Войти
Ниобий, также известный как колумбий, представляет собой химический элемент с символом Nb(ранее Cb) и атомным номером 41. Ниобий представляет собой светло-серый кристаллический металл с пластичностью переходным металлом. Чистый ниобий имеет твердость по шкале Мооса, аналогичную чистому титану, и он имеет пластичность, аналогичную железу. Ниобий окисляется в атмосфере земли очень медленно, поэтому его используют в ювелирных изделиях в качестве гипоаллергенной альтернативы никелю. Ниобий часто встречается в минералах пирохлор и колумбит, отсюда и прежнее название «колумбий». Его название происходит от греческой мифологии, в частности Ниобы, которая была дочерью Тантала, тезки тантала. Название отражает большое сходство между двумя элементами по их физическим и химическим свойствам, из-за чего их трудно различить.
Английский химик Чарльз Хэтчетт сообщил о новом элементе, похожем на тантал, в 1801 году и назвал его колумбием. В 1809 году английский химик Уильям Хайд Волластон ошибочно заключил, что тантал и колумбий идентичны. Немецкий химик Генрих Роуз определил в 1846 году, что танталовые руды содержат второй элемент, который он назвал ниобием. В 1864 и 1865 годах ряд научных открытий прояснил, что ниобий и колумбий являются одним и тем же элементом (в отличие от тантала), и в течение столетия оба названия использовались как синонимы. Ниобий был официально принят в качестве названия элемента в 1949 году, но название колумбий по-прежнему используется в металлургии США.
Только в начале 20 века ниобий впервые стал использоваться в коммерческих целях. Бразилия является ведущим производителем ниобия и феррониобия, сплава , содержащего 60–70% ниобия с железом. Ниобий используется в основном в сплавах, большая часть - в специальной стали, например, в газопроводах . Хотя эти сплавы содержат максимум 0,1%, небольшой процент ниобия увеличивает прочность стали. Температурная стабильность ниобийсодержащих суперсплавов важна для его использования в реактивных и ракетных двигателях.
. Ниобий используется в различных сверхпроводящих материалах. Эти сверхпроводящие сплавы, также содержащие титан и олово, широко используются в сверхпроводящих магнитах сканеров МРТ. Другие применения ниобия включают сварку, атомную промышленность, электронику, оптику, нумизматику и ювелирные изделия. В последних двух применениях низкая токсичность и радужность, вызванные анодированием, являются очень желательными свойствами. Ниобий считается технологически важным элементом.
Чарльз Хэтчетт идентифицировал элемент колумбий в минерале, обнаруженном в Коннектикуте, США. 
Изображение эллинистической скульптуры, изображающей Ниобу, созданное Джорджо Соммером Ниобий был идентифицирован английским химиком Чарльзом Хэтчеттом в 1801 году. Он обнаружил новый элемент в образце минерала th Он был отправлен в Англию из Коннектикута, США, в 1734 году Джоном Уинтропом F.R.S. (внук Джона Уинтропа Младшего ) и назвал минерал колумбит и новый элемент колумбий в честь Колумбия, поэтического названия Соединенных Штатов. Колумбий, открытый Хатчеттом, вероятно, был смесью нового элемента с танталом.
Впоследствии возникла значительная путаница по поводу разницы между колумбием (ниобием) и близким ему танталом. В 1809 году английский химик Уильям Хайд Волластон сравнил оксиды, полученные из колумбия - колумбита с плотностью 5,918 г / см, и тантала - танталит с плотностью более 8 г / см3. см, и пришел к выводу, что два оксида, несмотря на значительную разницу в плотности, были идентичны; таким образом он сохранил название тантал. Этот вывод был оспорен в 1846 г. немецким химиком Генрихом Роуз, который утверждал, что в образце танталита присутствуют два разных элемента, и назвал их в честь детей Тантала : ниобий (из Ниобе ) и пелопий (из Пелопс ). Эта путаница возникла из-за минимальных наблюдаемых различий между танталом и ниобием. Заявленные новые элементы пелопий, ильмений и диан фактически идентичны ниобию или смесям ниобия и тантала.
