金属铌知识

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1、铌或钶,化学符号为Nb,原子序数为41.它是一种质软、灰色、有延展性的过渡族金属,经 常在烧绿石矿中发现,烧绿石矿是铌和铌铁的主要来源。它的名字来源于希腊神话:尼俄伯, 坦塔洛斯的女儿。铌的物理和化学性质都与钽元素相似,因此二者很难区分。英国化学家查理斯哈契特在1801 年报道了一种类似钽的新元素,并命名钶。1809年,英国化学家威廉海德沃拉斯顿错误 的认为钽和钶是一致的。德国化学家海因里希罗斯于1846年发现钽矿中还包含另一种元 素,他称之为铌。 1864-1865年间,一系列的科学发现证实了铌和钶是同种元素(不同于钽 元素),近一个世纪内两个名字被交换地使用。在1949年,这种元素被正式命

2、名为铌。直到二十世纪早期铌才首次被用于商业上。巴西是铌及铌铁的主要生产者,铌铁 是铌和铁的一种合金。铌被用在合金中,大部分用于特种钢,如天然气管道。尽 管合金中铌的最大含量仅为 0.1%,这少量的铌提高了金属的强度。铌的热稳定 性对于其高温合金用于喷气式飞机和火箭发动机上是非常重要的。铌被用于各种 超导材料中。这些超导合金,也包括了钛和锡,被广泛的用于核磁共振扫描器的 超导磁体。铌的其他一些应用包括焊接、核工业、电子行业、光学、钱币学和珠 宝类。在最后两个应用中,铌的低毒性和通过阳极处理可被染色的性能是特殊的 优点。was the discovererof columbium.铌由英国化学家查

3、理斯哈契特于1801年发现。他在一个由约翰温斯洛普从美国马萨诸塞州送到英国的矿石样本中发现了一种新元素,他 以哥伦比亚这个诗意的美国名字命名了这种矿物为钶铁矿、这种元素为钶。哈契 特发现的钶元素很可能是这种新元素和钽的混合物。随后,在铌和其紧密相关的钽之间差异方面出现了相当大的混淆。在1809年, 英国化学家威廉海德沃拉斯顿比较了铌铁矿中分离出的氧化物和钽铁矿中分 离出的氧化物的密度,分别是5.918 g/cm3和超过8 g/cm3,他总结到,尽管他 们的密度的差异非常大,但这两种氧化物是一致的,因此他保留了钽的名字。在 1846年,这一结论受到德国化学家海因里希罗斯的质疑,他认为在钽铁矿样品

4、 中有两种不同的元素,并把他们以坦塔洛斯的孩子命名:铌(来源于尼俄伯)和“pelopium”、“ilmenium ”和“dianium”差异。被公布的新元素“pelopium” (来源于珀罗普斯)。这种困惑源于最小限度的观察钽、铌之间的 其实与铌或铌钽的混合物都是一致的。在1864年,Chris tian Wilhelm Bloms trand清楚的验证了钽和铌之间的区别, Henri Eti enne Sai nt e-Claire Deville 和 Louis J. Troos t 于 1865 年确定了 一些化合物的成分,最终在1866年的时瑞士化学家Jean Charles Gali

5、ssard de Marignac证明了仅存在两种元素。关于锝元素的文章继续出现直到1871年。马利纳克是第一个通过在氢气中加热还原氯化铌而得到铌金属的人。尽管到1866 年时,马利纳克能更大规模的生产不含钽的铌金属,但直到20世纪早期铌 金属才第一次被运用在商业上制造白炽灯丝。这种用途迅速被拥有更高熔点和 在使用性能上更胜一筹的钨金属替代。在 20世纪20年代,铌能改变钢铁强度这 一特性被发现,目前这方面的应用仍是铌的主要用途。 1961 年,尤金昆则拉和 同事在贝尔实验室发现,在高强电流和磁场中,铌锡合金具有超导特性,铌成为 了第一种支持对于大功率电磁场的动力机械适用的高强度电磁场的材料。

6、这项发 现能允许在二十多年后可以绕成圈给旋转机械、粒子加速器或粒子监测器制造大 功率的电磁体的长而多线圈的电缆的生产。元素的命名起初哈切特将这种元素命名为钶(元素符号Cb),这个名字一直在美国期刊上使用一1953年由美国化学协会出版的最后一篇论文用钶做标题,而铌已经在欧洲被使用。为了结束这种混乱的称呼,在 1949 年于阿 姆斯特丹召开的第十五届化学联盟会议上铌被选做 41 号元素的名称。一年后,历经了 100 年的争论,铌 正式被国际纯粹应用化学联合会采纳,尽管钶这个名称优先出现。后者有时仍被用在美国工业中。这是种 类的一种平衡,国际纯粹应用化学联合会选择tungsten而不是wolfram

