Ниобий - атом нөмірі 41 және химиялық белгісі Nb (бұрынғы Колумбия, Cb) бар химиялық элемент. Бұл ашық сұр, кристалды, иілгіш өтпелі металл. Таза ниобий Mohs қаттылығы бойынша таза титанмен салыстырылады және темірге икемді. Ниобий зергерлік бұйымдарда никельді гипоаллергенді алмастырғыш ретінде қолданылады, өйткені ол Жер атмосферасында салыстырмалы түрде баяу тотығады. «Колумбий» ескі атауы пирохлор мен колумбит минералдарында ниобийдің жиі болуына байланысты. Танталдың қызы және тантал атауының қайнар көзі Ниобе грек мифологиясынан шыққан. Бұл атау екі элементті олардың физикалық және химиялық ұқсастығына байланысты ажырату қаншалықты қиын екенін білдіреді.
Колумбия - 1801 жылы ағылшын химигі Чарльз Хэтчетт ашқан және танталмен салыстыруға болатын жаңа элемент. Британ ғалымы Уильям Хайд Уолластон 1809 жылы тантал мен Колумбийді бір-бірінің орнына қолдануға болады деп қате мәлімдеді. Неміс химигі Генрих Роуз 1846 жылы тантал кендерінде екінші элемент - ниобийдің бар екенін анықтады. 1864 және 1865 жылдары жасалған ғылыми жаңалықтар ниобий мен Колумбийдің бір элемент екенін (танталға қарсы) және бір ғасыр бойы екі атау да синоним ретінде қолданылғанын анық көрсетті. Колумбия атауы бүгінгі күнге дейін американдық металлургияда қолданылғанымен, ниобий 1949 жылы элементтің атауы ретінде ресми түрде қабылданды.
Ниобий алғаш рет 20 ғасырдың басына дейін коммерциялық мақсатта пайдаланылмады. Жоғары беріктігі төмен легирленген болаттарға ниобийді қосу өте маңызды. Феррониобий, ниобий мен 60-70% ниобий мен темірдің қорытпасы, негізінен Бразилияда өндіріледі. Ниобийдің көп бөлігі қорытпаларда, көбінесе газ құбырлары сияқты өнімдерде қолданылатын арнайы болаттарда қолданылады. Ниобийдің максималды мөлшері 0,1% болғанына қарамастан, бұл қорытпалар карбид пен нитридті жою арқылы болаттың беріктігін арттырады. Құрамында ниобий бар суперқорытпалар реактивті және зымыран қозғалтқыштарында қолдану үшін температураға төзімді болуы керек.
Көптеген асқын өткізгіш материалдарда ниобий бар. Құрамында титан мен қалайы бар бұл қорытпалар МРТ сканерлерінің аса өткізгіш магниттерінде жиі қолданылады. Ниобий сонымен қатар дәнекерлеуде, атом өнеркәсібінде, электроникада, оптикада, зергерлік бұйымдарда, нумизматикада және басқа салаларда қолданылады. Анодизация нәтижесінде пайда болатын төмен уыттылық пен иридесценция соңғы екі қолдануда өте қажет қасиеттер болып табылады. Ниобий технологияның өте маңызды құрамдас бөлігі ретінде танылған.
Ниобий элементінің пайда болу тарихы
Британ химигі Чарльз Хэтчетт ниобийді алғаш рет 1801 жылы таныды. 1734 жылы Джон Уинтроп ФРС, Жас Джон Уинтроптың немересі Америка Құрама Штаттарының Коннектикут штатынан Англияға минералды үлгіні жіберді. Бұл үлгіде ол ашқан жаңа элемент болды. Ол Колумбия минералын және жаңа элементті Колумбия деп аталған елдің поэтикалық атауымен атады.
Хатчеттің Колумбияны ашуы тантал мен жаңадан табылған элементтің қосындысы болуы мүмкін.
Кейінірек Колумбия (ниобий) мен тантал арасындағы айырмашылық туралы көптеген түсінбеушілік туындады, бұл өте ұқсас. Колумбийден алынған және тығыздығы 5,918 г/см3 тығыздығы 8 г/см болатын колумбит пен танталдан алынған3Жоғарыдағы танталит 1809 жылы ағылшын химигі Уильям Хайд Волластонмен салыстырылды. Ол екі оксидтің тығыздығы айтарлықтай әртүрлі болғанымен, олар бірдей болатынын, сондықтан тантал атауын сақтап қалғанын анықтады.
Неміс химигі Генрих Роуз 1846 жылы бұл тұжырымға қарсы шығып, танталит үлгісінде екі түрлі элемент бар деп мәлімдеді, ол оны Ниобий (Ниобеден) және пелопийді (Пелептен) Танталдың ұрпақтарының атымен атады. Тантал мен ниобий арасында байқалған шағын айырмашылықтар бұл қатені тудырды. Шын мәнінде, пелопий, ильмений және дианий деп аталатын жаңа элементтер сәйкесінше тантал немесе ниобийдің әртүрлі формалары болып табылады.
