Химичен елемент · справочна страница

41Nb

Ниобий

Ниобий е химичен елемент с атомен номер 41 (Nb), разположен в период 5, група 5 и блок d. Референтното агрегатно състояние при стайна температура е твърдо. Електронната конфигурация е [Kr] 4d4 5s1.

Атомен номер41

Стандартна атомна маса92.90637(1)

Група5

Период5

Блокd

Електронна конфигурация[Kr] 4d4 5s1

Електронна структура

Какво определя химичното поведение

d подобвивката участва в химията на ниобий. Преходните метали могат да използват в химичните връзки електрони с близки енергии, затова променливите степени на окисление, координационните съединения и каталитичното поведение са характерни за d блока.

Електронната конфигурация [Kr] 4d4 5s1 трябва да се разглежда заедно със степента на окисление в съединението: отнемането на електрони променя запълването на d орбиталите и може да повлияе на цвета, магнетизма, химичното свързване и реактивността.

Химични форми

Съединения, йони и материали

За ниобий важни химични форми са металът и неговите сплави, оксиди, халогениди и координационни съединения. Променливите степени на окисление са чести, защото s и d електроните имат близки енергии, а лигандите около металния йон могат силно да променят цвета, магнетизма и реактивността.

Физично поведение

Агрегатно състояние и фазови преходи

Референтното агрегатно състояние при стайна температура е твърдо. Посочената плътност е 8.57 g/cm³. Температурата на топене е 2 745 K (2 472 °C). Температурата на кипене е 5 017 K (4 744 °C). Налягането, чистотата и кристалната структура могат да променят измерените физични свойства.

Разпространение и приложения

Къде се среща ниобий и за какво се използва

На практика ниобий се среща в приложения като Свръхпроводящи магнити, Металургия, Стомана и Бижутерия.

На практика

Конкретни примери за приложение

Свръхпроводящи магнити

Свръхпроводници на основата на ниобий пренасят много големи токове с пренебрежимо малко електрическо съпротивление при криогенни температури.

Металургия

Ниобий се използва при добив, рафиниране, легиране или термична обработка за контрол на свойствата на металите.

Стомана

Ниобий променя свойствата на стоманите или участва в химията на стоманодобива и проектирането на сплави.

Бижутерия

Ниобий се използва в бижутерийни сплави заради цвета, устойчивостта на корозия, рядкостта, доброто полиране или механичните свойства.

Положение в периодичната система

Какво показват съседните елементи

Ниобий е в период 5 и група 5. В показаната област той се намира между цирконий и молибден в същия период; ванадий е над него, а тантал е под него в същата група. Тези позиции позволяват сравнение на атомния размер, йонизационната енергия и химичното свързване със съседните елементи.

Справочни данни

Физични и атомни свойства

Класификацияпреходен метал

Агрегатно състояние при стайна температуратвърдо

Електронни слоеве2 · 8 · 18 · 12 · 1

Плътност8.57 g/cm³

Температура на топене2 745 K (2 472 °C)

Температура на кипене5 017 K (4 744 °C)

Електроотрицателност по Полинг1.6

Първа йонизационна енергия652.1 kJ/mol

Електронен афинитет88.52 kJ/mol

Стойностите се отнасят за елемента или за неутралния атом, когато това е приложимо. Физичните данни могат да зависят от алотропната форма, налягането и условията на измерване.

История

Откриване и идентифициране

Откриването на ниобий се свързва с Charles Hatchett. Разпознаването на елемента, изолирането на чиста проба и определянето на съвременния му атомен номер не е задължително да са станали едновременно.

Изотопи и атомна маса

Как изотопният състав променя числените стойности

Стандартната атомна маса е 92.90637(1). Тази стойност се отнася за изотопния състав на естествен земен материал, а не за масата на един конкретен атом.

Ниобий има поне един стабилен изотоп. Различните изотопи имат еднакъв брой протони и затова принадлежат към един и същ химичен елемент, но се различават по броя на неутроните и атомната маса.

Безопасност

Работа и експозиция

Рисковете, свързани с ниобий, зависят от химичната форма, дозата и пътя на експозиция. Чистият елемент, неговите йони и съединения могат да имат много различни биологични и екологични ефекти, затова данните за безопасност трябва да се проверяват за конкретното използвано вещество.