Различия между танталом и ниобием были недвусмысленно продемонстрированы в 1864 году Кристиан Вильгельм Бломстранд и Анри Этьен Сент-Клер Девиль, а также Луи Дж. Трост, который определил формулы некоторых соединений в 1865 году и, наконец, швейцарский химик Жан Шарль Галиссар де Мариньяк в 1866 году, который доказал, что существует только два элемента. Статьи об ильмении продолжали появляться до 1871 года.
Де Мариньяк был первым, кто приготовил металл в 1864 году, когда восстановил хлорид ниобия, нагревая его в атмосфере водорода. Хотя де Мариньяк смог производить не содержащий тантала ниобий в больших масштабах к 1866 году, только в начале 20 века ниобий не использовался в нити ламп накаливания, первом коммерческом применении. Это использование быстро устарело из-за замены ниобия на вольфрам, который имеет более высокую температуру плавления. Ниобий, повышающий прочность стали стали, был впервые обнаружен в 1920-х годах, и это применение остается его основным применением. В 1961 году американский физик и его сотрудники из Bell Labs обнаружили, что ниобий-олово продолжает проявлять сверхпроводимость в присутствии сильных электрических токов и магнитных полей, что сделало его первым материалом, поддерживающим высокие токи и поля, необходимые для использования мощных магнитов и электроэнергии машин. Это открытие позволило - два десятилетия спустя - производить длинные многожильные кабели, скрученные в катушки для создания больших и мощных электромагнитов для вращающегося оборудования, ускорителей частиц и детекторов частиц.
Columbium (символ «Cb») - это название, первоначально данное Хэтчеттом после открытия металла в 1801 году. Название отражало, что типовой образец руды прибыл из Америки ( Колумбия ). Это название по-прежнему использовалось в американских журналах - последняя статья, опубликованная Американским химическим обществом с колумбием в названии, датируется 1953 годом - в то время как ниобий использовался в Европе. Чтобы положить конец этой путанице, на 15-й конференции Союза химиков в Амстердаме в 1949 году для элемента 41 было выбрано название ниобий. Год спустя это название было официально принято Международным союзом чистой и прикладной химии (IUPAC) после 100 лет споров, несмотря на хронологический приоритет названия columbium. Это был своего рода компромисс; ИЮПАК принял вольфрам вместо вольфрама из уважения к использованию в Северной Америке; и ниобий вместо колумбия в соответствии с европейским использованием. Хотя многие химические общества и правительственные организации США обычно используют официальное название ИЮПАК, некоторые металлурги и металлурги до сих пор используют оригинальное американское название «колумбий».
Ниобий - блестящий, серый, пластичный, парамагнитный металл из группы 5 из Периодическая таблица (см. таблицу) с электронной конфигурацией в самых внешних оболочках, нетипичной для группы 5. (Это можно наблюдать в окрестности рутения (44), родий (45) и палладий (46).)
| Z | Элемент | No. электронов / оболочка |
|---|---|---|
| 23 | ванадий | 2, 8, 11, 2 |
| 41 | ниобий | 2, 8, 18, 12, 1 |
| 73 | тантал | 2, 8, 18, 32, 11, 2 |
| 105 | дубний | 2, 8, 18, 32, 32, 11, 2 |
Хотя считается, что он имеет объемно-центрированный кубический кристалл от абсолютного нуля до точки плавления, измерения теплового расширения с высоким разрешением по трем кристаллографическим осям выявляют анизотропию, несовместимую с кубической структурой. Поэтому ожидаются дальнейшие исследования и открытия в этой области.
