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发布时间:2022-03-02 16:31:06      点击次数:67      文章作者:

——鈮(nǐ、ní)的简体字。一种灰白色金属元素。元素符号Nb。元素英文名称:niobium。旧称“钶”。原子序数41,原子量92.90638,属周期系ⅤB族。原子体积10.87立方厘米/摩尔。元素在太阳中的含量0.004ppm。元素在海水中的含量0.0000009ppm。地壳中含量20ppm。相对原子质量92.90638。原子序数41。所属周期5。所属族数VB。电子层排布2-8-18-12-1。晶体结构:晶胞为体心立方晶胞,每个晶胞含有2个金属原子。晶胞参数:a=330.04pm,b=330.04pm,c=330.04pm,α=90°,β=90°,γ=90°。氧化态:Main Nb+5,Other Nb-3,Nb-1,Nb+1,Nb+2,Nb+3,Nb+4。莫氏硬度6。声音在其中的传播速率:3480m/S。电离能(kJ/mol):M-M+664,M+-M2+1382,M2+-M3+2416,M3+-M4+3695,M4+-M5+4877,M5+-M6+9899,M6+-M7+12100。熔点2468℃,沸点4742℃,密度8.57克/立方厘米。铌能吸收气体,用作除气剂,也是一种良好的超导体。室温下铌在空气中稳定,在氧气中红热时也不被完全氧化,高温下与硫、氮、碳直接化合,能与钛、锆、铪、钨形成合金。不与无机酸或碱作用,也不溶于王水,但可溶于氢氟酸。铌的氧化态为-1、+2、+3、+4和+5,其中以+5价化合物最稳定。1801年英国查尔斯·哈切特(Charles·Hatchett)在研究伦敦大英博物馆中收藏的铌铁矿中分离出一种新元素的氧化物,并命名该元素为columbium(中译名钶)。1802年瑞典A.G.厄克贝里在钽铁矿中发现另一种新元素tantalum。由于这两种元素性质上非常相似,不少人认为它们是同一种元素。由于它与钽非常相似,起初他竟搞混了。1844年德意志H.罗泽详细研究了许多铌铁矿和钽铁矿,分离出两种元素,才澄清了事实真相。最后查尔斯·哈切特用神话中的女神尼俄伯(Niobe)的名字命名了该元素。在历史上,最初人们用铌所在的铌铁矿的名字“columbium”来称呼铌,现在偶尔还会见到这个名字。铌[1]在地壳中的含量为0.002%,主要矿物有铌铁矿〔(Fe,Mn)(Nb,Ta)2Ob〕、烧绿石〔(Ca,Na)2(Nb,Ta,Ti)2O6(OH,F)〕和黑稀金矿、褐钇铌矿、钽铁矿、钛铌钙铈矿。铌的制取:金属铌可用电解熔融的七氟铌酸钾制取,也可用金属钠还原七氟铌酸钾或金属铝还原五氧化二铌制取。纯铌在电子管中用于除去残留气体,钢中掺铌能提高钢在高温时的抗氧化性,改善钢的焊接性能。铌还用于制造高温金属陶瓷。铌和钽:把它们放到一起来介绍是有道理的,因为它们在元素周期表里是同族,物理、化学性质很相似,而且常常“形影不离”,在自然界伴生在一起,真称得上是一对惟妙惟肖的“孪生兄弟”。事实上,当人们在19世纪初首次发现铌和钽的时候,还以为它们是同一种元素呢。以后大约过了四十二年,人们用化学方法第一次把它们分开,这才弄清楚它们原来是两种不同的金属。铌、钽和钨、钼一样都是稀有高熔点金属,它们的性质和用途也有不少相似之处。既然被称为稀有高熔点金属,铌、钽最主要的特点当然是耐热。它们的熔点分别高达2400多℃和将近3000℃,不要说一般的火势烧不化它们,就是炼钢炉里烈焰翻腾的火海也奈何它们不得。难怪在一些高温高热的郡门里,特别是制造1600℃以上的真空加热炉,钽金属是十分适合的材料。一种金属的优良性能往往可以“移植”到另一种金属里。现在的情况也是这样,用铌作合金元素添加到钢里,能使钢的高温强度增加,加工性能改善。铌、钽与钨、钼、钒、镍、钴等一系列金属合作,得到的“热强合金”,可以用作超音速喷气式飞机和火箭、导弹等的结构材料。目前科学家们在研制新型的高温结构材料时,已开始把注意力转向铌、钽;许多高温、高强度合金都有这一对孪生兄弟参加。铌、钽本身很顽强,它们的碳化物更有能耐,这个特点与钨、钼也毫无二致。用铌和钽的碳化物作基体制成的硬质合金,有很高的强度和抗压、耐磨、耐蚀本领。在所有的硬质化合物中,碳化钽的硬度是最高的。用碳化袒硬质合金制成的刀具,能抗得住三千八百度以下的高温,硬度可以与金刚石匹敌,使用寿命比碳化钨更长。铌的超导应用:具有超导性能的元素不少,铌是其中临界温度最高的一种。而用铌制造的合金,临界温度高达绝对温度18.5-21K,是目前最重要的超导材料。人们曾经做过这样一个实验:把一个冷到超导状态的金属铌环,通上电流然后再断开电流,然后,把整套仪器封闭起来,保持低温。过了两年半后,人们把仪器打开,发现铌环里的电流仍在流动,而且电流强弱跟刚通电时几乎完全相同!从这个实验可以看出,超导材料几乎不会损失电流。如果使用超导电缆输电,因为它没有电阻,电流通过时不会有能量损耗,所以输电效率将大大提高。有人设计了一种高速磁悬浮列车,它的车轮部位安装有超导磁体,使整个列车可以浮起在轨道上约十厘米。这样一来,列车和轨道之间就不会再有摩擦,减少了前进的阻力。一列乘载百人的磁悬浮列车,只消一百马力的推动力,就能使速度达到每小时五百公里以上。用一条长达20公里的铌锡带,缠绕在直径为一点五米的轮缘上,绕组能够产生强烈而稳定的磁场,足以举起122公斤的重物,并使它悬浮在磁场空间里。如果把这种磁场用到热核聚变反应中,把强大的热核聚变反应控制起来,那就有可能给我们提供大量的几乎是无穷无尽的廉价电力。不久前,人们曾用铌钛超导材料制成了一台直流发电机。它的优点很多,比如说体积小,重量轻,成本低,与同样大小的普通发电机相比,它发的电量要大一百倍。