدار قابل توجهی از این فلز به صورت خالص در نیکل و کبالت و آهن برای ساخت آلیاژهای سنگین که در در اجزای موتورهای جت ، موشکها و دیگر تجهیزاتی که مقاومت بالا در مقابل گرما باید داشته باشند، بکار می‌رود. مثلاً سیستمهای پیشرفته ساختار فضایی نظیر آنچه که در برنامه نجومی Gemini بکار می‌رود، از این فلز استفاده می‌کنند. همچنین نوبیوم به عنوان یک جایگزین برای باتری‌ها و خازن‌ها بکار می‌رود. نوبیوم در دماهای پایین و برودتی به عنوان یک ابر رسانا عمل می‌کند. در فشار جو بالاترین دمای بحرانی را در عناصر ابر هادی دارد. همچنین یکی از سه عنصر ابر هادی از نوع دوم می‌باشد. ( دو عنصر دیگر عبارتند از وانادیوم و تکنتیوم ) این بدان معناست که این عنصر در زمانی که در معرض مغناطیس قوی قرار بگیرد، همچنان ابرهادی باقی می‌ماند. آلیاژهای نیوبیم- تیتانیم و نیوبیم-قلع برای کابلهای مغناطیسی ابرهادی که حالت مغناطیسی بالایی را تولید می‌کنند، کاربرد دارند.

نام[ویرایش]

نام نیوبیوم از نیوب (Niobe) نام دختر تانتالوس شاه افسانه‌ای یونان اقتباس شده است. این عنصر با نام کلومبیوم (Columbium) هم شناخته می‌شود.

هشدارها[ویرایش]

نوبیوم شامل ترکیباتی است که اکثر مردم با آنها تماسی ندارند، ولی آنها بسیار سمی بوده و باید با احتیاط از آنها استفاده شود. غبار فلز نوبیوم برای پوست و چشم خطرناک بوده و قابل اشتعال است. نوبیوم هیچ نقش بیولوژیکی ندارد.

منابع[ویرایش]

جستجو در ویکی‌انبار در ویکی‌انبار پرونده‌هایی دربارهٔ نیوبیم موجود است.