Ниобий становится сверхпроводником при криогенных температурах. При атмосферном давлении он имеет самую высокую критическую температуру среди элементарных сверхпроводников - 9,2 K. Ниобий имеет самую большую глубину магнитного проникновения из всех элементов. Кроме того, это один из трех элементарных сверхпроводников типа II, наряду с ванадием и технецием. Сверхпроводящие свойства сильно зависят от чистоты металлического ниобия.
В очень чистом виде он сравнительно мягкий и пластичный, но примеси делают его более твердым.
Металл имеет низкую сечение захвата тепловых нейтронов ; таким образом, он используется в ядерной промышленности, где требуются структуры, прозрачные для нейтронов.
Металл приобретает голубоватый оттенок при длительном воздействии воздуха при комнатной температуре. Несмотря на высокую температуру плавления в элементарной форме (2468 ° C), он имеет более низкую плотность, чем другие тугоплавкие металлы. Кроме того, он устойчив к коррозии, проявляет свойства сверхпроводимости и образует слои диэлектрика оксида.
Ниобий немного менее электроположителен и более компактен, чем его предшественник в периодической таблице цирконий, тогда как он практически идентичен по размеру более тяжелым атомам тантала, поскольку результат сокращения лантаноида. В результате химические свойства ниобия очень похожи на свойства тантала, который находится непосредственно под ниобием в периодической таблице. Хотя его коррозионная стойкость не такая выдающаяся, как у тантала, более низкая цена и большая доступность делают ниобий привлекательным для менее требовательных применений, таких как футеровка чанов на химических заводах.
Ниобий в земная кора состоит из одного стабильного изотопа , Nb. К 2003 г. было синтезировано не менее 32 радиоизотопов с диапазоном атомной массы от 81 до 113. Наиболее стабильным из них является Nb с периодом полураспада 34,7 миллиона лет. Одним из наименее стабильных является Nb с предполагаемым периодом полураспада 30 миллисекунд. Изотопы, которые легче стабильного Nb, имеют тенденцию распадаться в результате β-распада, а более тяжелые изотопы имеют тенденцию распадаться в результате β-распада, за некоторыми исключениями. Nb, Nb и Nb имеют незначительные пути распада β-задержанного испускания протонов, Nb распадается в результате захвата электронов и испускания позитронов, а Nb распадается как β и β распадаются.
Описано не менее 25 ядерных изомеров с атомной массой от 84 до 104. В этом диапазоне только Nb, Nb и Nb не имеют изомеров. Наиболее стабильным изомером ниобия является Nb с периодом полураспада 16,13 года. Наименее стабильным изомером является Nb с периодом полураспада 103 нс. Все изомеры ниобия распадаются посредством изомерного перехода или бета-распада, за исключением Nb, который имеет небольшую ветвь захвата электронов.
Ниобий оценивается как 34-я самый распространенный элемент в земной коре, с 20 ppm. Некоторые думают, что количество на Земле намного больше, и что высокая плотность элемента сконцентрировала его в ядре Земли. Свободный элемент не встречается в природе, но ниобий встречается в минералах в сочетании с другими элементами. Минералы, содержащие ниобий, часто также содержат тантал. Примеры включают колумбит ((Fe, Mn) (Nb, Ta) 2O6) и колумбит-танталит (или колтан, (Fe, Mn) (Ta, Nb) 2O6). Колумбит-танталитные минералы (наиболее распространенными видами являются колумбит (Fe) и танталит (Fe), где «- (Fe)» - суффикс Левинсона, информирующий о преобладании железа над другими элементами, такими как марганец), чаще всего встречаются в виде акцессорные минералы в интрузиях пегматита и в щелочных интрузивных породах. Менее распространены ниобаты кальция, урана, тория и редкоземельных элементов. Примерами таких ниобатов являются пирохлор ((Na, Ca) 2Nb2O6(OH, F)) (теперь название группы, с относительно распространенным примером, например, фторкальциопирохлор) и эвксенит (правильно названный эвксенит- (Y)) ((Y, Ca, Ce, U, Th) (Nb, Ta, Ti) 2O6). Эти крупные месторождения ниобия были обнаружены в связи с карбонатитами (карбонатом -силикатом магматическими породами ) и составной частью пирохлора. 441>
Три крупнейших в настоящее время месторождения пирохлора, два в Бразилии и одно в Канаде, были обнаружены в 1950-х годах и до сих пор являются основными производителями концентратов ниобиевых минералов. Самое крупное месторождение находится в интрузии карбонатитов в Араша, штат Минас-Жерайс, Бразилия, принадлежит CBMM (Companhia Brasileira de Metalurgia e Mineração ); другое действующее бразильское месторождение расположено около Каталао, штат Гояс, и принадлежит China Molybdenum, также находящемуся внутри карбонатитовой интрузии. Вместе эти две шахты производят около 88% мировых запасов. В Бразилии также есть крупное, но еще не освоенное месторождение около Сан-Габриэль-да-Кашуэйра, штат Амазонас, а также несколько небольших месторождений, особенно в штате Рорайма.