7、就是考虑了美国北部的使用习惯; 选择铌而不是钶是考虑了欧洲的使用习惯。不是每个人都同意,但许多主流化学协会和政府组织倾向于国 际纯粹应用化学联合会制定的名字,许多主要的冶金学家、金属协会和美国地质勘探协会仍用原来“钶” 指代这种金属。特征序数元素原子核外排布23钒2, 8, 11, 241铌2, 8, 1& 12, 173钽2, & 1& 32, 11, 2105钍2, 8, 1& 32, 32, 11, 2物理性质 铌是一种有光泽的、灰色、质软的顺磁性金属,属于元素分 区 VB 族(如表所示),尽管它有不同于其他同族元素的核外电子排布 (这种现象也可以在与它相邻的钌、铑、钯中观察到)。在低温

8、下铌会成为一种超导体。在大气压下,铌是具有超导性能的元素中临界温度最高的一种:9.2K。此外,它是三种第二类超导体元素中的一种,另两种是钒和锝。超导性能的强弱很大程度上取 决于铌的纯度。当非常纯净时,它很柔软并且延展性好,但杂质 使它变硬。化学性质 铌在室温下暴露于空气一段时间就会呈现出浅蓝色。尽管铌呈现出高熔点(2468D,但它与其他难熔金 属相比有较低的密度。此外,它有抗腐蚀性,超导性能,可以形成不导电的氧化物层。铌比元素周期表在它前面的元素如锆稍少正电性并且更紧密,然而因镧系收缩性,它与比它重的钽原子有 相同的大小。因此,铌的化学性质与钽的非常相似,钽出现在元素周期表铌的下方。尽管它的抗

9、腐蚀性不如钽的突出, 但铌较低的价格和更好的可利用性使铌对那些少量需求如用在化工设备内衬的更有吸引力。同位素主要内容:铌的同位素天然的铌由一种稳定的同位素 95Nb 组成。到 2003 年,至少有32 种铌的放射性同位素被合成,从原子量 81到113。这其中最稳定的是92Nb,它的半衰期是3.47千万年,最不稳定的是115Nb,半衰期大约是30 毫秒。那些比95Nb轻的同位素倾向于0 +衰败,那些比95Nb重的同位素倾向于0-衰变,也有一些例外。8iNb、82Nb和84Nb有较小的0 +质子延迟发射衰变的路径。91Nb由电子俘获和正电子发射衰变,92Nb衰 变由0 +和0 -两种衰变。至少有2

10、5种同核异构体已有描述,原子量从84到104。在这里范围内,只有96Nb、 101 Nb和105Nb没有异构体。铌最稳定的异构体是93mNb,它的半衰期是16.13年,最不稳定的异构体是 84mNb,它的半衰期是103毫微秒。所有铌的异构体由同质异能跃迁衰变或者0衰变除了 92m1Nb,92m1Nb 具有轻微的电子俘获衰变链。OccurrenceSee also: Category:Niobium mineralsNiobium is estimated to be 33rd on the list of th most common elements in the Ear ths crus

11、t with 20 ppm. m Some t hink that the abundance on Ear th should be much greater, but that the “missing” niobium may be located in the Ear ths core due to the met als high densi ty.沏 The free eleme nt is not found in natu re, but it does occur in minerals tw Minerals that contain niobium often also

12、contain tantalum, such as columbite (Fe,Mn)(Nb,Ta) 0) and columb ite - tantalite (or col tan,2 6 (Fe,Mn)(Ta,Nb)0) .tsot Columbite - tantalite minerals are most usually26found as accessory minerals in pegmatite intrusions, and in alkaline intrusive rocks. Less common are the niobates of calcium, uran

13、ium, thorium and the rare ear th eleme nts such as pyrochlore (Na,Ca) Nb 0 (OH,F) and 2 2 6euxenite (Y,Ca,Ce,U,Th)(Nb,Ta,Ti) 0). These large deposits of niobium have been found associated with carbonatites (carbonate-silicate igneous rocks) and as a constituent of pyrochlore. t3it现象 另参见:种类:铌矿铌大约排在地壳

14、中常见元素的第33位,含量20ppm。一些人认为地球上有丰富的储量,但那些不见了的铌 可能由于其密度大而沉淀到了地心处。游离态的铌元素在自然界中还未发现,但它存在于矿石中。通常矿 石中既包含铌也包含钽,比如铌铁矿(铁、锰、氧化铌、氧化钽)和铌钽矿(铁、锰、氧化铌、氧化钽)。 铌钽矿经常作为副产物被在晶岩杂质中和碱性的侵入岩中发现。不太常见的是钙的铌酸盐The two largest depositsof pyrochlore werefound in the1950s in Brazil and Canada, and both countries are still the major pr

15、oducers of niobium mineral concentrates.诃 The largest deposit is hosted within a carbonatite intrusion at Araxa, Minas Gerais Brazil, owned by CBMM (Companhia Brasileira de Metalurgia e Mineraac); the other deposit is located at Goids owned by Anglo American plc (through its subsidiary Mineraao Cata

16、lao), also hosted within a carbonatite intrusion.问 Altogether these two Brazilian mines produce around 75% of world supply. The third largest producer of niobium is the carbonatite-hosted Niobec Mine Saint-Honor。 near Chicoutimi, Quebec owned by Iamgold Corporation Ltd, which produces around 7% of world supply.田Extensive unexploited resources are locat

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