Кристиан Вильгельм Бломстранд пен Анри Этьен Сент-Клэр Девилл 1864 жылы тантал мен ниобийде екі ғана элемент бар екенін дәлелдеді. 1865 жылы Луи Дж.Троост кейбір қосылыстардың формулаларын анықтады. Соңында 1866 жылы швейцариялық химигі Жан Чарльз Галисар де Мариньяк мұны дәлелдеді. Илмений туралы мақалалар 1871 жылға дейін шығуын жалғастырды.
Ниобий элементін қолдану
Ниобий хлориді 1864 жылы Де Мариньяк сутегі ортасында қыздыру арқылы тотықсыздандырылды және бұл металдың алғашқы препараты болды. Де Мариньяк 1866 жылы танталсыз ниобийді кеңірек синтездеуге қол жеткізгенімен, ниобий алғаш рет 20 ғасырдың басында қыздыру шамының жіптерінде коммерциялық мақсатта қолданылды.
Ниобий тез арада балқу температурасы жоғары вольфраммен ауыстырылды және бұл пайдалану ескірді. Ниобийдің болатты нығайту қабілеті алғаш рет 1920 жылдары анықталған және бұл пайдалану бүгінгі күнге дейін оның негізгі қолданылуы болып табылады. Күшті электр тогы мен магнит өрісі болған кезде ниобий қалайы өзінің асқын өткізгіштігін сақтайтынын 1961 жылы американдық физик Евгений Кунцлер және оның Белл зертханасындағы әріптестері ашты. Бұл ниобий қалайысын пайдалы жоғары қуатты магниттер мен электр машиналары үшін қажетті жоғары токтар мен өрістерді қолдайтын алғашқы материал етті. Осы ашылудан жиырма жыл өткен соң, иіру машиналары, бөлшектердің үдеткіштері және бөлшектердің детекторлары үшін орасан зор қуатты электромагниттерді жасауға мүмкіндік беретін катушкаларға бұралған ұзын сымдар шығарылуы мүмкін.
Ниобий элементінің физикалық қасиеттері
Периодтық жүйенің 5-топ металы ниобий - сыртқы қабығында әдеттен тыс электронды конфигурациясы бар жылтыр, сұр, иілгіш, парамагниттік металл (кестені қараңыз). Рутений, родий және палладий жақын жерде кездеседі және ұқсас ерекше құрылымдарды көрсетеді.
Оның абсолютті нөлден балқу температурасына дейін денеге бағытталған текше кристалдық құрылымы бар деп есептеледі, бірақ үш кристаллографиялық ось бойымен термиялық кеңеюдің жоғары ажыратымдылықтағы өлшемдері текше құрылыммен үйлеспейтін анизотропияларды көрсетеді. Соның нәтижесінде осы салада одан әрі зерттеулер мен барлау жұмыстары күтілуде.
Криогендік температуралар ниобийді асқын өткізгішке айналдырады. Оның атмосфералық қысымдағы 9,2 К сыни температурасы оны элементтік асқын өткізгіштер үшін ең маңызды етеді. Барлық элементтердің ішінде ниобий ең терең магниттік енуге ие. Ванадий және технециймен қатар ол II типті үш негізгі асқын өткізгіштердің бірі болып табылады. Ниобий металының тазалығы оның асқын өткізгіштік қасиеттеріне айтарлықтай әсер етеді.
Ол жеткілікті түрде таза болған кезде өте жұмсақ және икемді, бірақ қоспалар оны қиынырақ етеді.
Металлдың жылулық нейротранпингтік қимасы төмен болғандықтан, ол атом өнеркәсібінде нейтронды мөлдір құрылымдарды жасау үшін қолданылады.
Ниобий элементінің химиялық құрылымы
Металл бөлме температурасында ауада ұзақ уақыт қалғанда ол көкшіл түске ие болады. Бұл металдың негізгі формасы жоғары балқу температурасына ие (2,468 ° C), бірақ басқа отқа төзімді металдарға қарағанда тығыздығы аз. Ол сондай-ақ диэлектрлік оксидті қабаттарды құрайды, асқын өткізгіштік көрсетеді және коррозияға төзімді.
Лантанидтің шөгуіне байланысты ниобий салмағы бойынша ауыр тантал атомдарына тең дерлік, ал оның периодтық жүйедегі ізашары цирконийдің электропозитивтілігі азырақ және жинақырақ. Нәтижесінде ниобий химиялық құрамы жағынан периодтық кестеде ниобийден сәл төмен орналасқан танталға өте ұқсас. Ниобий коррозияға төзімділігі жағынан тантал сияқты ерекше болмаса да, оның бағасы төмен және қол жетімділігі жоғары болғандықтан, химиялық зауыттардағы қазандық жабындары сияқты талап етілмейтін қолданбалар үшін тартымды.
Дереккөз: Wikipedia
Günceleme: 29/04/2023 16:20