Третий по величине производитель ниобия - карбонатитовый рудник Niobec в Saint-Honoré, около Chicoutimi, Квебек, Канада, принадлежащий компании. Он производит от 7% до 10% мировых поставок.
Производители ниобия с 2006 по 2015 гг. После отделения от других минералов смешанные оксиды тантала Ta2O5 и ниобия Nb2O5 получены. Первым этапом обработки является реакция оксидов с плавиковой кислотой :
Первое разделение в промышленном масштабе, разработанное де Мариньяком, использует различные растворимости комплексного фторида ниобия и тантала , моногидрата оксипентафторониобата дикалия (K 2 [NbOF 5 ] · H 2 O) и гептафтортанталата дикалия (K 2 [TaF 7 ]) в воде. В более новых процессах используется жидкостная экстракция фторидов из водного раствора органическими растворителями, такими как циклогексанон. Комплексные фториды ниобия и тантала экстрагируются отдельно из органического растворителя водой и либо осаждаются добавлением фторида калия для получения комплекса фторида калия, либо осаждаются аммиаком как пятиокись:
Далее по:
Для восстановления до металлического ниобия используют несколько методов. электролиз расплавленной смеси K 2 [NbOF 5 ] и хлорида натрия равен единице; другой - восстановление фторида натрием. С помощью этого метода можно получить ниобий относительно высокой чистоты. При крупномасштабном производстве Nb 2O5восстанавливают водородом или углеродом. В алюмотермической реакции смесь оксида железа и оксида ниобия реагирует с алюминием :
Для усиления реакции добавляют небольшие количества окислителей, таких как нитрат натрия. В результате получают оксид алюминия и феррониобий, сплав железа и ниобия, используемый в производстве стали. Феррониобий содержит от 60 до 70% ниобия. Без оксида железа для производства ниобия используется алюминотермический процесс. Дальнейшая очистка необходима для получения класса сверхпроводящих сплавов. Электронно-лучевая плавка в вакууме - метод, используемый двумя основными дистрибьюторами ниобия.
По состоянию на 2013 год CBMM из Бразилии контролировал 85 процентов мирового производства ниобия.. По оценкам Геологической службы США, добыча увеличилась с 38 700 тонн в 2005 году до 44 500 тонн в 2006 году. Мировые ресурсы оцениваются в 4 400 000 тонн. За десятилетний период с 1995 по 2005 год производство увеличилось более чем вдвое, начиная с 17 800 тонн в 1995 году. В период с 2009 по 2011 год производство было стабильным на уровне 63 000 тонн в год с небольшим снижением в 2012 году до 50 000 тонн в год.
| Страна | 2000 | 2001 | 2002 | 2003 | 2004 | 2005 | 2006 | 2007 | 2008 | 2009 | 2010 | 2011 | 2012 | 2013 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Австралия | 160 | 230 | 290 | 230 | 200 | 200 | 200 | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? |
 Бразилия | 30,000 | 22,000 | 26,000 | 29,000 | 29,900 | 35,000 | 40,000 | 57,300 | 58,000 | 58,000 | 58,000 | 58,000 | 45,000 | 53,100 |
 Канада | 2,290 | 3,200 | 3,410 | 3,280 | 3,400 | 3,310 | 4,167 | 3,020 | 4,380 | 4,330 | 4,420 | 4,630 | 4,710 | 5260 |
 Конго ДР | ? | 50 | 50 | 13 | 52 | 25 | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? |
 Мозамбик | ? | ? | 5 | 34 | 130 | 34 | 29 | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? |
 Нигерия | 35 | 30 | 30 | 190 | 170 | 40 | 35 | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? |
 Руанда | 28 | 120 | 76 | 22 | 63 | 63 | 80 | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? |
| Весь мир | 32,600 | 25,600 | 29,900 | 32,800 | 34,000 | 38,700 | 44,500 | 60,400 | 62,900 | 62,900 | 62,900 | 63,000 | 50,100 | 59,400 |
Меньшие количества обнаружены на месторождении Каньяка в Малави (рудник Каньяка ).
Во многих отношениях ниобий похож на тантал и цирконий. Он реагирует с большинством неметаллов при высоких температурах; с фтором при комнатной температуре; с хлором при 150 ° C и водородом при 200 ° C ; и с азотом при 400 ° C, с продуктами, которые часто являются промежуточными и нестехиометрическими. Металл начинает окисляться на воздухе при 200 ° C. Он устойчив к коррозии расплавленных щелочей и кислот, включая царскую водку, соляную, серную, азотную и фосфорные кислоты. Ниобий подвергается воздействию фтористоводородной кислоты и смесей фтористоводородной / азотной кислот.
Хотя ниобий проявляет все формальные степени окисления от +5 до -1, наиболее распространенные соединения имеют ниобий в состоянии +5. Обычно соединения со степенями окисления менее 5+ обнаруживают связь Nb – Nb. В водных растворах ниобий проявляет только степень окисления +5. Он также легко склонен к гидролизу и плохо растворяется в разбавленных растворах соляной, серной, азотной и фосфорной кислоты из-за осаждение водного оксида Nb. Nb (V) также слабо растворим в щелочной среде из-за образования растворимых полиоксониобатов.
Ниобий образует оксиды при окислении состояния +5 (Nb2O5 ), +4 (NbO 2 ), +3 (Nb. 2O. 3) и более редкая степень окисления +2 (NbO ). Наиболее распространенным является пентоксид, предшественник почти всех соединений и сплавов ниобия. Ниобаты получают растворением пентоксида в растворах основного гидроксида или плавлением его в оксидах щелочных металлов. Примерами являются ниобат лития (LiNbO 3) и ниобат лантана (LaNbO 4). В ниобате лития есть тригонально искаженная перовскит -подобная структура, тогда как ниобат лантана содержит одиночные ионы NbO. 4. Слоистый сульфид ниобия (NbS 2) также известен.
Материалы могут быть покрыты тонкой пленкой оксида ниобия (V) химическим осаждением из паровой фазы или процессы осаждения атомного слоя, полученные термическим разложением этоксида ниобия (V) при температуре выше 350 ° C.
Образец пентахлорида ниобия (желтая часть) который имеет частично гидролизованный (белый материал). 
Шаровидная модель пентахлорида ниобия, который существует в виде димера Ниобий образует галогениды в степенях окисления +5 и +4, а также различные субстехиометрические соединения. Пентагалогениды (NbX. 5) имеют октаэдрические центры Nb. Пентафторид ниобия (NbF 5) представляет собой белое твердое вещество с температурой плавления 79,0 ° C, а пентахлорид ниобия (NbCl 5) желтого цвета (см. Изображение слева) с температурой плавления 203,4 ° C. Оба они гидролизуются с образованием оксидов и оксигалогенидов, таких как NbOCl 3. Пентахлорид представляет собой универсальный реагент, используемый для получения металлоорганических соединений, таких как дихлорид ниобоцена ((C. 5H. 5). 2NbCl. 2). Тетрагалогениды (NbX. 4) представляют собой полимеры темного цвета со связями Nb-Nb; например, черный гигроскопичный тетрафторид ниобия (NbF 4) и коричневый тетрахлорид ниобия (NbCl 4). 441>
Анионные галогенидные соединения ниобия хорошо известны, отчасти благодаря кислотности Льюиса пентагалогенидов. Наиболее важным является [NbF 7 ], промежуточное соединение в отделение Nb и Ta от руд. Этот гептафторид имеет тенденцию к образованию оксопентафторида более легко, чем соединение тантала. Другие галогенидные комплексы включают октаэдрические [NbCl 6 ]:
Как и в случае с другими металлами с низкими атомными номерами, известны различные восстановленные галогенидные кластерные ионы, главным примером которых являются [Nb 6Cl18].
Другие бинарные соединения из ниобий включает ниобий нитрид (NbN), который становится сверхпроводником при низких температурах и используется в детекторах инфракрасного света. Основным карбидом ниобия является NbC, чрезвычайно твердый, тугоплавкий, керамический материал, коммерчески используемый для резки коронок.
Ниобиевая фольга Из 44 500 тонн ниобия, добытого в 2006 году, примерно 90% было использовано в производстве высококачественной конструкционной стали. Второе по величине применение - это суперсплавы. На сверхпроводники и электронные компоненты из ниобиевых сплавов приходится очень небольшая доля мирового производства.
Ниобий является эффективным элементом для микролегирования стали, внутри которого он образует карбид ниобия и нитрид ниобия. Эти составы улучшают измельчение зерна и замедляют рекристаллизацию и дисперсионное твердение. Эти эффекты, в свою очередь, увеличивают ударную вязкость, прочность, формуемость и свариваемость. В микролегированных нержавеющих сталях содержание ниобия является небольшим (менее 0,1%), но важным дополнением к высокопрочным низколегированным сталям, которые широко используются в конструкции современных автомобилей. Ниобий иногда используется в значительно больших количествах для изготовления деталей машин и ножей с высокой износостойкостью, например, в нержавеющей стали Crucible CPM S110V до 3%.
Эти же ниобиевые сплавы часто используются в строительстве трубопроводов.
CSM Apollo 15 на лунной орбите с темным ракетным соплом, изготовленным из сплава ниобий-титан Ниобий в количестве, используемом в никеле, кобальт - и на основе железа суперсплавы в пропорциях до 6,5% для таких применений, как реактивный двигатель компоненты, газовые турбины, ракетные узлы, системы турбонагнетателя, жаропрочное оборудование и оборудование для сжигания. Ниобий выделяет упрочняющую γ '' - фазу в зеренной структуре суперсплава.
Одним из примеров суперсплава является инконель 718, состоящий примерно на 50% никеля, 18,6 % хром, 18,5% железо, 5% ниобий, 3,1% молибден, 0,9% титан и 0,4% алюминия. Эти суперсплавы использовались, например, в усовершенствованных системах воздушной рамы для программы Gemini. Другой сплав ниобия использовался для сопла служебного модуля Apollo. Поскольку ниобий окисляется при температурах выше 400 ° C, для этих применений необходимо защитное покрытие, чтобы предотвратить превращение сплава в хрупкий.
Сплав C-103 был разработан в начало 1960-х годов совместно Wah Chang Corporation и Boeing Co. DuPont, Union Carbide Corp., General Electric Co. и несколько других компаний одновременно разрабатывали сплавы на основе ниобия, в значительной степени обусловленные холодной войной и космической гонкой. Он состоит из 89% ниобия, 10% гафния и 1% титана и используется в соплах двигателей жидких ракет, таких как главный двигатель лунных модулей Apollo.
Сопло Merlin Vacuum. Сопло двигателей серии Merlin Vacuum, разработанное SpaceX для верхней ступени его Falcon 9 Ракета сделана из сплава ниобия.
Реакционная способность ниобия с кислородом требует, чтобы он работал в вакууме или инертной атмосфере, что значительно увеличивает стоимость и сложность производства. Вакуумно-дуговая переплавка (VAR) и электронно-лучевая плавка (EBM), новые в то время процессы, позволили разработать ниобий и другие химически активные металлы. Проект, в результате которого был получен C-103, начался в 1959 году с 256 экспериментальных сплавов ниобия в «серии C» (возможно, из c олумбия), которые можно было расплавить как пуговицы и свернуть в лист .. У Ва Чанга был запас гафния, очищенного из ядерных сплавов циркония , который он хотел использовать в коммерческих целях. 103-й экспериментальный состав сплавов серии С, Nb-10Hf-1Ti, имел наилучшее сочетание формуемости и жаропрочных свойств. Ва Чанг изготовил первый нагревательный элемент C-103 весом 500 фунтов в 1961 году, слиток за листом, используя EBM и VAR. Предполагаемые области применения включают газотурбинные двигатели и жидкометаллические теплообменники. Конкурирующие ниобиевые сплавы той эпохи включали FS85 (Nb-10W-28Ta-1Zr) от Fansteel Metallurgical Corp., Cb129Y (Nb-10W-10Hf-0.2Y) от Wah Chang and Boeing, Cb752 (Nb-10W-2.5Zr) от Union Carbide и Nb1Zr от Superior Tube Co.
Сканер 3- тесла клинический магнитно-резонансный томограф с использованием ниобиевого сверхпроводящего сплава Ниобий -германий (Nb. 3Ge), ниобий-олово (Nb. 3Sn), а также сплавы ниобий-титан используются в качестве сверхпроводящего провода типа II для сверхпроводящих магнитов. Эти сверхпроводящие магниты используются в приборах магнитно-резонансной томографии и ядерного магнитного резонанса, а также в ускорителях частиц. Например, Большой адронный коллайдер использует 600 тонн сверхпроводящих нитей, в то время как Международный термоядерный экспериментальный реактор использует примерно 600 тонн нитей Nb 3 Sn и 250 тонн нитей NbTi. Только в 1992 году было построено клинических систем магнитно-резонансной томографии на сумму более 1 миллиарда долларов США с использованием ниобий-титановой проволоки.
9-элементный резонатор SRF 1,3 ГГц, сделанный из ниобия, демонстрируется на выставке Фермилаб сверхпроводящие радиочастоты (SRF) резонаторы, используемые в лазерах на свободных электронах FLASH (результат отмененного проекта линейного ускорителя TESLA) и XFEL изготовлены из чистого ниобия. Команда криомодуля в Фермилаб использовала ту же технологию SRF из проекта FLASH для разработки девятиэлементных резонаторов SRF с частотой 1,3 ГГц, сделанных из чистого ниобия. Полости будут использоваться в 30-километровом (19 миль) линейном ускорителе частиц международного линейного коллайдера . Та же технология будет использована в LCLS-II в Национальной ускорительной лаборатории SLAC и PIP-II в Фермилаб.
Высокая чувствительность сверхпроводящие нитрид ниобия болометры делают их идеальным детектором электромагнитного излучения в ТГц диапазоне частот. Эти детекторы были протестированы на Субмиллиметровом телескопе, Южнополярном телескопе, и в APEX, и теперь используются в приборе HIFI на борту Космическая обсерватория Гершеля.
Ниобат лития, который представляет собой сегнетоэлектрик, широко используется в мобильных телефонах и оптических модуляторах и для изготовления устройств на поверхностных акустических волнах. Он принадлежит к сегнетоэлектрикам со структурой ABO 3, таким как танталат лития и титанат бария. Ниобиевые конденсаторы доступны в качестве альтернативы танталовым конденсаторам., но танталовые конденсаторы по-прежнему преобладают. Ниобий добавляют в стекло для получения более высокого показателя преломления, что делает возможным более тонкие и легкие корректирующие очки.
Ниобий и некоторые сплавы ниобия физиологически инертный и гипоаллергенный. По этой причине ниобий используется в протезировании и имплантатах, таких как кардиостимуляторы. Ниобий, обработанный гидроксидом натрия, образует пористый слой, который способствует остеоинтеграции.
, как титан, тантал и алюминий, ниобий можно нагревать и анодировать («реактивный металл анодирование ») для получения широкого спектра переливающихся цветов для ювелирных изделий, где его гипоаллергенность очень высока.
150 лет Альпийская железная дорога Земмеринга Монета из ниобия и серебра Ниобий используется как драгоценный металл в памятных монетах, часто с серебром или золотом. Например, в Австрии начиная с 2003 года производилась серия серебряных ниобиевых монет евро ; Цвет этих монет создается за счет дифракции света на тонком слое анодированного оксида. В 2012 году доступно десять монет с изображением самых разных цветов в центре монеты: синего, зеленого, коричневого, фиолетового, фиолетового или желтого. Еще два примера - памятная монета Австрии за 25 150 лет Альпийской железной дороги Земмеринга 2004 г. и памятная монета «Европейская спутниковая навигация» в размере 25 евро 2006 г.. Австрийский монетный двор произвел для Латвии аналогичную серию монет, начиная с 2004 года, а еще одну - в 2007 году. В 2011 году Королевский монетный двор Канады начал производство серебряной монеты и ниобия стоимостью 5 долларов США , названной «Луна Хантера», в которой ниобий был избирательно окислен, что привело к созданию уникальной отделки, в которой нет двух абсолютно одинаковых монет.
Уплотнения дуговых трубок натриевых ламп изготавливаются из ниобия, иногда легированного 1% циркония ; ниобий имеет очень похожий коэффициент теплового расширения, соответствующий спеченной глиноземной дуговой трубке керамике, полупрозрачному материалу, стойкому к химическому воздействию или восстановлению горячим жидким натрием и парами натрия, содержащимися внутри операционной лампы.
Ниобий используется в дуговой сварке стержнях для некоторых стабилизированных марок нержавеющей стали и в анодах для систем катодной защиты на некоторых резервуары для воды, которые затем обычно покрываются платиной.
Ниобий является важным компонентом высокоэффективных гетерогенных катализаторов для производства акриловой кислоты путем селективного окисления пропана.
Ниобий используется для Сделайте высоковольтный провод модуля приема частиц солнечной короны датчика Parker Solar Probe.
| Опасности | |
|---|---|
| NFPA 704 ( огненный алмаз) |  0 0 0 |
Ниобий не имеет известной биологической роли. В то время как ниобиевая пыль вызывает раздражение глаз и кожи и потенциально опасна для возгорания, элементарный ниобий в более широком масштабе физиологически инертен (и, следовательно, гипоаллергенен) и безвреден. Он часто используется в ювелирных изделиях и был протестирован для использования в некоторых медицинских имплантатах.
Большинство людей редко встречается с соединениями, содержащими ниобий, но некоторые из них токсичны, и с ними следует обращаться осторожно. Кратковременное и долгосрочное воздействие ниобатов и хлорида ниобия, двух химикатов, растворимых в воде, было протестировано на крысах. Крысы, получавшие однократную инъекцию пентахлорида ниобия или ниобатов, показывают среднюю летальную дозу (LD 50) от 10 до 100 мг / кг. При пероральном приеме токсичность ниже; исследование на крысах дало ЛД 50 после семи дней приема 940 мг / кг.
 | На Викискладе есть материалы, связанные с Ниобий. |
 | Найдите ниобий в Викисловаре, бесплатном словаре. |
Категория: Ниобий.